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第一章概论1

1.1计算机发展简史1

目 录1

1.2计算机系统的层次结构3

1.2.1计算机系统的组成3

1.2.2计算机系统的层次结构4

1.3计算机特点与分类5

1.3.1计算机性能与特点5

1.3.2计算机分类6

1.4计算机组成7

1.4.1计算机基本组成部件7

1.4.2运算器ALU9

1.4.3存储器M9

1.4.4控制器CU11

1.4.5 I/O部件13

1.5.1指令类型与指令格式14

1.5指令与程序14

1.5.2机器语言程序15

1.5.3汇编语言程序18

1.6计算机工作过程23

1.6.1计算机总框图23

1.6.2指令执行过程23

1.6.3计算机工作过程24

1.7计算机应用与展望25

习题29

第二章计算机中数据表示30

2.1定点数（整数与小数）表示30

2.2浮点数表示32

2.3字符串数据表示36

2.4十进制数据表示39

2.5向量数据表示42

2.6堆栈数据表示46

习题52

第三章运算方法和运算器54

3.1寄存器间数据传送的数据通路54

3.1.1寄存器传送语言RTL55

3.1.2寄存器的并行传送56

3.1.3寄存器的串行传送56

3.1.4总线传送57

3.1.5存储器传送59

3.2逻辑运算60

3.2.1清0微操作61

3.2.2置1微操作61

3.2.3逻辑与微操作61

3.2.4逻辑或微操作61

3.2.5异或微操作62

3.3移位运算微操作63

3.3.2负数补码算术移位65

3.3.1负数原码算术移位65

3.3.3负数反码算术移位66

3.4几种常用的算术微操作67

3.4.1加微操作67

3.4.2求反、求补微操作67

3.4.3减微操作67

3.4.4递增、递减微操作68

3.5定点加（减）法运算及其加速方法68

3.5.1原码加（减）法运算68

3.5.2补码加（减）法运算70

3.5.3反码加（减）法运算71

3.5.4二进制加法器72

3.5.5十进制加法器75

3.5.6加法运算及其加速方法78

3.6.1原码一位乘法86

3.6定点乘法运算86

3.6.2补码一位乘法88

3.7定点除法运算96

3.7.1原码一位除法96

3.7.2补码一位除法101

3.8浮点运算112

3.8.1浮点加（减）法运算113

3.8.2浮点乘法运算116

3.8.3浮点除法运算118

3.9截断、舍入规则与误差分析121

3.9.1舍入规则121

3.9.2误差分析122

习题133

4.1两位乘法136

4.1.1原码两位乘法136

第四章快速乘除法运算136

4.1.2补码两位乘法141

4.2三位乘法146

4.3多位乘法152

4.4加（减）除数的跳1跳0除法172

4.5迭代除法181

习题192

第五章指令系统与寻址技术193

5.1指令格式193

5.2寻址技术199

5.2.1直接寻址199

5.2.2变址寻址200

5.2.3间接寻址203

5.2.4直接数寻址205

5.2.5基址寻址205

5.2.6自相对寻址207

5.2.7寻址方式举例208

5.3指令系统210

5.3.1指令系统基本要求210

5.3.2指令分类与基本指令类型212

5.3.3程序控制指令216

习题224

第六章控制器组成226

6.1基本功能与控制方式226

6.1.1控制器的基本功能226

6.1.2控制器的控制方式227

6.2信息传送方式与控制器结构230

6.2.1总线信息传送方式230

6.2.2非总线传送方式232

6.3时标系统234

6.3.1指令周期与节拍信号234

6.3.2指令周期与存储周期235

6.3.3节拍的划分236

6.4中断系统238

6.4.1中断分类239

6.4.2中断建立与判优241

6.4.3 中断响应244

6.4.4中断处理247

6.5组合逻辑控制器设计举例250

6.5.1设计方法250

6.5.2设计环境的描述252

6.5.3指令流程分析252

6.5.4微操作控制部件的设计253

6.5.5 PLA控制逻辑256

习题258

第七章微程序259

7.1微程序控制基本原理259

7.2.2最短字长编码262

7.2.1直接控制编码262

7.2微指令编码262

7.2.3分段直接编码263

7.2.4分段间接编码265

7.2.5常数源字段E265

7.3微指令地址266

7.3.1微地址形成问题266

