定 價：34 元
叢書名： 高等學(xué)校計算機專業(yè)“十一五
- 作者：陳宏，王鑫，陳智勇 著
- 出版時間：2009/2/1
- ISBN：9787560621692
- 出 版 社：西安電子科技大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP303
- 頁碼：373
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《計算機組成原理》系統(tǒng)地講述了計算機最基本的組成和工作原理、分析方法和設(shè)計技術(shù)，以及有關(guān)的先進技術(shù)和在計算機組成方面的最新進展。全書共分8章。第1章計算機系統(tǒng)概論主要講述計算機的發(fā)展歷程、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及組成、計算機的工作過程、性能、分類和應(yīng)用。第2章運算方法和運算器主要講述數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法、定點數(shù)與浮點數(shù)的運算方法和運算器以及數(shù)據(jù)校驗碼。第3章存儲系統(tǒng)主要講述存儲器的基本概念、半導(dǎo)體存儲器、多模塊交叉存儲器、相聯(lián)存儲器、Cache存儲器以及虛擬存儲器。第4章指令系統(tǒng)主要講述指令和數(shù)據(jù)的尋址方式、指令格式的分析與設(shè)計以及CISC和RISC的基本概念。第5章中央處理器主要講述CPU的功能和組成、時序產(chǎn)生器、微程序控制器、硬連線控制器、流水線技術(shù)以及提高單機系統(tǒng)指令級并行性的措施。第6章總線結(jié)構(gòu)主要講述總線的基本概念、總線仲裁和總線通信以及總線標(biāo)準(zhǔn)。第7章輸入/輸出設(shè)備主要講述典型輸入/輸出設(shè)備的工作原理和常見的性能指標(biāo)。第8章輸入/輸出系統(tǒng)主要講述輸入/輸出系統(tǒng)的基本概念、I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu)以及I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送控制方式。每章針對各主要知識點給出了大量的例題和習(xí)題，附錄A給出了部分習(xí)題的參考答案。
《計算機組成原理》可作為高等院校普通本科計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程和信息技術(shù)等專業(yè)的教材，也可作為應(yīng)用型本科相關(guān)專業(yè)的教材。
“計算機組成原理”是計算機科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科各專業(yè)必修的一門專業(yè)公共基礎(chǔ)課，它以計算機單機系統(tǒng)為研究對象，主要介紹計算機硬件的基本組成、工作原理和邏輯設(shè)計。
本書根據(jù)高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共基礎(chǔ)課“計算機組成原理”的核心知識體系和研究生入學(xué)考試全國統(tǒng)考大綱的要求編寫而成，較為全面地介紹了計算機系統(tǒng)中各部件的內(nèi)部工作原理、組成結(jié)構(gòu)、邏輯設(shè)計以及相互連接方式，以便讓讀者建立計算機系統(tǒng)整機的概念。通過對基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識的講述，讓讀者能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關(guān)計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算、分析和設(shè)計。本書內(nèi)容豐富、取材先進，在闡述計算機的基本組成和工作原理的基礎(chǔ)上，力圖給出設(shè)計方法和實例，以幫助讀者更好地理解一些比較抽象的概念。
本書在編寫上具有四個特色：第一，基礎(chǔ)性強，知識結(jié)構(gòu)合理，教材內(nèi)容組織符合《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》和研究生入學(xué)考試全國統(tǒng)考大綱的要求；第二，取材先進，在計算機的發(fā)展趨勢、指令系統(tǒng)的發(fā)展、提高單機系統(tǒng)指令級并行性的措施、總線標(biāo)準(zhǔn)等章節(jié)中引入了近幾年來較新的計算機技術(shù)；第三，符合計算學(xué)科的認(rèn)知理論，注重實踐能力的培養(yǎng)，教材在內(nèi)容的設(shè)置上依據(jù)了人們在計算學(xué)科領(lǐng)域的認(rèn)識規(guī)律，即從感性認(rèn)識（抽象）到理性認(rèn)識（理論），再由理性認(rèn)識（理論）回到實踐（設(shè)計）；第四，每章針對各主要知識點給出了大量的例題，解題過程詳細，思路清晰，有助于對基本理論、基本方法的理解。各章節(jié)后的習(xí)題附有部分參考答案，有助于讀者自學(xué)。
