计算机组成原理 - 中国高校教材图书网
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书名： |
计算机组成原理
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| ISBN： | 978-7-5606-2169-2 |
条码： | |
| 作者： |
陈智勇
相关图书
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥34.00
折扣价：￥32.30
折扣：0.95
节省了1.7元
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字数： |
567千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 发行编号： | 2461001-1 |
每包册数： |
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| 出版日期： |
2009-02-01 |
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| 内容简介： |
内 容 简 介
本书系统地讲述了计算机最基本的组成和工作原理、 分析方法和设计技术， 以及有关的先进技术和在计算机组成方面的最新进展。
全书共分8章。 第1章计算机系统概论主要讲述计算机的发展历程、 计算机系统的层次结构及组成、 计算机的工作过程、 性能、 分类和应用。 第2章运算方法和运算器主要讲述数值数据和非数值数据的表示方法、 定点数与浮点数的运算方法和运算器以及数据校验码。 第3章存储系统主要讲述存储器的基本概念、 半导体存储器、 多模块交叉存储器、 相联存储器、 Cache存储器以及虚拟存储器。 第4章指令系统主要讲述指令和数据的寻址方式、 指令格式的分析与设计以及CISC和RISC的基本概念。 第5章中央处理器主要讲述CPU的功能和组成、 时序产生器、 微程序控制器、 硬连线控制器、 流水线技术以及提高单机系统指令级并行性的措施。 第6章总线结构主要讲述总线的基本概念、 总线仲裁和总线通信以及总线标准。 第7章输
入/输出设备主要讲述典型输入/输出设备的工作原理和常见的性能指标。 第8章输入/输出系统主要讲述输入/输出系统的基本概念、 I/O接口的功能和基本结构以及I/O设备的数据传送控制方式。 每章针对各主要知识点给出了大量的例题和习题， 附录A给出了部分习题的参考答案。 本书可作为高等院校普通本科计算机科学与技术、 软件工程、 网络工程和信息技术等专业的教材， 也可作为应用型本科相关专业的教材。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
目 录
第1章 计算机系统概论 1
1.1 计算机发展历程 1
1.1.1 冯?诺依曼型计算机的特点和功能 1
1.1.2 计算机的发展历史 3
1.1.3 计算机的发展趋势 5
1.2 计算机系统的层次结构及计算机组成 6
1.2.1 计算机系统的层次结构 6
1.2.2 计算机系统结构和计算机组成 9
1.3 计算机系统的组成 9
1.3.1 计算机的硬件系统 10
1.3.2 计算机的软件系统 13
1.3.3 计算机硬件与软件的逻辑等价性 14
1.4 计算机的工作过程 14
1.4.1 使用计算机求解的一个简单例子 15
1.4.2 计算机工作过程 16
1.5 计算机性能 18
1.5.1 计算机性能的衡量尺度 18
1.5.2 反映计算机性能的参数 19
1.5.3 性能因子CPI 19
1.5.4 计算机性能常用指标 20
1.6 计算机的分类和应用 21
1.6.1 计算机的分类 21
1.6.2 计算机的应用 24
本章小结 27
习题1 28
第2章 运算方法和运算器 30
2.1 数值数据的表示方法 30
2.1.1 数据格式 30
2.1.2 数的机器码表示 34
2.2 非数值数据的表示方法 39
2.2.1 字符数据的表示 39
2.2.2 汉字的表示 40
2.3 定点加法、 减法运算 41
2.3.1 补码加法、 减法 41
2.3.2 原码加法、 减法 49
2.3.3 移码加法、 减法 52
2.3.4 十进制加法器 53
2.4 定点乘法运算 54
2.4.1 原码一位乘法 54
2.4.2 补码一位乘法 56
2.4.3 阵列乘法器 61
2.5 定点除法运算 70
2.5.1 原码一位除法 70
2.5.2 补码一位除法 73
2.5.3 阵列除法器 75
2.6 逻辑运算和移位运算 78
2.6.1 逻辑运算 78
2.6.2 移位运算 80
2.7 定点运算器的组成与结构 83
2.7.1 多功能算术逻辑运算单元 84
2.7.2 定点运算器 89
2.8 浮点运算方法和浮点运算器 92
2.8.1 浮点加法、 减法运算 93
2.8.2 浮点乘法、 除法运算 95
2.8.3 浮点运算器举例 98
2.9 数据校验码 100
2.9.1 奇偶校验码 101
2.9.2 海明校验码 101
2.9.3 循环冗余校验码 104
本章小结 107
习题2 108
