計(jì)算機(jī)組成原理：面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)（第4版）

目 錄
第1章 概論1
1.1 計(jì)算機(jī)的基本概念1
1.1.1 信息的數(shù)字化表示2
1.1.2 存儲(chǔ)程序工作方式5
1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類6
1.2 計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展8
1.2.1 馮·諾依曼體系8
1.2.2 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程9
1.2.3 未來的發(fā)展趨勢(shì)12
1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織13
1.3.1 硬件系統(tǒng)13
1.3.2 軟件系統(tǒng)18
1.3.3 硬件、軟件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)20
1.3.4 硬件、軟件功能劃分與邏輯等價(jià)22
1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與性能指標(biāo)23
1.4.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)23
1.4.2 計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)24
習(xí)題127
第2章 數(shù)據(jù)的表示、運(yùn)算和校驗(yàn)29
2.1 數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示29
2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制29
2.1.2 帶符號(hào)數(shù)的表示35
2.1.3 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)40
2.2 字符型數(shù)據(jù)的表示46
2.3 運(yùn)算方法48
2.3.1 定點(diǎn)加減運(yùn)算48
2.3.2 溢出的判斷與移位50
2.3.3 定點(diǎn)乘法運(yùn)算54
2.3.4 定點(diǎn)除法運(yùn)算60
2.3.5 浮點(diǎn)四則運(yùn)算65
2.4 常用的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法68
2.4.1 奇偶校驗(yàn)68
2.4.2 海明校驗(yàn)69
2.4.3 循環(huán)冗余校驗(yàn)71
習(xí)題273
第3章 CPU子系統(tǒng)76
3.1 CPU概述77
3.1.1 CPU的硬件結(jié)構(gòu)模型77
3.1.2 基本功能與控制方式83
3.1.3 外部連接與I/O控制任務(wù)88
3.1.4 CPU設(shè)計(jì)步驟89
3.1.5 CPU的發(fā)展歷程89
3.2 指令系統(tǒng)92
3.2.1 CISC與RISC92
3.2.2 指令格式93
3.2.3 尋址方式98
3.2.4 指令的功能和類型114
3.3 運(yùn)算部件與運(yùn)算器123
3.3.1 加法單元123
3.3.2 加法器與進(jìn)位邏輯124
3.3.3 算術(shù)邏輯運(yùn)算部件126
3.3.4 運(yùn)算器的組織130
3.4 模型機(jī)CPU設(shè)計(jì)方法132
3.4.1 模型機(jī)指令系統(tǒng)132
3.4.2 基本部件與數(shù)據(jù)通路136
3.4.3 指令流程與微命令140
3.4.4 組合邏輯控制154
3.4.5 微程序控制165
3.5 MIPS32架構(gòu)CPU設(shè)計(jì)實(shí)例184
3.5.1 MIPS32指令架構(gòu)185
3.5.2 基本的組成部件190
3.5.3 單周期模式193
3.5.4 多周期模式205
3.5.5 指令的時(shí)間特性223
3.6 提升CPU性能的高新技術(shù)228
3.6.1 流水線技術(shù)228
3.6.2 SMT與超線程232
3.6.3 多核技術(shù)233
3.7 經(jīng)典處理器介紹236
3.7.1 Intel 8086/8088 CPU237
3.7.2 Intel 80386/80486 CPU240
3.7.3 Pentium微處理器243
3.7.4 Alpha微處理器244
3.7.5 CRAY-1246
3.7.6 Transputer247
習(xí)題3248
第4章 存儲(chǔ)子系統(tǒng)252
4.1 存儲(chǔ)子系統(tǒng)概述252
4.1.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)252
4.1.2 物理存儲(chǔ)器與虛擬存儲(chǔ)器256
4.1.3 存儲(chǔ)器的分類256
4.1.4 存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)259
