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目录 1

第一章　概论 1

1.1　电子数字计算机的基本组成 1

1.1.1 电子计算机的分类 1

1.1.2　存储程序的概念 1

1.1.3　电子数字计算机的简单框图 2

1.2　计算机系统的层次结构 3

1.2.1　硬件与软件 3

1.2.2　软件的基本内容 4

1.2.3　计算机系统的层次结构 5

1.2.4　硬、软件的功能分配与逻辑上的等价 6

1.3.1　小型机与微型机的典型结构（总线结构） 7

1.3　计算机系统的硬件组成 7

1.3.2　大、中型计算机的典型结构 10

1.4　计算机的主要部件 11

1.4.1　输入设备 11

1.4.2　输出设备 12

1.4.3　存储器 12

1.4.4　运算器 13

1.4.5　控制器 14

1.5　计算机的特点与性能指标 14

1.5.1　数字计算机的工作特点 14

1.5.2　数字计算机的性能指标 15

第二章　数据信息的表示 17

2.1　进位计数制 17

2.1.1　进位计数制的基本概念 17

2.1.2　计算机中常用的进位计数制 18

2.1.3　各种数制间的相互转换 19

2.2　带符号数的表示 22

2.2.1　真值与机器数 22

2.2.2　原码表示法 22

2.2.3　补码表示法 23

2.2.4　反码表示法 27

2.3　数的定点表示与浮点表示 27

2.3.1　定点表示法 27

2.3.2　浮点表示法 28

2.3.3　移码（增码） 29

2.3.4　定点表示与浮点表示的比较 30

2.4.1　补码运算所依据的基本关系 31

2.4　补码运算基础 31

2.4.2　补码运算的基本法则 33

2.4.3　溢出判断与变形补码 34

2.4.4　移位 35

2.4.5　舍入 36

2.5　字符的表示 37

2.6　校验码 39

2.6.1　奇偶校验 40

2.6.2　海明校验 42

2.6.3　循环码校验 46

习题 50

第三章　指令系统 53

3.1　指令格式 53

3.2　信息的存储结构与存取方式 54

3.3　地址结构 57

3.4　寻址方式 59

3.4.1　常见的寻址方式 59

3.4.2　PDP-11寻址方式实例 64

3.4.3　按内容寻址（相关寻址） 69

3.5　指令的类型 70

习题 78

第四章　运算方法与运算器 80

4.1　算术逻辑运算基本部件 80

4.1.1　加法单元 80

4.1.2　串行加法器与并行加法器 83

4.1.3　并行加法器的进位链 83

4.1.4　用小规模集成电路构成的运算器 90

4.1.5 用中规模集成电路构成的运算器 91

4.1.6　十进制加法器 93

4.2　定点加减运算 95

4.2.1　原码加减运算 95

4.2.2　补码加减运算 97

4.2.3　反码加减运算 98

4.3　定点乘法运算 98

4.3.1　原码一位乘法 98

4.3.2　补码一位乘法 101

4.3.3　原码两位乘法 104

4.3.4　补码两位乘法 105

4.3.5　多位乘法简介 106

4.4　定点除法运算 109

4.4.1　原码比较法与恢复余数法 110

4.4.3　补码不恢复余数法 111

4.4.2　原码不恢复余数法（加减交替法） 111

4.4.4　快速除法简介 115

4.5　浮点运算 117

4.5.1　浮点加减运算 117

4.5.2　浮点乘法运算 119

4.5.3　浮点除法运算 119

4.5.4　浮点运算的舍入问题 120

习题 120

第五章　控制器原理 123

5.1　控制方式与时序 124

5.1.1　控制方式 124

5.1.2　指令的执行过程 125

5.1.3 串行处理与并行重叠处理 126

5.1.4　多级时序系统 127

5.2　中央处理器的总体结构 128

5.2.1　寄存器设置与算术逻辑运算部件 128

5.2.2　CPU与主存储器间的信息交换 130

5.2.3　CPU内部的数据通路 131

5.3　主机与外围设备间的数据通路 132

5.4　主机与外围设备间的信息交换方式 134

5.4.1　直接程序传送方式 134

5.4.2　程序中断传送方式 135

5.4.3　直接访存方式（DMA） 136

5.4.4　通道控制方式 138

5.5　控制器组成 139

5.6　一台模型机的总体设计 140

5.6.1　模型机的指令系统 141

5.6.2　数据通路与总体结构 143