第3章 存储系统 113
3.1 存储器概述 113
3.1.1 存储器的分类 113
3.1.2 存储器的层次结构 114
3.1.3 主存储器的主要技术指标 115
3.2 半导体随机读写存储器 115
3.2.1 SRAM 116
3.2.2 DRAM 119
3.3 半导体只读存储器 123
3.3.1 半导体只读存储器的分类 123
3.3.2 EPROM存储器芯片实例 124
3.4 半导体存储器的容量扩展 126
3.4.1 位扩展 126
3.4.2 字扩展 127
3.4.3 字位扩展 127
3.5 高速存储器 130
3.5.1 双端口RAM 130
3.5.2 多模块交叉存储器 132
3.5.3 相联存储器 134
3.6 Cache存储器 136
3.6.1 Cache的功能、 基本原理与性能参数 136
3.6.2 多层次Cache存储器 139
3.6.3 Cache的地址映像与变换 140
3.6.4 Cache的替换算法 145
3.6.5 Cache的取算法 145
3.6.6 Cache的写策略 146
3.7 虚拟存储器 147
3.7.1 虚拟存储器的基本概念 147
3.7.2 页式虚拟存储器 148
3.7.3 段式虚拟存储器 149
3.7.4 段页式虚拟存储器 150
3.7.5 虚拟存储器的替换算法 151
本章小结 152
习题3 153
第4章 指令系统 156
4.1 指令系统的发展与性能要求 156
4.1.1 指令系统的发展 156
4.1.2 对指令系统性能的要求 157
4.1.3 计算机语言 158
4.2 指令格式 158
4.2.1 地址码 159
4.2.2 操作码 160
4.2.3 指令字长与机器字长的关系 163
4.2.4 指令格式举例 164
4.3 指令和数据的寻址方式 166
4.3.1 指令的寻址方式 166
4.3.2 操作数的寻址方式 166
4.3.3 指令格式的分析与设计 173
4.4 典型指令 176
4.4.1 指令的分类 176
4.4.2 RISC指令系统实例SUN SPARC 178
4.4.3 Pentium指令系统 181
4.5 CISC和RISC 188
4.5.1 CISC 188
4.5.2 RISC 188
4.5.3 退耦的CISC/RISC 191
4.5.4 后RISC 192
本章小结 193
习题4 194
第5章 中央处理器 198
5.1 CPU的功能和组成 198
5.1.1 CPU的功能 198
5.1.2 CPU的基本组成 199
5.1.3 CPU中的主要寄存器 200
5.1.4 操作控制器和时序产生器 202
5.2 指令周期 203
5.2.1 指令周期的基本概念 203
5.2.2 MOV指令的指令周期 206
5.2.3 LAD指令的指令周期 207
5.2.4 ADD指令的指令周期 209
5.2.5 INC指令的指令周期 210
5.2.6 DEC指令的指令周期 211
5.2.7 JNZ指令的指令周期 212
5.2.8 STO指令的指令周期 213
5.2.9 JMP指令的指令周期 214
5.2.10 用方框图语言表示指令周期 214
5.3 时序产生器和控制方式 218
5.3.1 时序信号的作用和体制 218
5.3.2 多级时序系统 219
5.3.3 时序信号产生器 220
5.3.4 控制方式 222
5.4 微程序控制器 223
5.4.1 微指令和微程序 223
5.4.2 微程序控制器的组成和工作原理 227
5.4.3 微程序设计举例 229
5.5 微程序设计技术 232
5.5.1 微命令的编码方法 232
5.5.2 微地址的形成方法 235
5.5.3 微指令格式 236
5.5.4 微程序控制器的设计方法 239
5.6 硬连线控制器 240
5.6.1 硬连线控制器的组成和工作原理 240
5.6.2 典型指令的指令周期流程图 241
5.6.3 硬连线控制器的设计方法 243
5.6.4 硬连线控制与微程序控制的比较 243
5.7 流水线技术 244
5.7.1 并行性的基本概念 244
5.7.2 并行处理技术 245
5.7.3 流水线的工作原理、 特点及分类 246
5.7.4 相关问题及解决方法 248
5.7.5 流水线的性能分析 252
5.8 提高单机系统指令级并行性(ILP)的措施 255
5.8.1 超标量处理机和VLIW体系结构 255
5.8.2 超流水处理机 257
5.8.3 超标量超流水处理机 258
5.8.4 EPIC技术 259
5.9 现代微处理器举例 260
5.9.1 Pentium 4处理器 260
5.9.2 UltraSPARC Ⅲ Cu处理器 266
本章小结 271
习题5 272
第6章 总线结构 276
6.1 总线的基本概念 276
6.1.1 总线的特性 276
6.1.2 总线的标准化 277
6.1.3 总线的分类 277
6.1.4 总线的性能 278
6.1.5 单机系统的总线结构 279
6.2 总线仲裁和总线通信 281
6.2.1 总线仲裁 281
6.2.2 总线通信 285
6.3 总线举例 290
6.3.1 ISA总线 290
6.3.2 PCI总线 293
