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第一章绪论
本章简单回顾计算机的发展历史,概括地描述计算机的特点、分类和应用,总线技术以及计算机系统的层次结构,重点讨论计算机的基本组成和工作原理,并以机内信息流动(包括控制流和数据流)为线索,建立初步的整机概念,以便读者对计算机“整机”有一个总体概念,为更好地学习和理解后续章节的内容打下基础。
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●1.1计算机的诞生与发展
ENIAC计算机的特点
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●1.2计算机的分类及特点
计算机的分类及特点
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●1.3计算机系统
计算机系统的基本结构及遵循的存储程序原理;计算机工作的过程
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●1.4计算机系统的多层次结构
计算机系统的多层次结构
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●1.5计算机的主要性能指标
计算机的主要性能指标
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第二章计算机数据信息表示法
计算机中的数据信息多种多样,有数字、字符、声音、图像等。无论何种数据在计算机中都是以0、1代码的形式出现。数据信息是计算机存储、加工和处理的对象,数据信息的表示方法将直接影响到计算机的结构和性能。本章主要介绍进位计数制、定点数和浮点数的表示、非数值数据(字符、字符串、汉字)的编码表示、十进制数据的表示以及数据校验码等知识。掌握本章的内容,是学习计算机知识的最基本要求。
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●2.1数制
常见的计数数制及转换
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●2.2数值数据的编码表示
数值数据的原码、补码、反码及移码表示方法
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●2.3数的定点与浮点表示
数的定点及浮点表示,浮点数的规格化处理
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●2.4非数值数据的编码表示
非数值数据的编码表示
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●2.5总结
本章总结
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第三章运算方法和运算器
运算器是计算机完成算术运算和逻辑运算的主要部件。运算速度一直是衡量计算机性能的主要指标,它由运算器的逻辑结构决定,而运算器的逻辑结构取决于计算机的指令系统、数据表示方法和运算方法等。本章主要学习运算方法,着重讨论计算机中数据的各种运算按照什么规则进行。运算器的设计也应是本章的主要内容,但考虑到大家的具体情况,仅要求掌握运算部件的基本结构和工作原理,对运算器的具体设计不做太多要求。
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●3.1带符号数的移位和舍入处理
带符号数的移位和舍入处理
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●3.2定点加减法运算
定点数的加减运算
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●3.3基本加减法运算器设计
串并型加法器的设计
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●3.4逻辑运算
逻辑运算
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●3.5定点运算器设计
定点运算器设计
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●3.6规格化浮点运算
规格化浮点数运算方法
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●3.7总结
总结
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第四章指令系统
本章主要介绍指令系统的性能要求、指令格式和寻址方式,详述各种数据的寻址方式,包括寄存器寻址、立即数寻址、直接寻址、间接寻址、隐含寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址和堆栈寻址方式,然后介绍指令的种类,最后简单介绍精简指令系统计算机。
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●4.1指令系统概述
什么是指令系统及指令系统的特点
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●4.2指令格式
指令的格式、组织方式及指令地址类型
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●4.3寻址方式
常见的寻址方式
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●4.4指令的种类
一个完整指令系统的种类
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●4.5精简指令集计算机
精简指令集计算机的特点
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●4.6总结
本章总结
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第五章存储器
存储器是计算机系统中的记忆部件,程序及其处理的数据保存于存储器中,存储器的容量和读写速度等性能对于整个计算机系统的性能至关重要。设计速度快、容量大、成本低的存储器系统是计算机发展的一个重要课题。本章重点讨论主存储器的分类、工作原理、组成方式、多级存储体系结构和虚拟存储技术等。
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●5.1存储器概述
存储器的概述、主要技术指标及发展
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●5.2半导体随机读写存储器
半导体随机读写存储器的基本结构、单元电路及刷新原理
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●5.3存储器芯片及与CPU的连接
存储器芯片与CPU的连接
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●5.4只读存储器
只读存储器的分类
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●5.5提高存储器性能的技术
提高存储器性能的技术
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●5.6存储器的系统层次结构
存储器的多层次结构原理
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●5.7总结
总结
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第六章控制器
现代中央处理器(CPU)包括运算器、控制器和Cache。本章重点讨论CPU的功能和组成、控制器的工作原理和实现方法、组合逻辑控制器和微程序控制器的原理以及设计过程。本章内容对建立计算机的整机概念十分重要。
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●6.1控制器组成及功能
控制器的基本组成及功能分类
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●6.2控制方式与时序系统
控制方式与时序系统
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●6.3 CPU的总体结构
CPU的总体结构
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●6.4组合逻辑控制器
组合逻辑控制的设计方法
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●6.5微程序控制器
微程序控制器的工作原理及设计方法
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第七章总线系统
本章详细介绍了总线的基本概念,包括总线的特性、总线的类型、总线的性能指标、总线的组成及总线的数据传输方式等,在此基础上着重介绍了总线的物理结构实现及多级总线结构。总线的控制主要包括总线仲裁和总线通信两个部分,用来解决多个设备共同使用总线时的冲突问题,以及各种设备使用总线时与总线的通信问题。最后,介绍了总线接口的概念以及常用的系统总线标准和设备总线标准。
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●7.1总线的基本概念
总线的基本概念
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●7.2总线结构
总线结构
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●7.3总线控制
总线控制
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●7.4总线接口
总线接口
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●7.5 常用系统总线及设备总线举例
常用系统总线及设备总线举例
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第八章 输入输出系统
输入输出系统是计算机系统中不可缺少的重要组成部分,是衡量计算机性能的一个重要指标。本章主要介绍输入输出系统的功能和组成部分及主机与外设的信息传送方式。
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●8.1I/O子系统概述
输入输出系统概述
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●8.2程序查询方式
程序查询方式
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●8.3程序中断方式
程序中断方式的基本概念、中断过程及中断嵌套
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●8.4 DMA方式
DMA方式
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●8.5 通道控制方式
通道控制方式
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第九章外部设备
外部设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分。本章主要介绍了外部设备的分类及其功能,几种常见的输入/输出设备的结构和工作原理,辅助存储器的存储原理,常用磁介质存储设备和其它辅助存储设备。
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●9.1外部设备概述
外部设备概述
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●9.2存储设备
磁盘及光存储的基本原理