5.7　组合逻辑控制器设计 146

5.7.1　时序系统 146

5.7.2　指令流程图与操作时间表 147

5.7.3　微操作信号的综合 154

5.8　微程序控制器原理 156

5.8.1　微程序控制的基本概念 156

5.8.2　微指令的编码方法 158

5.8.3　微程序的顺序控制 160

5.8.4　微指令格式的分类 162

5.8.5　微指令实例 163

5.9.1　微程序时序 166

5.9　模型机的微程序设计 166

5.9.2　微指令格式 167

5.9.3　微程序编制 170

5.10　微程序技术的发展前景 172

习题 174

第六章　存储系统 175

6.1　概述 175

6.1.1　存储系统的层次结构 175

6.1.2　存储器的类型 179

6.1.3　存储器的基本组成与技术要求 181

6.2　磁芯存储器简介 183

6.2.1　一位磁芯的存储原理 183

6.2.2　磁芯体的存取方式 186

6.2.3　寻址系统（地址译码与驱动系统） 190

6.2.4　读出信息的鉴别 193

6.2.5　读写控制时序举例 195

6.3　半导体存储器 195

6.3.1　双极型存储单元及其存储器芯片 196

6.3.2　MOS存储单元与存储器芯片外特性 205

6.3.3　半导体存储器逻辑粗框举例 213

6.3.4 动态MOS存储器的刷新方式 219

6.4 半导体只读存储器 220

6.4.1 固定掩模编程的ROM 221

6.4.2　一次可编程只读存储器PROM 223

6.4.3　可重编程只读存储器EPROM 224

6.5　磁表面存储器 231

6.5.1　磁表面存储原理 232

6.5.2　数据记录方式 236

6.6　磁带存储器简介 243

6.6.1　基本结构 243

6.6.2　数据记录格式 246

6.6.3　信息表示格式 246

6.6.4　磁带机与主机交换信息的方式及其主要操作 248

6.7　磁盘 251

6.7.1　磁盘的基本结构 252

6.7.2　磁盘的记录方式与信息分布格式 255

6.7.3　磁盘驱动器逻辑框图 260

习题 261

第七章　输入／输出设备 263

7.1　概述 263

7.2.1　纸带 264

7.2　穿孔信息的输入／输出设备 264

7.2.2　纸带输入机 266

7.2.3　纸带凿孔机 268

7.2.4　卡片设备 270

7.3　控制台打字机 272

7.3.1　DCY型电传打字机 272

7.3.2 HZD-3型控制台打字机 274

7.4　打印设备 276

7.4.1 概述 276

7.4.2　宽行打印机 276

7.4.3　点阵式（针式）打印机的特点 282

7.4.4　新型打印技术简介 283

7.5.1 无编码小型键盘 286

7.5　键盘输入设备 286

7.5.2　电子编码式键盘 288

7.6　CRT显示装置 290

7.6.1　概述 290

7.6.2　字符显示器的组成 291

7.6.3　字符形成方法 292

7.6.4　字符发生器 294

7.6.5　字符显示器举例 295

习题 301

第八章　外围接口与总线 302

8.1　接口的功能、组成及类型 303

8.1.1　接口的主要功能 303

8.1.2　接口的组成 303

8.1.3　接口的类型 304

8.2　中断系统 305

8.2.1 中断的基本概念 306

8.2.2　中断请求的提出与传送 309

8.2.3　中断的优先排队 310

8.2.4 中断响应 313

8.2.5 单级中断与多级中断 314

8.2.6　中断屏蔽与中断升级 314

8.2.7　中断处理的步骤 315

8.3　程序中断接口举例 315

8.3.1　同步控制的程序中断接口 316

8.3.2　并行接口举例 318

8.3.3　串行接口举例 321

8.4　直接访存方式与接口 323

8.4.1　直接访存方式的特点 323

8.4.3　同步控制式DMA接口举例 324

8.4.2　DMA接口的组成 324

8.4.4　磁盘存储器接口举例 328

8.5　通道控制方式 335

8.5.1　概述 335

8.5.2　通道的类型 336

8.5.3　通道指令格式与通道操作 337

8.6　单总线与异步式接口 339

8.6.1　单总线结构 339

8.6.2　单总线控制权的转移 340

8.6.3　总线数据传送 346

8.6.4　异步式接口举例 347

习题 354

参考文献 356