計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)：基本原理、設(shè)計(jì)技術(shù)與工程實(shí)現(xiàn)（第3版）

CONTENTS
第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1
1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成及其層次結(jié)構(gòu)1
1.2計(jì)算機(jī)硬件的5個(gè)功能部件及其功能4
1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要的技術(shù)與性能指標(biāo)7
1.4計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)概述9
1.5計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)步、分類(lèi)和拓展應(yīng)用的進(jìn)程12
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議15
習(xí)題與思考題15
第2章數(shù)字電路基礎(chǔ)和常用器件17
2.1數(shù)字電路的基本元件17
2.1.1晶體二極管與三極管17
2.1.2應(yīng)用案例19
2.2數(shù)字電路基礎(chǔ)及其相關(guān)處理方法20
2.2.13種基本邏輯關(guān)系20
2.2.2邏輯函數(shù)及其描述方法23
2.2.3邏輯函數(shù)的特性、規(guī)則與應(yīng)用24
2.3組合邏輯電路及時(shí)序邏輯電路25
2.3.1常用邏輯門(mén)器件26
2.3.2時(shí)序邏輯電路29
2.3.3存儲(chǔ)器芯片簡(jiǎn)介31
2.3.4幾個(gè)專(zhuān)用功能器件和存儲(chǔ)器芯片的引腳圖32
2.4現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件及其應(yīng)用34
2.4.1現(xiàn)場(chǎng)可編程器件概述34
2.4.2CPLD和FPGA的編程與應(yīng)用37
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議37
習(xí)題與思考題37
第3章數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算算法和線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)39
3.1數(shù)字化信息編碼的概念和二進(jìn)制編碼知識(shí)39
3.1.1數(shù)字化信息編碼的概念39
3.1.2二進(jìn)制編碼和碼制轉(zhuǎn)換40
3.1.3檢錯(cuò)糾錯(cuò)碼45
3.2數(shù)據(jù)表示50
3.2.1邏輯類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示50
3.2.2字符類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示50
3.2.3多媒體信息編碼53
3.2.4數(shù)值類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示55
3.3二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運(yùn)算算法60
3.3.1原碼、反碼、補(bǔ)碼的定義60
3.3.2補(bǔ)碼加、減運(yùn)算規(guī)則和電路實(shí)現(xiàn)65
3.3.3原碼一位乘法、除法的實(shí)現(xiàn)方案66
3.3.4實(shí)現(xiàn)乘法、除法的其他方案71
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議76
習(xí)題與思考題77
目錄計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)（第3版）第4章運(yùn)算器部件79
4.1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的功能設(shè)計(jì)與線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)79
4.2定點(diǎn)運(yùn)算器81
4.2.1定點(diǎn)運(yùn)算器部件的功能、組成與控制概述81
4.2.2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的原理性8位運(yùn)算器模型82
4.2.3運(yùn)算器芯片Am2901實(shí)例與使用86
4.2.4MIPS多指令周期CPU系統(tǒng)的運(yùn)算器的組成及其功能90
4.3浮點(diǎn)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算器92
4.3.1浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則92
4.3.2浮點(diǎn)運(yùn)算器舉例96
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議98
習(xí)題與思考題99
第5章指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)102
5.1指令格式和指令系統(tǒng)概述102
5.1.1指令的定義和指令格式102
5.1.2操作碼的組織與編碼103
5.1.3有關(guān)操作數(shù)的類(lèi)型、個(gè)數(shù)、來(lái)源、去向和地址安排104
5.1.4指令的分類(lèi)105
5.1.5指令周期及其對(duì)計(jì)算機(jī)性能和硬件結(jié)構(gòu)的影響106
5.2基本尋址方式概述108
5.3指令系統(tǒng)舉例111
5.3.1Pentium Ⅱ計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)111
5.3.2MIPS32計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)113
5.3.3PDP11計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)114
5.3.4教學(xué)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)116
5.4教學(xué)計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)120
5.4.1匯編語(yǔ)言及其程序設(shè)計(jì)中的有關(guān)概念120
5.4.2教學(xué)計(jì)算機(jī)的匯編程序設(shè)計(jì)舉例121
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議127
習(xí)題與思考題127
第6章控制器部件130
6.1控制器的功能與組成概述130
6.2硬布線(xiàn)控制器132
6.2.1硬布線(xiàn)控制器的組成和運(yùn)行原理簡(jiǎn)介132
6.2.2MIPS32計(jì)算機(jī)的控制器簡(jiǎn)介133
6.2.3TEC_XP_Ⅱ教學(xué)計(jì)算機(jī)的硬布線(xiàn)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)139
6.3微程序控制器部件149
6.3.1微程序控制器的基本組成和運(yùn)行原理150
6.3.2微程序設(shè)計(jì)中的下地址形成邏輯和微程序設(shè)計(jì)152
6.3.3TECXPⅡ教學(xué)計(jì)算機(jī)的微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)155
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議161
習(xí)題與思考題162
第7章多級(jí)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)和主存儲(chǔ)器166
7.1存儲(chǔ)器系統(tǒng)概述166
7.1.1存儲(chǔ)器分類(lèi)166
