計算機組成原理

第1章緒論1
1.1計算機的基本特性1
1.1.1二進制數(shù)據(jù)2
1.1.2存儲程序2
1.1.3邏輯運算2
1.1.4高速電子開關(guān)電路2
1.1.5數(shù)字編碼技術(shù)2
1.2計算機的基本組成3
1.2.1基本組成原理3
1.2.2CPU、主機與輸入輸出設(shè)備5
1.2.3存儲器6
1.2.4總線6
1.3計算機系統(tǒng)7
1.3.1計算機系統(tǒng)組成7
1.3.2計算機層次結(jié)構(gòu)8
習(xí)題8
第2章數(shù)據(jù)表示10
2.1計數(shù)制10
2.1.1十進制計數(shù)制10
2.1.2二進制計數(shù)制11
2.1.3R進制計數(shù)制11
2.1.4在計算機中為什么采用二進制數(shù)12
2.2不同數(shù)制間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換12
2.2.1十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)12
2.2.2十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)13
2.2.3二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)14
2.2.4任意兩種進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換15
2.3十進制數(shù)據(jù)編碼16
2.3.1有權(quán)碼方案16
2.3.2無權(quán)碼方案18
2.4字符編碼18
2.4.1ASCII字符編碼19
2.4.2EBCDIC碼20
2.4.3字符串20
2.5漢字編碼21
2.5.1漢字輸入碼21
2.5.2區(qū)位碼、國標(biāo)碼與內(nèi)碼21
2.5.3漢字輸出碼22
2.6機器數(shù)及其編碼22
2.6.1定點小數(shù)編碼23
2.6.2定點整數(shù)編碼27
2.6.3浮點數(shù)編碼29
2.7數(shù)據(jù)校驗碼31
2.7.1奇偶校驗碼32
2.7.2海明校驗碼33
2.7.3循環(huán)冗余校驗碼35
習(xí)題37
第3章運算方法與運算器39
3.1定點加減法運算39
3.1.1補碼加減法運算40
3.1.2溢出的產(chǎn)生及判別41
3.1.3全加器與加法裝置42
3.2定點乘法運算47
3.2.1一位原碼乘法47
3.2.2兩位原碼乘法49
3.3定點除法運算52
3.3.1原碼恢復(fù)余數(shù)除法52
3.3.2加減交替法除法55
3.4邏輯運算57
3.4.1邏輯乘法58
3.4.2邏輯加法58
3.4.3求反操作58
3.4.4異或運算59
3.5位片結(jié)構(gòu)定點運算器59
3.5.1位片運算器電路Am 290160
3.5.2先行進位電路Am 290263
3.5.3多片Am 2901組成的位片結(jié)構(gòu)運算器64
3.6浮點加減法運算66
3.6.1運算規(guī)則及算法66
3.6.2浮點加減法運算流程68
3.6.3浮點加減法裝置及流水線結(jié)構(gòu)運算器69
3.7浮點乘除法運算71
3.7.1浮點乘法71
3.7.2浮點除法72
習(xí)題74
第4章指令系統(tǒng)77
4.1指令格式77
4.1.1指令字78
4.1.2指令操作碼及其擴展技術(shù)80
4.1.3地址碼與數(shù)據(jù)字長81
4.2尋址方式82
4.2.1存儲器尋址方式82
4.2.2寄存器尋址方式85
4.2.3立即數(shù)尋址方式87
4.2.4堆棧尋址方式87
4.3指令類型89
4.3.1按操作數(shù)據(jù)類型分類89
4.3.2按指令功能分類90
4.4小型機指令系統(tǒng)舉例91
4.4.1PDP11計算機簡介91
4.4.2單操作數(shù)指令92
4.4.3雙操作數(shù)指令94
4.5大型機指令系統(tǒng)舉例95
4.5.1IBM 360/370計算機簡介95
4.5.2指令格式96
4.5.3指令舉例98
4.6微型機指令系統(tǒng)舉例99
4.6.1IBM PC計算機簡介99
4.6.2Intel 8086 指令格式100
4.6.3Intel 8086 指令的尋址方式102
4.6.48086 指令系統(tǒng)104
4.7機器語言與匯編語言105
4.7.1Intel 8086 匯編標(biāo)記與運算符105
4.7.2匯編語句106
4.8精簡指令系統(tǒng)計算機107
4.8.1MIPS指令格式108
4.8.2MIPS指令分類109
習(xí)題111
第5章存儲系統(tǒng)113
5.1存儲器的基本特性113
5.1.1主存儲器的特性113
5.1.2輔助存儲器的特性114
5.1.3主存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)114
5.2半導(dǎo)體存儲器的基本記憶單元115
5.2.1隨機存儲器的記憶單元115
5.2.2只讀存儲器的記憶單元117
5.2.3閃速存儲器119
5.3主存儲器的組成和工作原理119
5.3.1主存儲器概述119