7.3.2顺序－转移型微地址269

7.3.3断定型微地址271

7.4微指令格式274

7.4.1水平微指令274

7.4.2垂直微指令276

7.5.1微指令周期279

7.5.2微指令多相控制279

7.5微指令时序控制279

7.5.3串行控制与并行控制280

7.5.4快速微程序转移282

7.6微程序设计举例286

7.6.1设计环境的描述286

7.6.2微程序控制方案与控制时序选择287

7.6.3微程序流程分析288

7.6.4微指令编码设计与微地址分配290

7.6.5编制微码表292

习题294

第八章存储器原理295

8.1存储器发展概况295

8.2存储器的分类296

8.3存储系统297

8.2.4直接存取存储器DAS297

8.2.5串行存取存储器SAM297

8.2.3只读存储器ROM297

8.2.2相联存储器CAM297

8.2.1随机存取存储器RAM297

8.3.1多层次存储结构系统298

8.3.2多体存储器300

8.3.3多模块并行交叉存储器301

8.4半导体存储器302

8.4.1双极型RAM303

8.4.2 MOS型RAM311

8.4.3半导体CAM325

8.4.4 CCD和磁泡存储器327

8.4.5半导体ROM338

习题346

第九章存储器设计347

9.1半导体存储器的测试347

9.1.1静态测试与动态测试347

9.1.2功能测试349

9.2半导体存储器设计355

9.2.1设计存储器的一般原则和方法355

9.2.2存储器的逻辑设计356

9.2.3存储器逻辑设计举例359

习题376

第十章磁表面存储器378

10.1数字磁记录原理378

10.1.1磁记录材料378

10.1.2磁头379

10.1.3信息存取原理383

10.2数字磁记录方式386

10.2.1 记录方式及其评定方法387

10.2.2游程长度受限码（RLLC）的描述和结构参数391

10.2.3 RLLC分析与设计395

10.3磁带存储器406

10.3.1概述406

10.3.2磁带机的基本结构409

10.3.3磁带机基本工作原理418

10.3.4磁带数据记录格式421

10.4磁盘存储器425

10.4.1概述425

10.4.2可换式硬盘存储器结构430

10.4.3磁头定位驱动系统432

10.4.4读写电路与控制电路441

11.3.1概述449

10.4.5磁盘记录格式451

10.4.6软盘存储器453

10.5光存储和磁光存储461

10.5.1 光存储462

10.5.2磁光存储464

习题465

11.1键盘468

第十一章输入输出设备468

11.1.1按键469

11.1.2键盘编码器471

11.1.3键盘输入473

11.2 CRT显示器473

11.2.1显示器性能参数474

11.2.2显示器件CRT475

11.2.3扫描技术480

11.2.4字符生成原理483

11.2.5显示存储器488

11.2.6字符显示器的设计489

11.2.7图形显示器492

11.3输出印刷设备494

11.3.2击打式打印机497

11.3.3激光印刷和喷墨印刷508

11.4.1数据站515

11.4数据站和软盘输入输出设备515

11.4.2软盘输入输出设备528

11.4.3数据输入系统532

11.5数字化仪和绘图机534

11.5.1数字化仪535

11.5.2绘图机536

习题539

第十二章输入输出控制541

12.1 I/O控制和I/O子系统541

12.1.1 I/O设备和I/O操作的特点542

12.1.2 I/O组织的基本原则542

12.1 3 I/O控制的基本功能545

12.1.4 I/O控制的发展和类型545

12.2总线结构548

12.2.1总线类型549

12.2.2总线通信和控制551

12.3程序中断控制传送556

12.3.1输入输出指令556

12.3.2程序中断的输入输出556

12.4直接存储器访问DMA560

12.4.1 DMA的功能和特性560

12.4.2访存冲突处理和DMA接口组成561

12.5 VAX-11机的输入输出564

12.5.1同步底板互连器SBI564

12.5.2单总线适配器UBA565

12.5.3 多总线适配器MBA566

12.6 I/O通道567

12.6.1 I/O通道的基本概念567

12.6.2通道种类568

12.6.3通道流量计算571

12.6.4通道命令和通道程序572

习题575