7.1.2存儲(chǔ)器系統(tǒng)目標(biāo)167
7.1.3多級(jí)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)169
7.2主存儲(chǔ)器170
7.2.1主存儲(chǔ)器概述170
7.2.2動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理172
7.2.3靜態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理173
7.2.4存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展174
7.3教學(xué)計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器實(shí)例176
7.4提高主存儲(chǔ)器性能的途徑179
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議181
習(xí)題與思考題181
第8章高速緩沖存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器183
8.1高速緩沖存儲(chǔ)器183
8.1.1Cache的運(yùn)行原理183
8.1.2Cache的3種映像方式185
8.1.3Cache實(shí)用中的問(wèn)題187
8.2虛擬存儲(chǔ)器190
8.2.1虛擬存儲(chǔ)器的概念介紹190
8.2.2段式存儲(chǔ)管理190
8.2.3頁(yè)式存儲(chǔ)管理191
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議193
習(xí)題與思考題193
第9章外部存儲(chǔ)器設(shè)備196
9.1外存設(shè)備概述196
9.1.1主要技術(shù)指標(biāo)196
9.1.2磁記錄原理與記錄方式197
9.2磁盤(pán)設(shè)備199
9.2.1磁記錄介質(zhì)199
9.2.2磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器200
9.2.3磁盤(pán)控制器201
9.3磁盤(pán)陣列202
9.4光盤(pán)設(shè)備205
9.4.1只讀光盤(pán)205
9.4.2可刻光盤(pán)206
9.4.3可擦寫(xiě)光盤(pán)208
9.4.4DVD208
9.4.5BluRay209
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議209
習(xí)題與思考題209
第10章輸入輸出設(shè)備210
10.1輸入輸出設(shè)備概述210
10.2常用的輸入設(shè)備211
10.3常用的輸出設(shè)備212
10.3.1點(diǎn)陣式輸出設(shè)備基本原理212
10.3.2顯示器的組成和運(yùn)行原理214
10.3.3打印機(jī)的組成和運(yùn)行原理217
10.3.4計(jì)算機(jī)終端221
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議221
習(xí)題與思考題222
第11章輸入輸出系統(tǒng)223
11.1計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)概述223
11.2計(jì)算機(jī)總線(xiàn)224
11.2.1總線(xiàn)概述224
11.2.2總線(xiàn)結(jié)構(gòu)226
11.2.3總線(xiàn)寬度227
11.2.4總線(xiàn)時(shí)鐘228
11.2.5總線(xiàn)仲裁230
11.2.6總線(xiàn)舉例232
11.3輸入輸出接口238
11.3.1輸入輸出接口的功能238
11.3.2通用可編程接口組成239
11.3.3輸入輸出接口舉例239
11.4輸入輸出方式242
11.4.1程序直接控制方式242
11.4.2程序中斷傳送方式243
11.4.3直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)方式245
11.4.4I/O通道控制方式247
11.4.5外圍處理機(jī)方式247
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議247
習(xí)題與思考題248
第12章流水線(xiàn)技術(shù)250
12.1流水線(xiàn)的基本概念250
12.1.1流水線(xiàn)的概念250
12.1.2流水線(xiàn)的表示方法252
12.1.3流水線(xiàn)的特點(diǎn)253
12.1.4流水線(xiàn)的分類(lèi)方法254
12.2流水線(xiàn)的性能指標(biāo)257
12.2.1流水線(xiàn)的吞吐率257
12.2.2流水線(xiàn)的加速比260
12.2.3流水線(xiàn)的效率260
12.2.4流水線(xiàn)的最佳段數(shù)261
12.3DLX指令集與DLX流水線(xiàn)261
12.3.1DLX指令集結(jié)構(gòu)介紹261
12.3.2DLX的一種簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)266
12.3.3DLX流水線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)原理268
12.4流水線(xiàn)中的相關(guān)問(wèn)題271
12.4.1結(jié)構(gòu)相關(guān)271
12.4.2數(shù)據(jù)相關(guān)273
12.4.3控制相關(guān)279
12.5指令級(jí)并行技術(shù)284
12.5.1基本概念284
12.5.2多指令發(fā)射技術(shù)284
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議287
習(xí)題與思考題288
第13章并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)289
13.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)概述289
13.1.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展289
13.1.2計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的分類(lèi)290
13.1.3并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)292
13.2并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題293
13.2.1并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)293
13.2.2并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能問(wèn)題298
13.2.3并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件問(wèn)題300
13.3SIMD計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介301
13.3.1陣列處理機(jī)301
13.3.2向量處理機(jī)302
13.4共享內(nèi)存的多處理機(jī)系統(tǒng)304
13.4.1一致性?xún)?nèi)存訪(fǎng)問(wèn)的UMA多處理機(jī)系統(tǒng)305
13.4.2非一致性?xún)?nèi)存訪(fǎng)問(wèn)的NUMA多處理機(jī)系統(tǒng)310
13.4.3基于Cache內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)的COMA多處理機(jī)系統(tǒng)312
13.5基于消息傳遞的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)312
13.5.1大規(guī)模并行處理機(jī)314
13.5.2工作站集群315
本章內(nèi)容小結(jié)和學(xué)習(xí)方法建議315
習(xí)題與思考題316
參考文獻(xiàn)317