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第1章 计算机的逻辑部件1

本章主要教学内容1

1.1 三态门1

1.1.1 原理1

1.1.2 参数3

1.1.3 三态电路的种类及它们的应用6

1.2 计算机中常用的组合逻辑电路9

1.2.1 加法器9

1.2.2 算术逻辑单元12

1.2.3 译码器18

1.2.4 数据选择器19

1.3 时序逻辑电路20

1.3.1 触发器21

1.3.2 寄存器和移位寄存器24

1.3.3 计数器29

1.3.4 时序逻辑电路的开关特性31

1.4 阵列逻辑电路35

1.4.1 ROM35

1.4.2 可编程序逻辑阵列PLA38

1.4.3 可编程序阵列逻辑PAL42

1.4.4 通用阵列逻辑GAL43

习题47

第2章 数据表示、运算和运算器部件50

本章主要教学内容50

2.1 数字化信息编码的概念和二进制编码知识50

2.1.1 数字化信息编码的概念50

2.1.2 二进制编码和码制转换51

2.1.3 检错纠错码57

2.2 数据表示——常用的信息编码66

2.2.1 逻辑数据的表示66

2.2.2 字符数据的表示66

2.2.3 数值型数据的表示68

2.3 二进制数值数据的编码与运算算法75

2.3.1 原码、反码、补码的定义75

2.3.2 补码加、减运算规则80

2.3.3 原码一位乘法的实现算法81

2.3.4 定点补码一位乘法的实现算法84

2.3.5 原码一位除法的实现算法86

2.3.6 定点补码一位除法的实现算法90

2.3.7 加速乘除法运算的有关算法介绍91

2.4.1 运算器部件的功能与组成概述96

2.4 运算器部件的组成与设计96

2.4.2 位片结构的运算器芯片Am290197

2.4.3 教学计算机运算器的设计与实现102

2.4.4 教学计算机的运算器使用实例112

2.5 浮点运算与浮点运算器120

2.5.1 浮点数的运算规则120

2.5.2 浮点运算器举例126

习题132

第3章 指令、指令系统和控制器部件135

本章主要教学内容135

3.1 指令和指令系统概述136

3.2 寻址方式141

3.3 指令系统举例143

3.3.1 8位教学计算机的指令系统144

3.3.2 PDP-11计算机指令系统介绍152

3.3.3 NOVA(DJS-130)计算机指令系统介绍156

3.4 控制器的功能和组成与指令执行步骤158

3.4.1 控制器部件的功能和组成概述158

3.4.2 指令的执行步骤概述159

3.5 组合逻辑的控制器部件163

3.5.1 组合逻辑控制器的组成和运行原理简介163

3.5.2 8位机的组合逻辑控制器实例165

3.5.3 组合逻辑的控制器教学实验193

3.6 8位教学计算机的微程序控制器部件206

3.6.1 微程序控制器的基本工作原理206

3.6.2 8位机的微程序控制器的实际组成211

3.6.3 8位教学计算机的微程序设计213

3.6.4 微程序控制器部件的教学实验228

3.7.1 TEC-2教学计算机指令系统介绍229

3.7 16位教学计算机的微程序的控制器部件229

3.7.2 TEC-2教学计算机微程序控制器的设计与实现240

3.7.3 自行设计新指令的微程序260

习题262

第4章 多级结构的存储器系统264

本章主要教学内容264

4.1 多级结构的存储器系统概述264

4.2 主存储器部件的组成与设计266

4.2.1 主存储器概述266

4.2.2 动态存储器的记忆原理和读写过程267

4.2.3 教学计算机的内存储器组成与设计270

4.2.4 主存储器实现与应用中的几项技术277

4.3 高速缓冲存储器部件278

4.3.1 高速缓冲存储器的运行原理279

4.3.2 cache的3种映像方式280

4.3.3 cache存储器实用中的几个问题283

4.4 虚拟存储器部件287

4.4.1 段式存储管理288

4.4.2 页式存储管理289

4.5 外存设备与磁盘阵列技术291

4.5.1 外存设备概述292

4.5.2 磁盘设备的组成与运行原理294

4.5.3 磁带机设备组成简介300

4.5.4 光盘设备的组成与运行原理302

4.5.5 磁盘阵列技术与容错支持303

习题307

本章主要教学内容309

第5章 输入输出设备与输入输出系统309

5.1 输入输出设备310

5.1.1 输入输出设备概述310

5.1.2 点阵式设备运行原理310

5.1.3 显示器设备的组成与运行原理312

5.1.4 打印机设备的组成与运行原理319

5.1.5 计算机键盘运行原理323

5.2 输入输出系统325

5.2.1 输入输出系统概述325

5.2.2 计算机总线326

5.2.3 输入输出接口概述332

5.2.4 串行接口的内部组成与传送协议334

5.2.5 并行接口芯片与并行输入输出操作340

5.2.6 常用的输入输出方式343

习题350