計算機組成原理

出版說明
前言
第1章 計算機系統(tǒng)概述 1
1.1 計算機的基本概念 1
1.1.1 電子數(shù)字計算機的基本含義 1
1.1.2 計算機的特點 1
1.1.3 計算機的分類 1
1.1.4 計算機的主要性能指標 3
1.2 計算機的發(fā)展歷程 4
1.2.1 現(xiàn)代計算機的發(fā)展 4
1.2.2 我國計算機的發(fā)展 4
1.3 計算機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 5
1.3.1 “存儲程序控制”的概念 5
1.3.2 馮?諾依曼計算機硬件結(jié)構(gòu) 6
1.3.3 計算機的各功能部件簡介 7
1.4 計算機系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 8
1.4.1 計算機軟件的組成及分類 8
1.4.2 計算機軟件的發(fā)展 9
1.5 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 9
1.5.1 計算機系統(tǒng)的多級層次 10
1.5.2 軟、硬件關(guān)系 10
1.6 計算機處理問題的過程 10
1.6.1 計算機處理問題的一般步驟 10
1.6.2 計算機執(zhí)行指令的過程 10
1.7 計算機的應用領(lǐng)域 11
1.8 習題 11
第2章 計算機中數(shù)據(jù)表示 12
2.1 數(shù)據(jù)的編碼 12
2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示 12
2.2.1 進位計數(shù)制及其各進位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 13
2.2.2 定點與浮點表示 16
2.2.3 編碼系統(tǒng) 17
2.2.4 浮點數(shù)的編碼表示 21
2.2.5 無符號數(shù)的表示 23
2.2.6 十進制數(shù)的二進制編碼 23
2.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示 24
2.3.1 邏輯數(shù)據(jù) 24
2.3.2 字符數(shù)據(jù) 25
2.4 數(shù)據(jù)校驗 25
2.4.1 奇偶校驗 26
2.4.2 海明校驗 28
2.4.3 循環(huán)冗余校驗 31
2.5 習題 34
第3章 運算方法與運算器 35
3.1 定點數(shù)加減法運算 35
3.1.1 補碼加法運算 35
3.1.2 補碼減法運算 35
3.1.3 溢出判斷 36
3.2 定點數(shù)乘法運算 38
3.2.1 原碼乘法 39
3.2.2 補碼乘法 42
3.3 定點數(shù)除法運算 47
3.3.1 原碼恢復余數(shù)除法 48
3.3.2 原碼加減交替除法 49
3.3.3 并行陣列除法器 50
3.4 浮點數(shù)運算 52
3.4.1 浮點數(shù)的加減法運算 52
3.4.2 浮點數(shù)的乘除法運算 55
3.5 定點運算器 57
3.5.1 加法器 57
3.5.2 算術(shù)邏輯運算單元 60
3.6 浮點運算器簡介 64
3.7 習題 64
第4章 存儲系統(tǒng) 66
4.1 存儲器概述 66
4.1.1 存儲器分類 66
4.1.2 存儲器的分級結(jié)構(gòu) 67
4.1.3 存儲器的技術(shù)指標 69
4.2 主存儲器 70
4.2.1 SRAM存儲器 70
4.2.2 DRAM存儲器 75
4.2.3 主存儲器與CPU的連接 79
4.2.4 只讀存儲器 81
4.2.5 閃速存儲器 83
4.3 并行存儲器 83
4.3.1 雙端口存儲器 83
4.3.2 多體交叉存儲器 84
4.3.3 相聯(lián)存儲器 86
4.4 Cache 87
4.4.1 Cache的基本原理 87
4.4.2 主存與Cache的地址映像 88
4.4.3 替換算法 90
4.4.4 寫策略 91
4.5 虛擬存儲器 92
4.5.1 虛擬存儲器的基本概念 92
4.5.2 虛擬存儲器的特點 93
4.5.3 頁式虛擬存儲器 93
4.5.4 段式虛擬存儲器 95
4.5.5 段頁式虛擬存儲器 96
4.6 習題 97
第5章 指令系統(tǒng) 99
5.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求 99
5.1.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展 99
5.1.2 對指令系統(tǒng)性能的要求 100
5.2 指令格式 100
5.2.1 操作碼 100
5.2.2 地址碼 102
5.2.3 指令字長度 103
5.2.4 指令助記符 104
5.3 尋址方式 104
5.3.1 指令的尋址方式 105
5.3.2 操作數(shù)的尋址方式 106
5.3.3 堆棧尋址方式 110
5.4 指令系統(tǒng)舉例 112
5.4.1 Pentium指令系統(tǒng)的指令格式 112
5.4.2 Pentium指令系統(tǒng)的尋址方式 113
5.5 復雜指令系統(tǒng)與精簡指令系統(tǒng) 114
5.5.1 復雜指令系統(tǒng)計算機 114
5.5.2 精簡指令系統(tǒng)計算機 115
5.6 習題 115
第6章 中央處理器 118
6.1 控制器的功能與組成 118
