計算機組成與結構（第3版）

目 錄
第1章 概述\t1
1.1 計算機的定義和特性\t1
1.1.1 什么是計算機\t1
1.1.2 計算機的特性\t1
1.2 計算機的發(fā)展歷程\t2
1.2.1 電子計算機的誕生\t2
1.2.2 第一代計算機\t3
1.2.3 第二代計算機\t3
1.2.4 第三代計算機\t3
1.2.5 第四代計算機\t4
1.2.6 新一代計算機\t6
1.2.7 我國計算機的發(fā)展\t6
1.3 計算機的組成與結構\t7
1.3.1 計算機系統(tǒng)的層次結構\t7
1.3.2 計算機硬件\t8
1.3.3 計算機軟件\t9
1.4 計算機的分類與應用\t11
1.4.1 計算機的分類\t11
1.4.2 計算機應用\t12
習題1\t14
第2章 數(shù)據(jù)的表示\t15
2.1 數(shù)據(jù)、信息和媒體\t15
2.1.1 數(shù)據(jù)\t15
2.1.2 信息\t16
2.1.3 媒體\t16
2.2 數(shù)字化信息編碼\t16
2.3 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示\t18
2.3.1 進位計數(shù)制及其各進位制數(shù)之間的轉換\t18
2.3.2 定點與浮點表示\t22
2.3.3 編碼系統(tǒng)\t23
2.3.4 無符號數(shù)的編碼表示\t28
2.3.5 浮點數(shù)的編碼表示\t28
2.3.6 十進制數(shù)的二進制編碼表示\t34
2.4 非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示\t36
2.4.1 邏輯數(shù)據(jù)\t36
2.4.2 西文字符\t36
2.4.3 漢字字符\t38
2.4.4 多媒體信息\t40
2.5 二進制信息的計量單位\t42
2.6 數(shù)據(jù)校驗碼\t43
2.6.1 奇偶校驗碼\t44
2.6.2 海明校驗碼\t45
2.6.3 循環(huán)冗余校驗碼\t48
習題2\t51
第3章 運算器與運算方法\t53
3.1 基本組成\t53
3.2 算術與邏輯單元\t54
3.2.1 半加器與全加器\t54
3.2.2 串行進位與并行進位\t55
3.2.3 ALU部件\t58
3.3 定點數(shù)加、減法運算\t62
3.3.1 補碼定點數(shù)加、減法\t62
3.3.2 原碼定點數(shù)加、減法\t65
3.4 定點數(shù)乘法運算\t66
3.4.1 原碼一位乘法\t66
3.4.2 原碼二位乘法\t69
3.4.3 補碼一位乘法\t70
3.4.4 補碼二位乘法\t73
3.4.5 陣列乘法器\t74
3.5 定點數(shù)除法運算\t75
3.5.1 原碼除法運算\t75
3.5.2 補碼除法運算\t80
3.5.3 陣列除法器\t82
3.6 浮點數(shù)運算\t83
3.6.1 浮點數(shù)加、減法運算\t83
3.6.2 浮點數(shù)乘、除法運算\t86
3.7 十進制數(shù)的加、減法運算\t89
習題3\t92
第4章 存儲系統(tǒng)\t94
4.1 存儲器概述\t94
4.1.1 存儲器的主要性能指標\t94
4.1.2 存儲器分類\t94
4.1.3 存儲器結構\t95
4.2 半導體讀/寫存儲器\t97
4.2.1 基本存儲單元\t97
4.2.2 半導體RAM芯片\t99
4.3 半導體只讀存儲器\t108
4.3.1 掩模只讀存儲器（Masked ROM）\t108
4.3.2 可編程ROM（PROM）\t108
4.3.3 可擦除和可編程的ROM（EPROM）\t109
4.3.4 電擦除電改寫只讀存儲器（EEPROM）\t110
4.4 高速緩沖存儲器\t110
4.4.1 工作原理\t110
4.4.2 映射方式\t111
4.4.3 替換算法\t113
4.4.4 “Cache—主存”內容的一致性問題\t115
4.4.5 Cache 結構舉例\t115
4.5 虛擬存儲器\t117
4.5.1 虛擬存儲器的功能\t117
4.5.2 虛擬存儲器的基本管理方法\t117
4.6 輔助存儲器\t121
4.6.1 磁表面存儲器\t121
4.6.2 光盤存儲器\t128
習題4\t130
第5章 指令系統(tǒng)\t132
5.1 指令格式與指令長度\t132
5.1.1 指令格式\t132
5.1.2 指令長度\t133
5.2 尋址方式\t133
5.3 指令類型\t136
5.4 堆棧和堆棧存取方式\t138
5.5 指令系統(tǒng)舉例\t140
5.5.1 IBM 370系列機指令格式\t140
5.5.2 PDP-11小型機指令格式\t141
5.5.3 Pentium機指令系統(tǒng)\t141
5.5.4 PowerPC機指令系統(tǒng)\t143
5.6 CISC與RISC指令\t145
5.7 MMX技術\t146
習題5\t150
第6章 中央處理機組織\t151
6.1 CPU的結構與功能\t151
