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第1章　概述1

1.1　计算机的定义和特性1

1.1.1　什么是计算机1

1.1.2　计算机的特性1

1.2　计算机的发展历程2

1.2.1 电子计算机的诞生2

1.2.2　第一代计算机2

1.2.3　第二代计算机3

1.2.4　第三代计算机3

1.2.5　第四代计算机3

1.2.7　我国计算机的发展5

1.2.6　新一代计算机5

1.3　计算机的组成与结构6

1.3.1　计算机系统的层次结构7

1.3.2　计算机硬件7

1.3.3　计算机软件8

1.4　计算机的分类与应用10

1.4.1　计算机的分类10

1.4.2　计算机应用11

习题113

第2章　数据的表示14

2.1　数据、信息和媒体14

2.1.1　数据14

2.1.3　媒体15

2.2　数字化信息编码15

2.1.2　信息15

2.3　数值数据的编码表示17

2.3.1　进位计数制及其各进位制数之间的转换17

2.3.2　定点与浮点表示21

2.3.3　编码系统22

2.3.4　无符号数的表示27

2.3.5　浮点数的编码表示27

2.3.6　十进制数的二进制编码表示33

2.4　非数值数据的编码表示35

2.4.1　逻辑数据35

2.4.2　西文字符35

2.4.3　汉字字符37

2.4.4　多媒体信息39

2.5　二进制信息的计量单位41

2.6　数据校验码42

2.6.1　奇偶校验码43

2.6.2　海明校验码43

2.6.3　循环冗余校验码47

习题250

第3章　运算器与运算方法52

3.1　基本组成52

3.2　算术与逻辑单元53

3.2.1　半加器与全加器53

3.2.2　串行进位与并行进位54

3.2.3　ALU部件57

3.3　定点加、减法运算61

3.3.1　补码定点加、减法61

3.4　定点乘法运算64

3.3.2　原码定点加、减法64

3.4.1　原码一位乘法65

3.4.2　原码二位乘法68

3.4.3　补码一位乘法69

3.4.4　补码二位乘法72

3.4.5　阵列乘法器73

3.5　定点除法运算74

3.5.1　原码除法运算74

3.5.2　补码除法运算79

3.5.3　阵列除法器81

3.6　浮点运算82

3.6.1　浮点加、减法运算82

3.6.2　浮点乘、除法运算85

3.7　十进制数的加、减法运算88

习题391

第4章　存储系统93

4.1　存储器概述93

4.1.1　存储器的主要性能指标93

4.1.2　存储器分类93

4.1.3　存储器结构94

4.2　半导体读写存储器96

4.2.1　基本存储单元96

4.2.2　半导体RAM芯片98

4.3　半导体只读存储器107

4.3.1　掩模只读存储器（Masked ROM）107

4.3.2　可编程ROM（PROM）107

4.3.3　可擦除和编程的ROM（EPROM）108

4.4.1　工作原理109

4.3.4　电擦除电改写只读存储器（EEPROM）109

4.4　高速缓冲存储器109

4.4.2　映射方式110

4.4.3　替换算法112

4.4.4　“Cache—主存”内容的一致性问题113

4.4.5　Cache结构举例114

4.5　虚拟存储器115

4.5.1　虚拟存储器的功能115

4.5.2　虚拟存储器的基本管理方法116

4.6　辅助存储器120

4.6.1　磁表面存储器120

4.6.2　光盘存储器127

习题4129

5.1.1　指令的格式131

第5章　指令系统131

5.1　指令格式131

5.1.2　指令长度132

5.2　寻址方式132

5.3　指令类型135

5.4　堆栈和堆栈存取方式137

5.5　指令系统举例138

5.5.1　IBM 370系列机指令格式138

5.5.2　PDP-11指令格式139

5.5.3　Pentium指令系统140

5.5.4　PowerPC指令系统142

5.6　CISC与RISC指令144

5.7　MMX技术145

习题5148

第6章　中央处理机组织150

6.1　CPU的结构与功能150

6.1.1　CPU的组成与操作150

6.1.2　CPU时序控制方式153

6.1.3　CPU控制流程154

6.1.4　控制器的组成155

6.1.5　一条完整指令的执行156

6.1.6　CPU性能设计157

6.1.7　典型CPU举例160

6.2　组合逻辑控制与PLA控制163

6.2.1　组合逻辑控制164

6.2.2　PLA控制165

6.3.1　Wilkes微程序控制167

6.3　微程序控制167

6.3.2　基本概念168

6.3.3　微指令的格式与编码169

6.3.4　微指令地址的生成171

6.3.5　微程序设计举例172

6.3.6　微程序应用175

6.4　微处理器的若干新技术176

习题6178

第7章　总线及总线互连结构181

7.1　总线的基本概念181

7.1.1　总线的特性和分类181

7.1.2　系统总线的组成182

7.1.3　总线的数据传输方式183

7.2.1　信号线类型184

7.2　总线设计的要素184

7.2.2　总线裁决185

7.2.3　定时方式189

7.2.4　总线事务类型194

7.2.5　总线带宽195

7.3　总线接口单元196

7.4　总线标准197

7.4.1　ISA总线197

7.4.2　EISA总线198

7.4.3　VL总线（VESA总线）198

7.4.4　PCI总线199

7.4.5　SCSI总线205

7.4.7　USB通用串行总线208

7.4.6　EIA-232-D总线208

7.4.8　IEEE 1394总线210

7.5　多总线分级结构212

7.5.1　单总线结构212

7.5.2　双总线结构213

7.5.3　三总线结构213

7.5.4　多总线分级结构举例214

习题7218

第8章　输入／输出设备220

8.1　输入／输出设备的分类与特点220

8.1.1　分类220

8.1.2　特点221

8.2　输入设备221

8.2.2　鼠标器222

8.2.1　键盘222

8.3.1　打印机的种类223

8.3　打印机223

8.3.2　点阵打印机224

8.3.3　激光打印机225

8.4　显示器227

8.4.1　监视器227

8.4.2　光栅扫描显示器工作原理228

8.4.3　IBM PC图形显示器230

习题8231

第9章　输入／输出组织232

9.1　I/O接口232

9.1.1　I/O接口的功能232

9.1.3　I/O接口的分类234

9.1.2　I/O接口的结构234

9.2　I/O设备的寻址235

9.2.1　操作系统在I/O中的作用235

9.2.2　I/O端口的编址236

9.3　I/O数据传送控制方式239

9.3.1　I/O控制方式类型239

9.3.2　程序直接控制方式240

9.4　程序中断方式242

9.4.1　中断的概念242

9.4.2　中断的分类243

9.4.3　中断系统的基本职能和结构245

9.4.4　中断过程247

9.5　直接存储器存取（DMA）方式254

9.5.1　3种DMA方式255

9.5.2　DMA接口的结构和功能256

9.5.3　DMA操作步骤257

9.5.4　DMA与存储器系统258

9.6　通道和I/O处理器方式259

9.6.1　通道的基本概念260

9.6.2　通道的种类261

9.6.3　通道程序262

9.6.4　输入／输出处理机263

9.7　外部接口264

9.7.1　串行接口264

9.7.2　并行接口267

习题9268

10.1.1　发展历程、分类与应用271

第10章　计算机硬件技术的发展271

10.1 并行处理271

10.1.2　阵列机272

10.1.3　多处理机系统275

10.1.4　分布式系统278

10.2　新一代计算机280

10.2.1　生物计算机280

10.2.2　超导计算机281

10.2.3　量子计算机282

10.2.4　纳米计算机283

10.2.5　光计算机284

习题10285

参考文献286