4.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)原理260
4.2.1 雙極型存儲(chǔ)單元260
4.2.2 靜態(tài)存儲(chǔ)器263
4.2.3 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器267
4.2.4 半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器272
4.3 主存儲(chǔ)器的組織276
4.3.1 主存的設(shè)計(jì)原則276
4.3.2 主存的邏輯設(shè)計(jì)278
4.3.3 主存的外部連接方式281
4.3.4 常見的主存芯片技術(shù)283
4.3.5 存儲(chǔ)器的刷新與校驗(yàn)286
4.4 磁表面存儲(chǔ)原理289
4.4.1 存儲(chǔ)介質(zhì)與磁頭289
4.4.2 讀寫原理290
4.4.3 磁記錄的編碼方式292
4.5 磁盤存儲(chǔ)器及其接口296
4.5.1 軟盤存儲(chǔ)器297
4.5.2 硬盤存儲(chǔ)器300
4.5.3 技術(shù)指標(biāo)與數(shù)據(jù)校驗(yàn)308
4.5.4 磁盤適配器310
4.6 光學(xué)存儲(chǔ)原理及器件314
4.6.1 光存儲(chǔ)原理314
4.6.2 光盤存儲(chǔ)器316
4.6.3 光盤驅(qū)動(dòng)器及其發(fā)展方向317
4.7 存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的改進(jìn)措施320
4.7.1 高速緩沖存儲(chǔ)器320
4.7.2 虛擬存儲(chǔ)器326
4.7.3 雙端口存儲(chǔ)器331
4.7.4 并行存儲(chǔ)器332
4.7.5 聯(lián)想存儲(chǔ)器336
習(xí)題4337
第5章 總線與輸入/輸出子系統(tǒng)340
5.1 輸入/輸出子系統(tǒng)概述340
5.1.1 總線簡(jiǎn)介341
5.1.2 接口的功能與類型342
5.1.3 輸入/輸出控制方式345
5.2 總線347
5.2.1 總線的特性與分類348
5.2.2 總線的標(biāo)準(zhǔn)350
5.2.3 總線的設(shè)計(jì)要素351
5.2.4 PCI總線介紹358
5.3 直接程序傳送模式360
5.4 中斷處理模式362
5.4.1 中斷的基本概念與應(yīng)用362
5.4.2 中斷請(qǐng)求與優(yōu)先級(jí)裁決366
5.4.3 中斷響應(yīng)與中斷服務(wù)程序372
5.4.4 中斷接口的邏輯模型378
5.4.5 典型中斷接口舉例381
5.5 DMA模式與接口384
5.5.1 DMA方式的基本概念384
5.5.2 DMA控制器與接口的連接387
5.5.3 DMA控制器的組成391
5.5.4 DMA傳輸操作過程394
5.5.5 典型DMA接口舉例395
5.6 IOP和PPU模式401
5.6.1 通道的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)401
5.6.2 通道的類型402
5.6.3 通道的工作原理403
習(xí)題5405
第6章 輸入/輸出設(shè)備407
6.1 輸入/輸出設(shè)備概述407
6.1.1 輸入/輸出設(shè)備的一般功能407
6.1.2 輸入/輸出設(shè)備的類型408
6.1.3 輸入/輸出設(shè)備與主機(jī)的信息交換411
6.2 鍵盤及接口412
6.2.1 鍵盤的類型412
6.2.2 硬件掃描鍵盤415
6.2.3 軟件掃描鍵盤416
6.3 顯示設(shè)備及接口419
6.3.1 顯示器的分類419
6.3.2 顯示器的成像原理420
6.3.3 CRT顯示器427
6.3.4 LCD顯示器433
6.3.5 顯示適配器及工作原理439
6.4 打印設(shè)備及接口444
6.4.1 打印設(shè)備概述444
6.4.2 打印機(jī)的性能指標(biāo)445
6.4.3 點(diǎn)陣針式打印機(jī)446
6.4.4 噴墨打印機(jī)450
6.4.5 激光打印機(jī)453
6.4.6 打印機(jī)適配器455
6.4.7 3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介456
6.5 其他輸入/輸出設(shè)備457
6.5.1 光學(xué)字符識(shí)別設(shè)備457
6.5.2 圖形圖像輸入設(shè)備458
6.5.3 語音識(shí)別設(shè)備460
6.5.4 條形碼與二維碼識(shí)別儀461
習(xí)題6464
第7章 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)模型465
7.1 模型機(jī)系統(tǒng)及信號(hào)互連465
7.1.1 系統(tǒng)組成465
7.1.2 系統(tǒng)總線466
7.1.3 各部件的信號(hào)線467
7.2 模型機(jī)典型I/O操作舉例471
7.2.1 直接程序傳輸方式的I/O操作471
7.2.2 中斷方式下的I/O操作472
7.2.3 DMA方式下的I/O操作473
7.3 系統(tǒng)配置舉例474
習(xí)題7476
參考文獻(xiàn)477