本書中有關(guān)cPU的設(shè)計電路已通過EDA軟件設(shè)計驗證。在保持CPU整體結(jié)構(gòu)不變的前提下，通過擴展指令系統(tǒng)、設(shè)計新的指令格式和尋址方式、增加通用寄存器的個數(shù)、更新操作控制器的設(shè)計等，可設(shè)計各類功能強弱不同的CPU，并通過運行機器語言源程序來驗證CPU設(shè)計的正確性。此部分可作為該課程的綜合實踐性環(huán)節(jié)，通過讓學(xué)生自己做來增強其實踐動手能力。
第1章 計算機系統(tǒng)概論1
1.1 計算機發(fā)展歷程1
1.1.1 馮·諾依曼型計算機的特點和功能1
1.1.2 計算機的發(fā)展歷史3
1.1.3 計算機的發(fā)展趨勢5
1.2 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及計算機組成6
1.2.1 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)6
1.2.2 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計算機組成9
1.3 計算機系統(tǒng)的組成9
1.3.1 計算機的硬件系統(tǒng)10
1.3.2 計算機的軟件系統(tǒng)13
1.3.3 計算機硬件與軟件的邏輯等價性14
1.4 計算機的工作過程14
1.4.1 使用計算機求解的一個簡單例子15
1.4.2 計算機工作過程16
1.5 計算機性能18
1.5.1 計算機性能的衡量尺度18
1.5.2 反映計算機性能的參數(shù)19
1.5.3 性能因子CPI19
1.5.4 計算機性能常用指標(biāo)20
1.6 計算機的分類和應(yīng)用21
1.6.1 計算機的分類21
1.6.2 計算機的應(yīng)用24
本章小結(jié)27
習(xí)題128
第2章 運算方法和運算器30
2.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法30
2.1.1 數(shù)據(jù)格式30
2.1.2 數(shù)的機器碼表示34
2.2 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法39
2.2.1 字符數(shù)據(jù)的表示39
2.2.2 漢字的表示40
2.3 定點加法.減法運算41
2.3.1 補碼加法.減法41
2.3.2 原碼加法.減法49
2.3.3 移碼加法.減法52
2.3.4 十進制加法器53
2.4 定點乘法運算54
2.4.1 原碼一位乘法54
2.4.2 補碼一位乘法56
2.4.3 陣列乘法器61
2.5 定點除法運算70
2.5.1 原碼一位除法70
2.5.2 補碼一位除法73
2.5.3 陣列除法器75
2.6 邏輯運算和移位運算78
2.6.1 邏輯運算78
2.6.2 移位運算80
2.7 定點運算器的組成與結(jié)構(gòu)83
2.7.1 多功能算術(shù)邏輯運算單元84
2.7.2 定點運算器89
2.8 浮點運算方法和浮點運算器92
2.8.1 浮點加法.減法運算93
2.8.2 浮點乘法.除法運算95
2.8.3 浮點運算器舉例98
2.9 數(shù)據(jù)校驗碼100
2.9.1 奇偶校驗碼101
2.9.2 海明校驗碼101
2.9.3 循環(huán)冗余校驗碼104
本章小結(jié)107
習(xí)題2108
第3章 存儲系統(tǒng)113
3.1 存儲器概述113
3.1.1 存儲器的分類113
3.1.2 存儲器的層次結(jié)構(gòu)114
3.1.3 主存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)115
3.2 半導(dǎo)體隨機讀寫存儲器115
3.2.1 SRAM116
3.2.2 DRAM119
3.3 半導(dǎo)體只讀存儲器123
3.3.1 半導(dǎo)體只讀存儲器的分類123
3.3.2 EPROM存儲器芯片實例124
3.4 半導(dǎo)體存儲器的容量擴展126
3.4.1 位擴展126
3.4.2 字?jǐn)U展127
3.4.3 字位擴展127
3.5 高速存儲器130
3.5.1 雙端口RAM130
