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目 录1

计算机组成原理1

第1章计算机系统概述1

1.1计算机系统的硬件与软件1

1.1.1计算机硬件和软件的概念1

1.1.2计算机的硬件3

1.1.3计算机程序、指令和语言6

1.2计算机系统的层次结构8

1.3计算机的分类及其应用9

1.3.1计算机的分类9

1.3.2计算机的应用9

1.4计算机的特点和主要性能指标13

1.4.1计算机的特点13

1.4.2计算机的性能指标15

1.5.1 电子计算机的发展历史16

1.5电子计算机的发展16

1.5.2微型计算机的发展19

1.5.3计算机的发展趋势20

1.5.4我国计算机产业的发展21

习题124

第2章信息编码及其在计算机中的表示27

2.1信息的数字化编码27

2.2进位计数制及其相互转换28

2.2.1常用的进位计数制28

2.2.2常用进位计数制间的相互转换30

2.3非数值数据的表示33

2.3.1字符数据的表示33

2.3.2汉字编码34

2.4数值数据的表示和运算41

2.4.1机器数41

2.4.2定点数的原码、反码、补码和移码46

2.4.3定点数和浮点数50

2.4.4十进制数的编码53

2.5 数据校验码56

2.5.1码制的距离57

2.5.2奇偶校验码57

2.5.3汉明码58

2.5.4循环冗余校验码60

习题262

第3章计算机的基本器件67

3.1基本逻辑操作与逻辑门的实现67

3.1.1三种基本逻辑运算67

3.1.2逻辑门的实现68

3.1.3正逻辑与负逻辑68

3.2组合逻辑电路69

3.2.1 加法器69

3.2.2算术逻辑单元70

3.2.3译码器71

3.2.4数据选择器73

3.3时序逻辑电路73

3.3.1触发器73

3.3.2寄存器76

3.3.3计数器79

3.4总线缓冲器和总线控制器81

3.4.1总线缓冲器81

3.4.2总线控制器82

3.5时钟发生器83

3.5.1时钟发生器芯片8284介绍83

3.5.2 8284与CPU的连接85

习题385

第4章机器数的运算方法及运算器88

4.1机器数的加减运算及其实现88

4.1.1原码加法88

4.1.2补码加法89

4.1.3减法运算93

4.1.4补码加减运算线路的实现94

4.2定点乘法及其实现95

4.2.1原码一位乘法及其实现95

4.2.2定点补码一位乘法及其实现98

4.2.3原码两位乘法102

4.2.4补码两位乘法103

4.3定点除法及其实现105

4.3.1定点原码除法105

4.3.2定点补码除法108

4.4浮点数的算术运算110

4.4.1浮点数的补码加法运算110

4.4.2浮点数的乘法运算111

4.4.3浮点数的除法运算111

4.5.1算术逻辑单元ALU112

4.5运算器的组成和结构112

4.5.2通用寄存器组115

4.5.3状态寄存器115

4.5.4数据通路116

4.5.5运算器的基本结构119

4.5.6运算器组成实例121

4.6浮点运算器123

4.6.2 80387的内部结构124

4.6.1 80387的主要性能124

4.6.3 80387的硬件特性127

4.6.4协处理器的工作方式127

习题4128

第5章指令系统131

5.1机器指令的格式131

5.1.1指令的含义131

5.1.2指令格式131

5.1.4指令操作码的编码格式134

5.1.3指令格式举例134

5.1.5指令字长度与机器字长的关系136

5.1.6指令助记符137

5.2寻址方式138

5.2.1寻址方式和有效地址的概念138

5.2.2基本寻址方式139

5.2.3寻址方式举例143

5.3指令的种类145

5.3.1数据传送类指令145

5.3.2算术逻辑运算类指令146

5.3.3字符串处理指令147

5.3.4输入／输出（I/O）指令148

5.3.5特权指令和陷阱指令149

5.3.6转移指令150

5.3.7子程序调用指令150

5.4.1指令的顺序执行方式152

5.3.8处理器控制指令152

5.4指令的执行方式152

5.4.2重叠执行方式153

5.4.3流水线方式154

5.4.4指令的执行过程154

5.5精简指令计算机（RISC）的指令系统159

5.5.1 RISC的由来与发展159

5.5.2 RISC的特点160

5.5.3 RISC指令系统举例160

习题5163

第6章计算机的存储系统167

6.1存储器与存储系统概述167

6.1.1存储器的作用167

6.1.2存储器分类168

6.1.3存储器的层次结构170

6.2.1主存储器的性能技术指标172