6.3.3 PCI Express总线 302
6.3.4 通用串行总线USB 308
本章小结 311
习题6 312
第7章 输入/输出设备 313
7.1 输入设备 313
7.1.1 键盘 313
7.1.2 鼠标 314
7.2 输出设备 315
7.2.1 显示器 315
7.2.2 打印机 317
7.3 辅助存储器 320
7.3.1 辅助存储器的种类与技术指标 321
7.3.2 磁盘 322
7.3.3 Flash存储器 326
7.3.4 RAID盘 327
7.3.5 光盘存储器 328
本章小结 330
习题7 331
第8章 输入/输出系统 332
8.1 输入/输出系统概述 332
8.1.1 I/O接口的概念及功能 332
8.1.2 输入/输出设备的编址 333
8.1.3 I/O设备的数据传送控制方式 334
8.2 程序中断方式 337
8.2.1 中断的基本概念 337
8.2.2 中断处理 339
8.2.3 多重中断 341
8.3 DMA方式 344
8.3.1 DMA的基本概念 344
8.3.2 DMA的三种工作方式 344
8.3.3 DMA控制器的组成和工作原理 346
8.4 通道方式 348
8.4.1 通道的基本概念 348
8.4.2 通道的种类 350
本章小结 351
习题8 352
附录A 各章部分习题参考答案 353
习题1参考答案 353
习题2参考答案 353
习题3参考答案 358
习题4参考答案 360
习题5参考答案 362
习题6参考答案 366
习题7参考答案 367
习题8参考答案 367
附录B 研究生入学考试“计算机组成原理”课程全国统考大纲 369
附录C 国内外常用二进制逻辑元件图形符号对照表 372
参考文献 373
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
前 言
“计算机组成原理”是计算机科学与技术一级学科各专业必修的一门专业公共基础课，
它以计算机单机系统为研究对象， 主要介绍计算机硬件的基本组成、 工作原理和逻辑设计。
本书根据高等学校计算机科学与技术专业公共基础课“计算机组成原理”的核心知识体
系和研究生入学考试全国统考大纲的要求编写而成， 较为全面地介绍了计算机系统中各部
件的内部工作原理、 组成结构、 逻辑设计以及相互连接方式， 以便让读者建立计算机系统
整机的概念。 通过对基础理论和基础知识的讲述， 让读者能够运用计算机组成的基本原理
和基本方法， 对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、 分析和设计。 本书内
容丰富、 取材先进， 在阐述计算机的基本组成和工作原理的基础上， 力图给出设计方法和
实例， 以帮助读者更好地理解一些比较抽象的概念。
本书在编写上具有四个特色： 第一， 基础性强， 知识结构合理， 教材内容组织符合《高
等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》和研究生入学考试全国
统考大纲的要求； 第二， 取材先进， 在计算机的发展趋势、 指令系统的发展、 提高单机系
统指令级并行性的措施、 总线标准等章节中引入了近几年来较新的计算机技术； 第三， 符
合计算学科的认知理论， 注重实践能力的培养， 教材在内容的设置上依据了人们在计算学
科领域的认识规律， 即从感性认识(抽象)到理性认识(理论)， 再由理性认识(理论)回到实践(设计)； 第四， 每章针对各主要知识点给出了大量的例题， 解题过程详细， 思路清晰， 有助于对基本理论、 基本方法的理解。 各章节后的习题附有部分参考答案， 有助于读者自学。
本书中有关CPU的设计电路已通过EDA软件设计验证。 在保持CPU整体结构不变的前提下， 通过扩展指令系统、 设计新的指令格式和寻址方式、 增加通用寄存器的个数、 更新操作控制器的设计等， 可设计各类功能强弱不同的CPU， 并通过运行机器语言源程序来验证CPU设计的正确性。 此部分可作为该课程的综合实践性环节， 通过让学生自己做来增强其实践动手能力。
为使用方便， 本书所使用的一些常用二进制逻辑元件的图形符号未采用国标， 读者可
通过附录C来进行对照学习。
本书可作为高等院校普通本科计算机科学与技术、 软件工程、 网络工程和信息技术等专业的教材， 也可作为应用型本科相关专业的教材。 课程的参考教学时间为72学时， 也可根据实际情况选择基础知识部分进行教学。
本书由陈智勇主编。 陈智勇编写了第1、 2、 4、 5章以及附录； 陈宏编写了第6和第8
章； 王鑫编写了第3和第7章。 本书由王忠民教授主审， 非常感谢他对书稿提出了许多宝
贵的修改意见。 西安电子科技大学出版社为本书的出版也做了大量的工作， 在此表示衷心
的感谢。
由于计算机技术的飞速发展， 新的理论和技术层出不穷， 本书难以反映计算机组成的
最新发展变化， 加之编者的水平有限， 书中难免会存在不妥之处， 恳请广大读者批评
指正。
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| 其 它： |
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