3.5.2 多模塊交叉存儲器132
3.5.3 相聯(lián)存儲器134
3.6 Cache存儲器136
3.6.1 Cache的功能.基本原理與性能參數(shù)136
3.6.2 多層次Cache存儲器139
3.6.3 Cache的地址映像與變換140
3.6.4 Cache的替換算法145
3.6.5 Cache的取算法145
3.6.6 Cache的寫策略146
3.7 虛擬存儲器147
3.7.1 虛擬存儲器的基本概念147
3.7.2 頁式虛擬存儲器148
3.7.3 段式虛擬存儲器149
3.7.4 段頁式虛擬存儲器150
3.7.5 虛擬存儲器的替換算法151
本章小結(jié)152
習(xí)題3153
第4章 指令系統(tǒng)156
4.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求156
4.1.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展156
4.1.2 對指令系統(tǒng)性能的要求157
4.1.3 計算機語言158
4.2 指令格式158
4.2.1 地址碼159
4.2.2 操作碼160
4.2.3 指令字長與機器字長的關(guān)系163
4.2.4 指令格式舉例164
4.3 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式166
4.3.1 指令的尋址方式166
4.3.2 操作數(shù)的尋址方式166
4.3.3 指令格式的分析與設(shè)計173
4.4 典型指令176
4.4.1 指令的分類176
4.4.2 RISC指令系統(tǒng)實例SUNSPARC178
4.4.3 Pentium指令系統(tǒng)181
4.5 CISC和RISC188
4.5.1 CISC188
4.5.2 RISC188
4.5.3 退耦的CISC/RISC191
4.5.4 后RISC192
本章小結(jié)193
習(xí)題4194
第5章 中央處理器198
5.1 CPU的功能和組成198
5.1.1 CPU的功能198
5.1.2 CPU的基本組成199
5.1.3 CPU中的主要寄存器200
5.1.4 操作控制器和時序產(chǎn)生器202
5.2 指令周期203
5.2.1 指令周期的基本概念203
5.2.2 MOV指令的指令周期206
5.2.3 LAD指令的指令周期207
5.2.4 ADD指令的指令周期209
5.2.5 INC指令的指令周期210
5.2.6 DEC指令的指令周期211
5.2.7 JNZ指令的指令周期212
5.2.8 STO指令的指令周期213
5.2.9 JMP指令的指令周期214
5.2.10 用方框圖語言表示指令周期214
5.3 時序產(chǎn)生器和控制方式218
5.3.1 時序信號的作用和體制218
5.3.2 多級時序系統(tǒng)219
5.3.3 時序信號產(chǎn)生器220
5.3.4 控制方式222
5.4 微程序控制器223
5.4.1 微指令和微程序223
5.4.2 微程序控制器的組成和工作原理227
5.4.3 微程序設(shè)計舉例229
5.5 微程序設(shè)計技術(shù)232
5.5.1 微命令的編碼方法232
5.5.2 微地址的形成方法235
5.5.3 微指令格式236
5.5.4 微程序控制器的設(shè)計方法239
5.6 硬連線控制器240
5.6.1 硬連線控制器的組成和工作原理240
5.6.2 典型指令的指令周期流程圖241
5.6.3 硬連線控制器的設(shè)計方法243
5.6.4 硬連線控制與微程序控制的比較243
5.7 流水線技術(shù)244
5.7.1 并行性的基本概念244
5.7.2 并行處理技術(shù)245
5.7.3 流水線的工作原理.特點及分類246
5.7.4 相關(guān)問題及解決方法248
5.7.5 流水線的性能分析252
5.8 提高單機系統(tǒng)指令級并行性（ILP）的措施255
5.8.1 超標(biāo)量處理機和VLIW體系結(jié)構(gòu)255
5.8.2 超流水處理機257
5.8.3 超標(biāo)量超流水處理機258
5.8.4 EPIC技術(shù)259
5.9 現(xiàn)代微處理器舉例260
5.9.1 Pentium4處理器260
5.9.2 UltraSPARCⅢCu處理器266
本章小結(jié)271
習(xí)題5272
第6章 總線結(jié)構(gòu)276
6.1 總線的基本概念276
6.1.1 總線的特性276
6.1.2 總線的標(biāo)準(zhǔn)化277
6.1.3 總線的分類277
6.1.4 總線的性能278
6.1.5 單機系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)279
