計(jì)算機(jī)組成原理（第3版）

第1章計(jì)算機(jī)概述

1．1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

1．1．1更新?lián)Q代的計(jì)算機(jī)硬件

1．1．2日臻完善的計(jì)算機(jī)軟件

1．1．3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的8個(gè)思想

1．2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

1．2．1計(jì)算機(jī)的功能部件

1．2．2馮·諾依曼計(jì)算機(jī)

1．2．3RISCV系統(tǒng)架構(gòu)簡介

1．3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

1．3．1系統(tǒng)軟件

1．3．2應(yīng)用軟件

1．3．3軟件定義系統(tǒng)

1．4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

1．4．1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

1．4．2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組織

1．5計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)和性能指標(biāo)

1．5．1計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)

1．5．2計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)

1．6CPU的性能與評(píng)價(jià)方法

1．6．1CPU的性能及度量因素

1．6．2CPU性能的評(píng)價(jià)方法

習(xí)題

第2章數(shù)據(jù)信息的表示與運(yùn)算單元

2．1帶符號(hào)數(shù)的表示

2．1．1機(jī)器數(shù)與真值

2．1．24種碼制表示

2．2數(shù)的定點(diǎn)表示

2．2．1定點(diǎn)小數(shù)

2．2．2定點(diǎn)整數(shù)

2．3定點(diǎn)運(yùn)算單元的組織

2．3．1運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法

2．3．2定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算

2．3．3定點(diǎn)乘法運(yùn)算

2．3．4定點(diǎn)除法運(yùn)算

2．3．5定點(diǎn)運(yùn)算器的組成

計(jì)算機(jī)組成原理(第3版)

目錄

2．4數(shù)的浮點(diǎn)表示

2．4．1浮點(diǎn)表示方法

2．4．2IEEE 754 浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2．5浮點(diǎn)運(yùn)算單元的組織

2．5．1浮點(diǎn)加減運(yùn)算

2．5．2浮點(diǎn)乘除運(yùn)算

2．5．3浮點(diǎn)運(yùn)算器的組成

2．6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示

2．6．1邏輯數(shù)——二進(jìn)制串

2．6．2字符與字符串

2．6．3漢字信息的表示

2．7數(shù)據(jù)的長度與存儲(chǔ)方式

2．7．1數(shù)據(jù)的長度

2．7．2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式

2．8數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼

2．8．1碼距與數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼

2．8．2奇偶校驗(yàn)碼

2．8．3海明校驗(yàn)碼

2．8．4循環(huán)冗余校驗(yàn)碼

習(xí)題

第3章存儲(chǔ)層次與系統(tǒng)

3．1存儲(chǔ)系統(tǒng)概述

3．1．1存儲(chǔ)器的分類

3．1．2存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

3．1．3主存儲(chǔ)器的組成和基本操作

3．1．4存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)

3．2半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

3．2．1半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的分類

3．2．2半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的單元電路

3．2．3半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的芯片結(jié)構(gòu)及實(shí)例

3．2．4半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成

3．3非易失性存儲(chǔ)器

3．3．1只讀存儲(chǔ)器

3．3．2閃速存儲(chǔ)器

3．3．3新型的非易失性存儲(chǔ)器

3．4并行存儲(chǔ)器

3．4．1雙端口存儲(chǔ)器

3．4．2并行主存系統(tǒng)

3．4．3相聯(lián)存儲(chǔ)器

3．5高速緩沖存儲(chǔ)器

3．5．1Cache在存儲(chǔ)體系中的地位和作用

3．5．2Cache的結(jié)構(gòu)及工作原理

3．5．3Cache的替換算法與寫策略

3．6虛擬存儲(chǔ)器

3．6．1頁式虛擬存儲(chǔ)器

3．6．2段式虛擬存儲(chǔ)器

3．6．3段頁式虛擬存儲(chǔ)器

習(xí)題

第4章指令系統(tǒng)與控制單元

4．1機(jī)器指令格式與尋址方式

4．1．1兩種機(jī)器指令設(shè)計(jì)風(fēng)格

4．1．2機(jī)器指令格式設(shè)計(jì)方法

4．1．3指令與操作數(shù)的尋址方式

4．1．4指令的類型與功能

4．2RISCV系統(tǒng)的指令設(shè)計(jì)

4．2．1RISCV指令的格式設(shè)計(jì)