6.1.1 控制器的功能 118
6.1.2 控制器的組成 119
6.1.3 指令執(zhí)行過程舉例 120
6.2 微程序控制器的基本工作原理 123
6.2.1 微程序控制的基本概念 123
6.2.2 實現(xiàn)微程序控制的基本原理 124
6.3 微程序設計技術(shù) 130
6.3.1 微指令的編譯法 130
6.3.2 微程序流的控制 132
6.3.3 微指令的格式 135
6.3.4 微程序控制存儲器和動態(tài)微程序設計 136
6.3.5 微程序設計語言 139
6.4 組合邏輯控制的計算機 141
6.4.1 時序與節(jié)拍 141
6.4.2 操作控制信號的產(chǎn)生 142
6.4.3 組合邏輯控制器的組成 146
6.4.4 組合邏輯控制器與微程序控制器的比較 147
6.5 控制器的控制方式 147
6.6 指令流水線技術(shù) 149
6.6.1 流水線與超標量流水線 149
6.6.2 超流水線 150
6.6.3 流水線中的主要問題及動態(tài)流水線 151
6.7 習題 152
第7章 模型計算機設計 156
7.1 設計思想 156
7.2 運算器設計 156
7.2.1 運算器數(shù)據(jù)通路方案 156
7.2.2 運算器數(shù)據(jù)通路調(diào)試 157
7.3 存儲器設計 159
7.3.1 存儲器數(shù)據(jù)通路方案 159
7.3.2 存儲器數(shù)據(jù)通路調(diào)試 159
7.4 時序電路設計 160
7.4.1 對啟/停電路的要求 160
7.4.2 啟/停電路的工作過程 161
7.4.3 節(jié)拍脈沖形成電路 161
7.5 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng)設計 163
7.5.1 數(shù)據(jù)格式 163
7.5.2 尋址方式 164
7.5.3 指令系統(tǒng)設計 164
7.5.4 面板控制指令 167
7.6 整機數(shù)據(jù)通路設計 168
7.7 指令的微程序操作流程 171
7.8 微程序控制器設計 172
7.9 指令的執(zhí)行過程舉例 181
7.10 習題 182
第8章 總線系統(tǒng) 184
8.1 總線的概念及結(jié)構(gòu) 184
8.1.1 總線的基本概念 184
8.1.2 總線的連接方式 185
8.1.3 總線結(jié)構(gòu)對計算機系統(tǒng)性能的影響 187
8.1.4 總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 187
8.2 總線接口 189
8.2.1 信息的傳遞方式 189
8.2.2 總線接口的基本概念 190
8.3 總線仲裁 192
8.3.1 集中式仲裁 192
8.3.2 分布式仲裁 194
8.4 總線定時 194
8.4.1 同步定時 194
8.4.2 異步定時 195
8.5 總線數(shù)據(jù)的傳送模式 196
8.6 常用的系統(tǒng)總線 196
8.6.1 ISA總線 196
8.6.2 EISA總線 198
8.6.3 VESA總線 199
8.6.4 PCI總線 200
8.6.5 Future bus+總線簡介 203
8.7 外部總線實例 204
8.7.1 RS-232C總線 204
8.7.2 USB總線 205
8.7.3 IEEE 1394 208
8.7.4 IDE/EIDE總線接口 210
8.7.5 SCSI總線接口 211
8.8 習題 213
第9章 I/O接口 214
9.1 I/O接口的功能與類型 214
9.1.1 I/O接口的基本功能 215
9.1.2 I/O接口的基本類型 215
9.2 I/O接口的結(jié)構(gòu) 216
9.2.1 接口硬件的結(jié)構(gòu) 216
9.2.2 接口軟件 218
9.3 I/O接口的編址方式 218
9.3.1 I/O端口與存儲器單元統(tǒng)一編址 219
9.3.2 I/O端口獨立編址 219
9.4 I/O接口的數(shù)據(jù)傳送機制 221
9.4.1 無條件傳送方式及其接口 221
9.4.2 程序查詢方式 222
9.5 程序中斷方式 224
9.5.1 中斷的功能、類型與過程管理 224
9.5.2 程序中斷的基本接口 226
9.5.3 單級中斷與多級中斷 227
9.6 DMA方式 230
9.6.1 DMA的幾種傳送方式 231
9.6.2 DMA控制器 232
9.7 通道方式 234
9.7.1 通道的概念 234
9.7.2 通道的功能 235
9.7.3 通道的類型 237
9.8 習題 238
第10章 外部設備 240
10.1 外部設備概述 240
10.1.1 外部設備的功能 240
10.1.2 外部設備的分類 240
10.2 輸入設備 241
10.2.1 鍵盤 241
10.2.2 鼠標 244
10.2.3 光筆、游動標和圖形板 246
10.2.4 觸摸屏 246
10.2.5 聲音輸入/輸出設備——聲卡 248
10.2.6 圖形與文字輸入設備——掃描儀 251
10.2.7 數(shù)碼相機/攝像機 252
10.3 輸出設備 253
10.3.1 顯示器 253
10.3.2 打印機 257
10.4 外存儲器設備 264
10.4.1 硬磁盤存儲設備 264
10.4.2 光盤存儲設備 267
10.5 習題 270
附錄 271
附錄A 模型計算機總圖 271
附錄B 模型計算機微指令總表 273
參考文獻 276