計(jì)算機(jī)組成原理教程（第7版）

目錄
第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1
1.1計(jì)算工具的進(jìn)步軌跡1
1.1.1神奇的算盤和算籌——軟件與硬件的起源1
1.1.2提花機(jī)的啟示與巴貝奇分析機(jī)——內(nèi)程序計(jì)算機(jī)的最早實(shí)踐5
1.1.3帕斯卡加法器——內(nèi)動(dòng)力計(jì)算機(jī)的嘗試7
1.1.4從八卦圖到布爾代數(shù)——電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)11
1.1.5諾依曼電子數(shù)字計(jì)算機(jī)體系的確立19
1.1.6操作系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)的自我管理22
1.1.7現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25
1.1.8自動(dòng)計(jì)算機(jī)理論的再討論27
1.20、1編碼27
1.2.1數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位與量級(jí)27
1.2.2十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換28
1.2.3八進(jìn)制、十六進(jìn)制和BCD碼30
1.2.4原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼31
1.2.5浮點(diǎn)數(shù)與定點(diǎn)數(shù)34
1.2.6聲音的0、1編碼36
1.2.7圖形圖像的0、1編碼37
1.2.8文字的0、1編碼39
1.2.9指令的0、1編碼與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言43
1.2.10數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)檢驗(yàn)44
1.3電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本原理48
1.3.1電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器48
1.3.2計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器50
1.3.3計(jì)算機(jī)控制器54
1.3.4總線56
1.3.5計(jì)算機(jī)中的時(shí)序控制57
1.4馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系的改進(jìn)59
1.4.1馮·諾依曼瓶頸59
1.4.2并行與共享60
1.4.3哈佛結(jié)構(gòu)63
1.4.4擬態(tài)計(jì)算機(jī)64
1.5計(jì)算機(jī)性能評(píng)測64
1.5.1計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)64
1.5.2計(jì)算機(jī)性能測試工具69
1.5.3天梯圖71
習(xí)題74
第2章存儲(chǔ)系統(tǒng)77
2.1主存儲(chǔ)器概述77
2.1.1ROM元件77
2.1.2RAM元件與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)79
2.1.3DRAM元件與基本存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)82
2.2主存儲(chǔ)體組織85
2.2.1內(nèi)存條結(jié)構(gòu)85
2.2.2存儲(chǔ)體的基本擴(kuò)展方式87
2.2.3Bank89
2.2.4并行存儲(chǔ)器90
2.2.5并行處理機(jī)的主存儲(chǔ)器93
2.3DRAM內(nèi)部操作與性能參數(shù)94
2.3.1SDRAM的主要引腳94
2.3.2SDRAM的讀寫時(shí)序95
2.3.3突發(fā)傳輸97
2.3.4數(shù)據(jù)掩碼98
2.3.5DRAM的動(dòng)態(tài)刷新99
2.3.6芯片初始化與預(yù)充電102
2.3.7存儲(chǔ)器控制器104
2.3.8RAM的一般性能參數(shù)104
2.3.9DDR SDRAM與RDRAM107
2.4磁盤存儲(chǔ)器109
2.4.1磁表面存儲(chǔ)原理109
2.4.2硬磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)111
2.4.3磁盤格式化112
2.4.4硬磁盤存儲(chǔ)器與主機(jī)的連接115
2.4.5硬磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)參數(shù)118
2.4.6磁盤陣列120
2.5光盤存儲(chǔ)器123
2.5.1光盤的技術(shù)特點(diǎn)與類型123
2.5.2可擦寫型光盤讀寫原理124
2.5.3光盤規(guī)格124
2.6閃速存儲(chǔ)器127
2.6.1閃存原理128
2.6.2固態(tài)硬盤128
2.7存儲(chǔ)體系131
2.7.1多級(jí)存儲(chǔ)體系的建立131
2.7.2多級(jí)存儲(chǔ)體系的性能參數(shù)132
2.7.3Cache主存機(jī)制133
2.7.4虛擬存儲(chǔ)器138
2.8未來記憶元件141
2.8.1磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器141
2.8.2鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器142
2.8.3相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器143
2.8.4阻變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器144
習(xí)題145
第3章總線與主板148
