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目录1

第1章　概论1

1.1 基本概念1

1.2　基本理论4

1.2.1 计算机的发展4

1.2.2 计算机的特点及应用5

1.2.3 计算机的类型及发展方向5

1.2.4 计算机系统的组成6

1.2.5　计算机系统的层次结构7

1.2.6 计算机的硬件系统7

1.2.7 计算机的软件系统9

1.2.8　冯·诺依曼结构及特点10

1.2.9　运算器的基本功能10

1.2.12　冯·诺依曼结构计算机主要的外特性11

1.2.11 计算机系统结构研究的内容11

1.2.10　存储器的类型和操作11

1.2.13　影响计算机系统结构的因素12

1.2.14　并行性的开发途径12

1.2.15　计算机性能评价的方法13

1.2.16　简单的计算机性能分析13

1.2.17　计算机性能评价14

1.2.18　计算机性能测试方法14

1.2.19　阿姆达尔定律15

1.2.20　计算机主要性能指标16

1.3 典型例题16

1.4 习题31

第2章　数据编码和数据运算38

2.1　基本概念38

2.2.2　定点数的编码40

2.2.1 数制的转换40

2.2 基本理论40

2.2.3　十进制数的编码41

2.2.4　补码加减法运算的特点41

2.2.5　溢出的检测方法41

2.2.6　原码一位乘法42

2.2.7　补码一位乘法42

2.2.8　原码除法42

2.2.9　补码除法43

2.2.10　商和余数的校正43

2.2.11　逻辑运算43

2.2.12　定点运算器的组成和结构44

2.2.13　数在计算机中的编码表示45

2.2.14　字符在计算机中的编码表示46

2.2.15　定点数的加减乘除运算47

2.2.16　浮点数运算与浮点运算器48

2.2.17　机器数中真值0的表示方法49

2.2.18　各种机器数的主要区别49

2.2.19　浮点数阶码的移码表示法49

2.2.20　ASCII码的编码规律50

2.2.21 奇偶校验码与奇偶校验位50

2.2.22　海明码的构成51

2.2.23　浮点数表示法51

2.3　典型例题53

2.4　习题89

第3章　存储系统96

3.1 基本概念96

3.2　基本理论98

3.2.1 存储器的构成及分类98

3.2.2　存储器系统层次98

3.2.3　提高动态存储器芯片速度的方法99

3.2.4　层次化存储结构100

3.2.5　RAM的组织100

3.2.6　层次化存储系统101

3.2.7 高速缓冲存储器内容的替换和主存内容的更新101

3.2.8　虚拟存储器管理101

3.2.9　页式虚拟存储器的管理102

3.2.10　段式虚拟存储器的管理102

3.2.11　段页式虚拟存储器103

3.2.12　随机访问存储器104

3.2.13　只读存储器104

3.2.14　相联存储器105

3.2.15　存储器扩展的方法105

3.2.16　高速缓存的工作原理105

3.2.18 高速缓存地址段长度的计算106

3.2.17　高速缓存的地址映像方式106

3.2.19 高速缓存的替换和更新策略107

3.2.20　高速缓存的性能分析108

3.2.21 高速缓存失效的原因108

3.2.22　降低高速缓存失效率的方法109

3.2.23　减少高速缓存失效时间的方法109

3.2.24　减少高速缓存命中时间的方法109

3.2.25 高速缓存与虚拟存储器的异同110

3.2.26　存储元与存储单元的异同及关系110

3.2.27　动态存储器刷新的原因和方法110

3.2.28　地址译码的工作方式及优缺点110

3.2.29　解决CPU与主存速度差异的方法111

3.2.30　系统引入高速缓冲存储器的理论依据111

3.2.31　动态存储器的刷新过程111

3.2.32　动态存储器的刷新方式111

3.2.35　存储区域保护112

3.2.33　动态存储器的特点112

3.2.34　动态存储器与静态存储器的比较112

3.2.36　CPU对主存的基本操作113

3.2.37　磁盘外存储器的分类114

3.3　典型例题114

3.4 习题147

第4章　指令系统154

4.1　基本概念154

4.2　基本理论155

4.2.1　操作数的类型和存储方式155

4.2.2　数据的寻址方式155

4.2.3　指令类型156

4.2.4　CISC和RISC157

4.2.5　编址技术157

4.2.7　指令格式设计应遵循的原则158

4.2.6　寻址方式158

4.2.8　指令格式159

4.2.9　指令操作码的扩展技术160

4.2.10　操作码的编码161

4.2.11　指令系统的组成161

4.2.12　存储器堆栈栈指针的修改162

4.2.13　转移和转子指令的区别162

4.2.14　输入／输出指令162

4.3　典型例题163

4.4　习题193

第5章　中央处理器199

5.1 基本概念199

5.2.3　CPU的数据通路200

5.2.2　中央处理器的功能200

5.2.1 中央处理器的基本组成200