5.3.2RAM集成電路120
5.3.3半導(dǎo)體存儲器的組成121
5.3.4存儲器控制124
5.3.5存儲器讀寫時序126
5.4高速存儲器127
5.4.1新型RAM芯片技術(shù)128
5.4.2并行存儲結(jié)構(gòu)128
5.4.3高速緩沖存儲器及分級存儲體系129
5.5高速緩沖存儲器131
5.5.1高速緩沖存儲器(Cache)工作原理131
5.5.2高速緩沖存儲器組織132
5.6虛擬存儲器136
5.6.1基本原理136
5.6.2頁式虛擬存儲器137
5.6.3段式虛擬存儲器138
5.6.4段頁式虛擬存儲器140
5.7存儲保護140
5.7.1存儲區(qū)保護140
5.7.2訪問方式保護142
習(xí)題142
第6章控制器144
6.1指令執(zhí)行過程144
6.2控制器的功能和組成145
6.2.1控制器的功能145
6.2.2控制器的基本組成147
6.3處理器總線及數(shù)據(jù)通路151
6.3.1ALU 為中心的數(shù)據(jù)通路152
6.3.2單內(nèi)總線CPU結(jié)構(gòu)152
6.4組合邏輯控制器154
6.4.1組合邏輯控制器的特征154
6.4.2組合邏輯控制器設(shè)計原理154
6.4.3可編程序邏輯陣列控制器159
6.5微程序控制器160
6.5.1微程序設(shè)計的基本原理160
6.5.2微指令方案162
6.5.3微程序設(shè)計的基本問題164
6.6微程序的順序控制165
6.6.1后繼微地址的增量方式166
6.6.2后繼微地址的斷定方式167
6.6.3順序控制部件——Am 2910168
6.7微程序設(shè)計舉例171
6.7.1指令流程圖171
6.7.2微程序控制器邏輯圖172
6.7.3微程序編碼172
6.8指令流水線結(jié)構(gòu)174
習(xí)題175
第7章外圍設(shè)備177
7.1外圍設(shè)備的種類和特性177
7.1.1外圍設(shè)備的分類177
7.1.2外圍設(shè)備工作的特性179
7.2常用輸入設(shè)備180
7.2.1鍵盤180
7.2.2鼠標(biāo)181
7.2.3掃描儀182
7.3顯示設(shè)備183
7.3.1顯示設(shè)備的分類和基本概念183
7.3.2字符顯示器185
7.4打印裝置188
7.4.1點陣式打印機188
7.4.2激光打印機189
7.4.3噴墨打印機190
7.4.4漢字的顯示與打印191
7.5外存儲器192
7.5.1存儲原理和記錄方式192
7.5.2磁盤存儲器197
7.5.3軟磁盤存儲器202
7.5.4磁帶存儲器207
7.5.5磁盤陣列210
7.6通信設(shè)備211
7.6.1調(diào)制解調(diào)器211
7.6.2模/數(shù)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置212
習(xí)題214
第8章輸入輸出系統(tǒng)與控制215
8.1總線結(jié)構(gòu)215
8.1.1系統(tǒng)總線215
8.1.2總線控制方式217
8.1.3總線通信方式219
8.1.4常用微機總線220
8.2基本I/O接口組成和工作原理227
8.2.1設(shè)備選擇電路228
8.2.2數(shù)據(jù)緩沖寄存器229
8.2.3設(shè)備工作狀態(tài)229
8.2.4傳輸中斷的請求與屏蔽229
8.3輸入輸出控制方式230
8.3.1程序查詢方式231
8.3.2程序中斷方式232
8.3.3直接存儲器訪問方式232
8.3.4輸入輸出處理機方式234
8.4中斷系統(tǒng)235
8.4.1為什么要設(shè)置中斷235
8.4.2CPU響應(yīng)中斷的條件237
8.4.3中斷周期239
8.4.4優(yōu)先排隊器及編碼電路239
8.4.5中斷處理過程242
8.4.6中斷級及中斷嵌套243
8.5DMA控制方式245
8.5.1DMA基本概念245
8.5.2DMA的工作方式246
8.5.3DMA控制器的組成247
8.5.4DMA數(shù)據(jù)傳送過程247
8.5.5通用DMA接口Intel 8257248
8.6通用并行接口252
8.6.1分類252
8.6.2基本的并行接口電路253
8.6.3可編程序并行接口255
8.7串行通信與通用串行接口259
8.7.1串行通信方式260
8.7.2可編程序串行接口261
習(xí)題267
第9章計算機發(fā)展過程與展望269
9.1計算機發(fā)展的五個階段269
9.2中國計算機事業(yè)發(fā)展過程271
9.3并行處理技術(shù)進展272
9.3.1超標(biāo)量處理機272
9.3.2超流水線處理機273
9.3.3大規(guī)模并行處理系統(tǒng)MPP276
9.4智能計算機進展276
9.4.1數(shù)據(jù)流計算機276
9.4.2數(shù)據(jù)庫機與知識庫機277
9.5分布式計算機系統(tǒng)與機群系統(tǒng)278
9.5.1分布式計算機系統(tǒng)278
9.5.2計算機支持的協(xié)同工作278
9.5.3機群系統(tǒng)(Cluster)278
9.6計算機網(wǎng)絡(luò)279
9.7多媒體計算機279參考文獻281