6.2 總線仲裁和總線通信281
6.2.1 總線仲裁281
6.2.2 總線通信285
6.3 總線舉例290
6.3.1 ISA總線290
6.3.2 PCI總線293
6.3.3 PCI Express總線302
6.3.4 通用串行總線USB308
本章小結(jié)311
習(xí)題6312
第7章 輸入/輸出設(shè)備313
7.1 輸入設(shè)備313
7.1.1 鍵盤313
7.1.2 鼠標(biāo)314
7.2 輸出設(shè)備315
7.2.1 顯示器315
7.2.2 打印機317
7.3 輔助存儲器320
7.3.1 輔助存儲器的種類與技術(shù)指標(biāo)321
7.3.2 磁盤322
7.3.3 Flash存儲器326
7.3.4 RAID盤327
7.3.5 光盤存儲器328
本章小結(jié)330
習(xí)題7331
第8章 輸入/輸出系統(tǒng)332
8.1 輸入/輸出系統(tǒng)概述332
8.1.1 I/O接口的概念及功能332
8.1.2 輸入/輸出設(shè)備的編址333
8.1.3 I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送控制方式334
8.2 程序中斷方式337
8.2.1 中斷的基本概念337
8.2.2 中斷處理339
8.2.3 多重中斷341
8.3 DMA方式344
8.3.1 DMA的基本概念344
8.3.2 DMA的三種工作方式344
8.3.3 DMA控制器的組成和工作原理346
8.4 通道方式348
8.4.1 通道的基本概念348
8.4.2 通道的種類350
本章小結(jié)351
習(xí)題8352
附錄A 各章部分習(xí)題參考答案353
習(xí)題1 參考答案353
習(xí)題2 參考答案353
習(xí)題3 參考答案358
習(xí)題4 參考答案360
習(xí)題5 參考答案362
習(xí)題6 參考答案366
習(xí)題7 參考答案367
習(xí)題8 參考答案367
附錄B 研究生入學(xué)考試“計算機組成原理”課程全國統(tǒng)考大綱369
附錄C 國內(nèi)外常用二進制邏輯元件圖形符號對照表372
參考文獻373
（5）自我控制功能。計算機應(yīng)能保證程序執(zhí)行的正確性和各部件之間的協(xié)調(diào)性。
雖然計算機種類繁多，運算處理能力有強有弱，但作為計算機，它們的基本功能卻是相同的。即馮·諾依曼型計算機都應(yīng)當(dāng)具有輸入／輸出、記憶、計算、判斷和自我控制這五大功能。
60多年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和新應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，通用計算機在設(shè)計時對馮·諾依曼結(jié)構(gòu)作了很多改進，使計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了很大的發(fā)展，例如機器程序與數(shù)據(jù)分開存放在不同的存儲器區(qū)域中，程序不允許修改，計算機不再以運算器為中心，而是以存儲器為中心等。雖然有以上這些突破，但其本質(zhì)變化不大，習(xí)慣上仍稱之為馮·諾依曼型計算機。
馮·諾依曼型計算機的局限性在于它的并行性有限，使工程設(shè)計人員一直未能找到構(gòu)建廉價且與大部分商用軟件兼容的快速系統(tǒng)的途徑。顯然，未受到要與馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)保持兼容性要求約束的工程師們，就可以自由地選擇使用許多不同的計算模式。許多不同的研究領(lǐng)域都屬于非馮·諾依曼模型的范疇，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（利用人腦模型的思想作為計算范式）、基因算法（利用生物學(xué)和DNA演化的思想開發(fā)的算法）、量子計算機（在量子效應(yīng)和量子力學(xué)基礎(chǔ)上開發(fā)的進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的計算機）、光子計算機（利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲的計算機）、納米計算機（采用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機）和大規(guī)模并行處理機等。在這些新的體系結(jié)構(gòu)中，并行計算的概念是目前最流行的。
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