4．2．2RISCV指令的尋址方式

4．2．3RISCV指令的類型與功能

4．3控制單元初階——控制器設(shè)計(jì)

4．3．1指令執(zhí)行的基本步驟

4．3．2控制器的基本功能

4．3．3控制器的組成方式

4．3．4控制器的控制方式

4．3．5控制器的時(shí)序系統(tǒng)

4．4控制單元進(jìn)階——CPU的總體結(jié)構(gòu)

4．4．1寄存器的設(shè)置與作用

4．4．2通路結(jié)構(gòu)及指令流程分析

4．5控制單元示例——模型機(jī)的結(jié)構(gòu)

4．5．1模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)

4．5．2模型機(jī)的指令系統(tǒng)格式

4．5．3模型機(jī)的三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)

4．6控制單元設(shè)計(jì)——硬聯(lián)邏輯控制器

4．6．1設(shè)計(jì)的基本步驟

4．6．2模型機(jī)的設(shè)計(jì)方法

4．7控制單元設(shè)計(jì)——微程序控制器

4．7．1微程序控制器概述

4．7．2微指令的編譯方法

4．7．3微程序的控制設(shè)計(jì)

4．8RISCV處理器結(jié)構(gòu)

4．8．1RISCV系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)概述

4．8．2RISCV 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4．8．3RISCV 典型指令流程分析

4．9控制單元高階——流水線處理技術(shù)

4．9．1流水線概述與分類

4．9．2流水線的性能與障礙

4．9．3RISCV系統(tǒng)流水線技術(shù)

習(xí)題

第5章I/O設(shè)備

5．1I/O設(shè)備概述

5．2輸入設(shè)備

5．2．1鍵盤

5．2．2鼠標(biāo)

5.2.3觸摸屏

5.3輸出設(shè)備

5.3.1顯示器

5.3.2打印機(jī)

5．3．3多模態(tài)與3D打印

5．4I/O存儲(chǔ)器

5．4．1磁表面存儲(chǔ)器的基本原理

5．4．2磁記錄方式

5．4．3磁盤存儲(chǔ)器

5．4．4光盤存儲(chǔ)器

5．4．57種廉價(jià)磁盤冗余陣列

5．5新型存儲(chǔ)訪問構(gòu)件

5．5．1固態(tài)硬盤

5．5．2保護(hù)訪問模式

5．5．3存算一體模式

5．6多媒體I/O設(shè)備

5．6．1音頻設(shè)備

5．6．2視頻設(shè)備

5．6．3圖像設(shè)備

習(xí)題

第6章總線與I/O系統(tǒng)組織

6．1總線的組成與結(jié)構(gòu)

6．1．1總線的特點(diǎn)與分類

6．1．2總線的標(biāo)準(zhǔn)與性能

6．1．3總線的組成與結(jié)構(gòu)

6．1．4總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

6．2PCI和PCI Express總線

6．2．1PCI 和PCI Express的發(fā)展概況

6．2．2PCI Express總線的架構(gòu)

6．2．3PCI Express 總線協(xié)議

6．3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線

6．3．1快速路徑互連簡介

6．3．2快速路徑總線互連架構(gòu)

6．3．3快速路徑總線協(xié)議簡介

6．3．4英特爾超級(jí)路徑互連總線簡介

6．4通用串行總線

6．4．1USB的架構(gòu)

6．4．2USB的事務(wù)和傳輸

6．5其他設(shè)備總線

6．5．1小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口

6．5．2SATA 接口

6．6I/O 系統(tǒng)組織概述

6．6．1I/O系統(tǒng)需要解決的主要問題

6．6．2I/O系統(tǒng)的組成

6．6．3主機(jī)與外設(shè)間的連接與組織管理

6．6．4I/O數(shù)據(jù)傳送的控制方式

6．6．5I/O接口的功能與分類

6．7程序控制方式

6．7．1直接程序控制方式

6．7．2程序中斷控制方式

6．7．3RISCV的中斷處理方式

6．8直接存儲(chǔ)器訪問方式

6．8．1DMA 方式的特點(diǎn)與應(yīng)用場合

6．8．2DMA 的傳送方式

6．8．3DMA 的硬件組織

6．8．4DMA 控制器的組成

6．8．5DMA 控制的數(shù)據(jù)傳送過程

6．9I/O 通道方式

習(xí)題

附錄ARISCV 32位指令系統(tǒng)

附錄B模型機(jī)微指令設(shè)計(jì)方案

參考文獻(xiàn)