3.1總線的概念148
3.1.1總線及其規(guī)范148
3.1.2總線分類149
3.1.3總線的性能指標(biāo)152
3.1.4標(biāo)準(zhǔn)總線153
3.2總線工作原理154
3.2.1總線的組成與基本傳輸過程154
3.2.2總線的爭用與仲裁155
3.2.3總線通信中主從之間的時(shí)序控制157
3.3幾種標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線分析161
3.3.1ISA總線161
3.3.2PCI總線163
3.3.3AGP總線166
3.3.4PCIExpress總線 168
3.4幾種標(biāo)準(zhǔn)I/O總線分析169
3.4.1ATA與SATA總線 169
3.4.2SCSI與SAS總線171
3.4.3USB總線174
3.4.4光纖總線178
3.4.5AMR和CNR178
3.5微型計(jì)算機(jī)主板179
3.5.1主板的概念179
3.5.2主板的組成180
3.5.3主板架構(gòu)及其進(jìn)展185
3.5.4主板選擇參數(shù)188
3.5.5主板整合技術(shù)191
3.5.6智慧型主板技術(shù)191
習(xí)題193
第4章輸入輸出系統(tǒng)195
4.1外圍設(shè)備195
4.1.1外部設(shè)備及其發(fā)展195
4.1.2鍵盤198
4.1.3鼠標(biāo)201
4.1.4打印設(shè)備202
4.1.5顯示器210
4.1.6觸摸屏220
4.1.7虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備223
4.2I/O過程的程序直接控制225
4.2.1I/O過程的程序無條件傳送控制方式225
4.2.2I/O過程的程序查詢傳送方式225
4.3I/O過程的程序中斷控制227
4.3.1程序中斷控制的核心概念227
4.3.2中斷關(guān)鍵技術(shù)230
4.3.3中斷接口234
4.3.4多重中斷235
4.4I/O數(shù)據(jù)傳送的DMA控制236
4.4.1DMA的基本概念236
4.4.2DMA與CPU共享存儲(chǔ)器沖突的解決方案237
4.4.3DMA控制器239
4.4.4DMA傳送過程240
4.4.5DMA與中斷方式比較241
4.5I/O過程的通道控制242
4.5.1通道控制及其特點(diǎn)242
4.5.2通道控制原理244
4.5.3通道類型246
4.6I/O接口247
4.6.1影響I/O設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接的主要因素248
4.6.2I/O接口的功能與類型249
4.6.3I/O接口結(jié)構(gòu)250
4.6.4緩沖251
4.6.5I/O端口252
4.7I/O設(shè)備適配器253
4.7.1顯卡254
4.7.2聲卡256
4.7.3網(wǎng)卡259
4.8I/O管理261
4.8.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序261
4.8.2ROM BIOS262
習(xí)題265
第5章控制器邏輯268
5.1處理器的外特性——指令系統(tǒng)268
5.1.1指令系統(tǒng)與匯編語言概述268
5.1.2尋址方式271
5.1.3Intel 8086指令簡介276
5.1.4CISC與RISC283
5.1.5指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容287
5.2組合邏輯控制器287
5.2.1指令的微操作分析288
5.2.2指令的時(shí)序控制與時(shí)序部件290
5.2.3組合邏輯控制器設(shè)計(jì)舉例292
5.3微程序控制器295
5.3.1概述295
5.3.2微程序操作控制部件的組成295
5.3.3微程序操作控制部件設(shè)計(jì)舉例296
習(xí)題299
第6章處理器架構(gòu)302
6.1流水線技術(shù)302
6.1.1指令流水線302
6.1.2運(yùn)算流水線304
6.1.3流水線中的相關(guān)沖突305
6.1.4流水線中的多發(fā)射技術(shù)307
6.1.5Pentium CPU309
6.1.6流水線向量處理機(jī)312
6.2多處理器系統(tǒng)316
6.2.1多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與多處理器系統(tǒng)316
6.2.2SMP架構(gòu)317
6.2.3多處理器操作系統(tǒng)319
6.3多線程處理器320
6.3.1多線程處理器架構(gòu)的提出320
6.3.2同時(shí)多線程技術(shù)322
6.3.3超線程處理器324
6.4多核處理器327
6.4.1多核處理器及其特點(diǎn)327
6.4.2多核+ 多線程——CMT技術(shù)329
6.5關(guān)于處理器并行性開發(fā)的討論329
6.5.1并行性及其級(jí)別329
6.5.2基于并行性的處理器體系Flynn分類331
6.5.3處理器并行性開發(fā)的思路與途徑333
習(xí)題334
第7章未來計(jì)算機(jī)展望337
7.1非馮·諾依曼體系計(jì)算機(jī)的探索337
7.1.1數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)337
7.1.2歸約機(jī)339
7.1.3智能計(jì)算機(jī)341
7.1.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)343
7.2未來計(jì)算機(jī)元器件展望349
7.2.1摩爾定律及其影響349
7.2.2突破傳統(tǒng)微電子工藝的努力351
7.2.3納米電子器件353
7.2.4量子計(jì)算機(jī)356
7.2.5光學(xué)計(jì)算機(jī)358
7.2.6超導(dǎo)技術(shù)359
7.2.7生物計(jì)算機(jī)360
習(xí)題363
附錄A國內(nèi)外常用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)對照圖364
參考文獻(xiàn)366