計(jì)算機(jī)組成原理

出版說明
前言
第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1
1.1 計(jì)算機(jī)的基本概念 1
1.1.1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本含義 1
1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1
1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類 1
1.1.4 計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 3
1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 4
1.2.1 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 4
1.2.2 我國計(jì)算機(jī)的發(fā)展 4
1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 5
1.3.1 “存儲(chǔ)程序控制”的概念 5
1.3.2 馮?諾依曼計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 6
1.3.3 計(jì)算機(jī)的各功能部件簡(jiǎn)介 7
1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 8
1.4.1 計(jì)算機(jī)軟件的組成及分類 8
1.4.2 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展 9
1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 9
1.5.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次 10
1.5.2 軟、硬件關(guān)系 10
1.6 計(jì)算機(jī)處理問題的過程 10
1.6.1 計(jì)算機(jī)處理問題的一般步驟 10
1.6.2 計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的過程 10
1.7 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 11
1.8 習(xí)題 11
第2章 計(jì)算機(jī)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(jìn)位計(jì)數(shù)制及其各進(jìn)位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 13
2.2.2 定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示 16
2.2.3 編碼系統(tǒng) 17
2.2.4 浮點(diǎn)數(shù)的編碼表示 21
2.2.5 無符號(hào)數(shù)的表示 23
2.2.6 十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)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(yàn) 25
2.4.1 奇偶校驗(yàn) 26
2.4.2 海明校驗(yàn) 28
2.4.3 循環(huán)冗余校驗(yàn) 31
2.5 習(xí)題 34
第3章 運(yùn)算方法與運(yùn)算器 35
3.1 定點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算 35
3.1.1 補(bǔ)碼加法運(yùn)算 35
3.1.2 補(bǔ)碼減法運(yùn)算 35
3.1.3 溢出判斷 36
3.2 定點(diǎn)數(shù)乘法運(yùn)算 38
3.2.1 原碼乘法 39
3.2.2 補(bǔ)碼乘法 42
3.3 定點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算 47
3.3.1 原碼恢復(fù)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(diǎn)數(shù)運(yùn)算 52
3.4.1 浮點(diǎn)數(shù)的加減法運(yùn)算 52
3.4.2 浮點(diǎn)數(shù)的乘除法運(yùn)算 55
3.5 定點(diǎn)運(yùn)算器 57
3.5.1 加法器 57
3.5.2 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 60
3.6 浮點(diǎn)運(yùn)算器簡(jiǎn)介 64
3.7 習(xí)題 64
第4章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 66
4.1 存儲(chǔ)器概述 66
4.1.1 存儲(chǔ)器分類 66
4.1.2 存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu) 67
4.1.3 存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo) 69
4.2 主存儲(chǔ)器 70
4.2.1 SRAM存儲(chǔ)器 70
4.2.2 DRAM存儲(chǔ)器 75
4.2.3 主存儲(chǔ)器與CPU的連接 79
4.2.4 只讀存儲(chǔ)器 81
4.2.5 閃速存儲(chǔ)器 83
4.3 并行存儲(chǔ)器 83
4.3.1 雙端口存儲(chǔ)器 83
4.3.2 多體交叉存儲(chǔ)器 84
4.3.3 相聯(lián)存儲(chǔ)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(chǔ)器 92
4.5.1 虛擬存儲(chǔ)器的基本概念 92
4.5.2 虛擬存儲(chǔ)器的特點(diǎn) 93
4.5.3 頁式虛擬存儲(chǔ)器 93
4.5.4 段式虛擬存儲(chǔ)器 95
4.5.5 段頁式虛擬存儲(chǔ)器 96
4.6 習(xí)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(duì)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(fù)雜指令系統(tǒng)與精簡(jiǎn)指令系統(tǒng) 114
5.5.1 復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 114
5.5.2 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 115
5.6 習(xí)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(shí)現(xiàn)微程序控制的基本原理 124
6.3 微程序設(shè)計(jì)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(chǔ)器和動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì) 136
6.3.5 微程序設(shè)計(jì)語言 139
6.4 組合邏輯控制的計(jì)算機(jī) 141
6.4.1 時(shí)序與節(jié)拍 141
6.4.2 操作控制信號(hào)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(biāo)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(dòng)態(tài)流水線 151
6.7 習(xí)題 152
第7章 模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 156
7.1 設(shè)計(jì)思想 156
7.2 運(yùn)算器設(shè)計(jì) 156
7.2.1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路方案 156
7.2.2 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路調(diào)試 157
7.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) 159
7.3.1 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路方案 159
7.3.2 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路調(diào)試 159
7.4 時(shí)序電路設(shè)計(jì) 160
7.4.1 對(duì)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 164
7.5.4 面板控制指令 167
7.6 整機(jī)數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì) 168
7.7 指令的微程序操作流程 171
7.8 微程序控制器設(shè)計(jì) 172
7.9 指令的執(zhí)行過程舉例 181
7.10 習(xí)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(duì)計(jì)算機(jī)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(shí) 194
8.4.1 同步定時(shí) 194
8.4.2 異步定時(shí) 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(jiǎn)介 203
8.7 外部總線實(shí)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(xí)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(chǔ)器單元統(tǒng)一編址 219
9.3.2 I/O端口獨(dú)立編址 219
9.4 I/O接口的數(shù)據(jù)傳送機(jī)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(jí)中斷與多級(jí)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(xí)題 238
第10章 外部設(shè)備 240
10.1 外部設(shè)備概述 240
10.1.1 外部設(shè)備的功能 240
10.1.2 外部設(shè)備的分類 240
10.2 輸入設(shè)備 241
10.2.1 鍵盤 241
10.2.2 鼠標(biāo) 244
10.2.3 光筆、游動(dòng)標(biāo)和圖形板 246
10.2.4 觸摸屏 246
10.2.5 聲音輸入/輸出設(shè)備——聲卡 248
10.2.6 圖形與文字輸入設(shè)備——掃描儀 251
10.2.7 數(shù)碼相機(jī)/攝像機(jī) 252
10.3 輸出設(shè)備 253
10.3.1 顯示器 253
10.3.2 打印機(jī) 257
10.4 外存儲(chǔ)器設(shè)備 264
10.4.1 硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備 264
10.4.2 光盤存儲(chǔ)設(shè)備 267
10.5 習(xí)題 270
附錄 271
附錄A 模型計(jì)算機(jī)總圖 271
附錄B 模型計(jì)算機(jī)微指令總表 273
參考文獻(xiàn) 276