6.2主存储器172

6.2.2随机存取存储器174

6.2.3只读存储器190

6.3并行主存储器195

6.4高速缓冲存储器199

6.4.1高速缓冲存储器的工作原理199

6.4.2高速缓冲器的组织与管理201

6.5虚拟存储器205

6.5.1虚拟存储器的基本概念205

6.5.2页式虚拟存储器207

6.5.3段式虚拟存储器211

6.5.4段页式虚拟存储器211

6.6存储保护213

6.6.1存储区域保护214

6.6.2访问方式保护216

习题6217

第7章中央处理器220

7.1 CPU的功能及组成220

7.1.1 CPU的功能220

7.1.2 CPU的组成221

7.1.3 CPU中的主要寄存器222

7.1.4操作控制器和时序产生器224

7.2指令周期224

7.2.1指令周期的基本概念224

7.2.2非访内指令的指令周期226

7.2.3直接访内指令的指令周期228

7.2.4间接访内指令的指令周期231

7.2.5程序控制指令的指令周期233

7.3组合逻辑控制器234

7.3.1组合逻辑控制器原理234

7.3.2组合逻辑控制器举例235

7.4.1微程序控制器的基本原理238

7.4微程序控制器238

7.4.2微指令结构241

7.4.3串／并行微程序控制248

7.4.4动态微程序设计248

7.4.5毫微程序设计249

7.5门阵列控制器251

7.5.1通用可编程逻辑器件251

7.5.2门阵列控制器253

7.6.1流水线原理255

7.6流水线处理器255

7.6.2流水线分类257

7.6.3流水线中的相关问题258

7.7RISC硬件结构261

7.7.1 RISC特点261

7.7.2 RISCCPU263

7.7.3 RISC寄存器264

7.8.1CPU采用的新技术266

7.8 CPU的发展266

7.8.2CPU的新发展269

习题7273

第8章系统总线276

8.1总线概述276

8.1.1总线原理276

8.1.2总线结构类型277

8.1.3总线的分类279

8.1.4数据总线、地址总线和控制总线281

8.2总线的组成282

8.2.1总线驱动和三态门283

8.2.2总线控制284

8.2.3总线通信287

8.2.4出错处理288

8.3微机总线288

8.3.2微通道总线MCA289

8.3.1工业标准总线ISA289

8.3.3扩充的工业标准总线EISA291

8.3.4局部总线PCI291

8.3.5 AGP总线292

8.3.6通用串行总线USB293

习题8295

第9章外围设备298

9.1外围设备概述298

9.1.1什么是外围设备298

9.1.2外围设备的分类和功能298

9.1.3外围设备与主机系统的联系302

9.1.4外围设备的发展方向304

9.2输入设备305

9.2.1键盘305

9.2.2图形输入设备307

9.2.3其他输入设备308

9.3显示设备310

9.3.1显示设备分类及显示技术的有关术语310

9.3.2字符显示器313

9.3.3图形显示器316

9.3.4图像显示器318

9.4打印机319

9.4.1打印机的分类319

9.4.2点阵式打印机320

9.4.3激光打印机323

9.4.4喷墨打印机325

9.5磁记录设备326

9.5.1磁记录设备概述326

9.5.2硬磁盘存储器331

9.5.3软磁盘存储器335

9.5.4磁带存储器339

9.6.1概述341

9.6光盘存储器341

9.6.2光盘存储器的组成342

9.6.3光盘存储器工作原理343

9.7移动存储设备344

9.7.1移动存储设备的分类344

9.7.2爱国者“迷你王”346

9.7.3快闪存储器346

习题9347

第10章输入输出系统350

10.1 I/O系统概述350

10.1.1I/O系统的功能与组成350

10.1.2输入输出设备的寻址方式351

10.1.3输入输出数据传输控制方式352

10.2程序查询输入输出方式353

10.2.1程序查询方式的接口353

10.2.2程序查询输入输出方式354

10.3程序中断输入输出方式355

10.3.1中断的基本概念355

10.3.2中断方式的接口357

10.3.3中断的响应和处理358

10.3.4多级中断359

10.4 DMA方式361

10.4.1 DMA方式的基本概念361

10.4.2 DMA传输方式362

10.4.3基本的DMA控制器363

10.4.4 DMA工作过程364

10.5通道方式366

10.5.1通道的作用和功能366

10.5.2通道的种类367

10.5.3通道的工作过程368

习题10369

参考文献372