6.1.1 CPU的組成與操作\t151
6.1.2 CPU時序控制方式\t154
6.1.3 CPU控制流程\t155
6.1.4 控制器的組成\t156
6.1.5 一條完整指令的執(zhí)行\(zhòng)t157
6.1.6 CPU性能設計\t158
6.1.7 典型CPU舉例——Pentium和Power PC微處理器\t162
6.2 組合邏輯控制與PLA控制\t164
6.2.1 組合邏輯控制\t165
6.2.2 PLA控制\t166
6.3 微程序控制\t168
6.3.1 Wilkes微程序控制\t168
6.3.2 基本概念\t169
6.3.3 微指令的格式與編碼\t170
6.3.4 微指令地址的生成\t172
6.3.5 微程序設計舉例\t173
6.3.6 微程序應用\t176
6.4 微處理器的若干新技術\t177
6.5 新技術應用實例——Core（酷睿）微處理器系列\(zhòng)t179
6.5.1 Core 2微處理器\t179
6.5.2 Core i7/i5/i3系列微處理器\t180
習題6\t182
第7章 總線及總線互連結構\t185
7.1 總線的基本概念\t185
7.1.1 總線的特性和分類\t185
7.1.2 系統(tǒng)總線的組成\t186
7.1.3 總線的數(shù)據(jù)傳輸方式\t187
7.2 總線設計的要素\t188
7.2.1 信號線類型\t188
7.2.2 總線裁決\t189
7.2.3 定時方式\t193
7.2.4 總線事務類型\t198
7.2.5 影響總線帶寬的因素\t199
7.3 總線接口單元\t200
7.4 總線標準\t200
7.4.1 ISA總線\t201
7.4.2 EISA總線\t202
7.4.3 VL總線（VESA總線）\t202
7.4.4 PCI總線和PCI-X總線\t202
7.4.5 SCSI總線\t209
7.4.6 EIA-232-D總線\t212
7.4.7 USB通用串行總線\t213
7.4.8 IEEE 1394總線\t215
7.4.9 PCI-express總線\t217
7.5 多總線分級結構\t219
7.5.1 單總線結構\t219
7.5.2 雙總線結構\t220
7.5.3 三總線結構\t220
7.5.4 多總線分級結構舉例\t222
習題7\t225
第8章 輸入/輸出設備\t227
8.1 輸入/輸出設備的分類與特點\t227
8.1.1 分類\t227
8.1.2 特點\t228
8.2 輸入設備\t228
8.2.1 鍵盤\t228
8.2.2 鼠標\t229
8.3 打印機\t230
8.3.1 打印機的種類\t230
8.3.2 點陣打印機\t231
8.3.3 激光打印機\t232
8.4 顯示器\t234
8.4.1 監(jiān)視器\t234
8.4.2 光柵掃描顯示器工作原理\t236
8.4.3 IBM PC圖形顯示器\t237
習題8\t238
第9章 輸入/輸出組織\t239
9.1 I/O接口\t239
9.1.1 I/O接口的功能\t239
9.1.2 I/O接口的結構\t241
9.1.3 I/O接口的分類\t241
9.2 I/O設備的尋址\t242
9.2.1 操作系統(tǒng)在I/O中的作用\t242
9.2.2 I/O端口的編址\t243
9.3 I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式\t246
9.3.1 I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式的類型\t246
9.3.2 程序直接控制方式\t247
9.4 程序中斷方式\t249
9.4.1 中斷的概念\t249
9.4.2 中斷的分類\t250
9.4.3 中斷系統(tǒng)的基本職能和結構\t252
9.4.4 中斷過程\t254
9.5 直接存儲器存取（DMA）方式\t260
9.5.1 三種DMA方式\t261
9.5.2 DMA接口的結構和功能\t262
9.5.3 DMA操作步驟\t264
9.5.4 DMA與存儲器系統(tǒng)\t265
9.6 通道和I/O處理器方式\t266
9.6.1 通道的基本概念\t266
9.6.2 通道的種類\t267
9.6.3 通道程序\t268
9.6.4 I/O處理機\t270
9.7 外部接口\t270
9.7.1 串行接口\t271
9.7.2 并行接口\t274
習題9\t274
第10章 計算機硬件技術的發(fā)展\t277
10.1 并行處理\t277
10.1.1 發(fā)展歷程、分類與應用\t277
10.1.2 陣列機\t278
10.1.3 多處理機系統(tǒng)\t281
10.1.4 分布式系統(tǒng)\t284
10.2 新一代計算機\t285
10.2.1 生物計算機\t286
10.2.2 超導計算機\t287
10.2.3 量子計算機\t288
10.2.4 納米計算機\t289
10.2.5 光計算機\t290
習題10\t291
參考文獻\t292