5.2　基本理论200

5.2.4　时序信号和时序信号产生器201

5.2.5　硬连线控制器的基本结构和原理201

5.2.6　硬连线控制器的设计思想201

5.2.7　硬连线控制器的一般设计方法202

5.2.8　阵列逻辑控制器202

5.2.9　控制器的类型203

5.2.10　指令周期的类型203

5.2.11 指令周期流程图204

5.2.12　微程序和微指令204

5.2.13　微程序控制器原理204

5.2.14　指令执行的基本过程205

5.2.15　微程序控制器基本结构206

5.2.18　控制器的基本组成和硬件实现方法207

5.2.16　水平型微指令和垂直型微指令207

5.2.17　指令流和数据流207

5.2.19　CPU中各类寄存器的功能208

5.2.20　运算指令、访存指令和控制指令的指令周期208

5.2.21　微程序控制器的工作过程209

5.2.22　微程序控制器的特点209

5.2.23　微指令的编码方法209

5.2.24　微指令的格式210

5.2.25　微地址的形成方法210

5.2.26　运算器的组成210

5.2.27　控制器的基本控制方式211

5.2.28　计算机指令执行的方式212

5.2.29　微程序控制器中，机器指令与微指令的关系212

5.2.30　组合逻辑控制与微程序控制的各自特点212

5.3　典型例题213

5.2.31　程序与微程序、指令与微指令的异同213

5.4 习题238

第6章　系统总线245

6.1　基本概念245

6.2　基本理论246

6.2.1　总线的分类246

6.2.2　总线的信息传输方式247

6.2.3　总线接口248

6.2.4　影响总线带宽的因素249

6.2.5　系统总线的结构和特点249

6.2.6　总线宽度与长度对性能的影响249

6.2.7　同步通信和异步通信的优缺点249

6.2.8　总线通信同步方式249

6.2.9　总线的控制方式及特点250

6.3　典型例题251

6.4　习题271

第7章　外围设备278

7.1 基本概念278

7.2　基本理论279

7.2.1　显示器的分类及特性279

7.2.2　显示设备的性能指标280

7.2.3　显示设备的基本工作原理280

7.2.4　打印设备281

7.2.5　显示器的显示模式281

7.2.6　显示缓冲区（VRAM）282

7.2.7　字符显示器的工作原理282

7.2.8　图形显示器的工作原理283

7.2.9　各类打印机的基本原理283

7.2.10　打印控制原理283

7.2.12　输入设备的类型284

7.2.11　绘图机的类型284

7.2.14　音频识别的方法285

7.2.13　音频处理基本原理285

7.2.15　音频合成的方法286

7.2.16　音效处理的类型286

7.2.17　磁存储设备的优缺点286

7.2.18　磁记录原理286

7.2.19　磁记录方式287

7.2.20　硬盘盘片的结构287

7.2.21　磁盘控制器288

7.2.22　磁盘控制器的技术指标288

7.2.23　软盘289

7.2.24　光磁盘289

7.2.25　磁盘相关参数289

7.2.27　光盘存储系统290

7.2.26　光盘存储设备的理与类型290

7.2.28　可擦写型光盘的工作原理291

7.2.29　光盘信息读取方式291

7.2.30　光驱的性能指标291

7.2.31　打印机的分类292

7.3 典型例题292

7.4　习题308

第8章　输入输出系统315

8.1 基本概念315

8.2　基本理论317

8.2.1 外围设备的定时和寻址317

8.2.2　外围设备的寻址方法317

8.2.3　I/O接口的组成及功能317

8.2.6　接口的编址方式及优缺点318

8.2.5　输入输出的特性318

8.2.4　程序查询方式与程序中断方式的比较318

8.2.7　信息交换的控制方式319

8.2.8　接口的分类319

8.2.9　中断的类型319

8.2.10 中断响应的过程319

8.2.11　中断请求与裁决320

8.2.12　多重中断与中断屏蔽321

8.2.13　中断输入输出接口322

8.2.14 中断优先权322

8.2.15　CPU响应中断的条件323

8.2.16　程序中断的处理过程323

8.2.17　程序中断的工作过程325

8.2.18　DMA方式的操作特点325

8.2.20　DMA操作过程（周期挪用方式）326

8.2.19　DMA使用主存的方式326

8.2.21　DMA传送方式327

8.2.22　基本的DMA控制器327

8.2.23　通道的类型328

8.2.24　通道的功能328

8.2.25　通道工作过程328

8.2.26　通道流量的计算329

8.2.27　通道的工作过程330

8.2.28 SCSI总线331

8.2.29　程序中断I/O方式和程序I/O方式的比较331

8.2.30　DMA方式与中断控制方式的比较332

8.2.31　通道方式与DMA方式的比较332

8.3　典型例题332

8.4　习题355

附录　习题答案362