計算機組成原理教師用書

第1章 概論1
1.1 基本內容要求1
1.2 誤點疑點解惑1
1. 主機1
2. 單總線2
3. 完整的計算機系統(tǒng)2
4. 硬件、軟件的功能劃分與邏輯上的等價2
5. 機器字長和數(shù)據(jù)通路寬度3
1.3 相關知識介紹3
1. 馮·諾依曼型計算機及其計算機系統(tǒng)結構的發(fā)展3
2. 微處理器4
3. 三態(tài)門和總線電路5
4. 系列機與兼容機6
5. 計算機的多層次結構6
6. 廣義語言與計算機程序6
7. 透明性7
1.4 教材習題解答8
第2章 數(shù)據(jù)的機器層次表示10
2.1 基本內容要求10
2.2 誤點疑點解惑11
1. 真值和機器數(shù)的區(qū)別11
2. 模與補碼表示法11
3. 原碼和補碼的區(qū)別12
4. 定點數(shù)的表示范圍12
5. 浮點數(shù)的表示范圍14
6. 浮點數(shù)的規(guī)格化15
7. 移碼偏置值的選擇15
8. 定點數(shù)與浮點數(shù)的比較16
9. 3種漢字編碼的區(qū)別17
10. 十進制數(shù)的BCD編碼18
11. 奇偶校驗位的形成和奇偶校驗碼的檢測19
2.1 基本內容要求
2.2 誤點疑點解惑
1. 真值和機器數(shù)的區(qū)別
2. 模與補碼表示法
3. 原碼和補碼的區(qū)別
4. 定點數(shù)的表示范圍
5. 浮點數(shù)的表示范圍
6. 浮點數(shù)的規(guī)格化
7. 移碼偏置值的選擇
8. 定點數(shù)與浮點數(shù)的比較
9. 3種漢字編碼的區(qū)別
10. 十進制數(shù)的BCD編碼
11. 奇偶校驗位的形成和奇偶校驗碼的檢測
2.3 相關知識介紹20
1. 補碼\[X\]補與真值X的轉換20
2. 原碼\[X\]原與補碼\[X\]補的轉換21
3. 浮點數(shù)的表數(shù)范圍22
4. 浮點數(shù)尾數(shù)基數(shù)的選擇22
5. IEEE 754標準的浮點數(shù)24
6. 漢字的字形碼25
7. 校驗碼的碼距26
8. 海明編碼27
9. 循環(huán)冗余校驗碼的模2運算28
10. 循環(huán)冗余校驗碼的編碼和校驗過程29
11. 循環(huán)冗余校驗碼的糾錯原理30
2.4 教材習題解答32
第3章 指令系統(tǒng)41
3.1 基本內容要求41
3.2 誤點疑點解惑42
1. 指令長度42
2. 雙操作數(shù)運算類指令的執(zhí)行42
3. 地址個數(shù)對程序長度和指令長度的影響44
4. 不同地址數(shù)指令的進一步分析47
5. 非規(guī)整性編碼——擴展操作碼法47
6. 地址碼位數(shù)與主存容量和最小尋址單位的關系48
7. 指令尋址和數(shù)據(jù)尋址49
8. 常見數(shù)據(jù)尋址方式分析49
9. 各種數(shù)據(jù)尋址方式的速度比較50
10. 變址尋址和基址尋址的區(qū)別51
11. 相對尋址中的位移量52
12. 存儲器堆棧的操作53
13. 返回指令的地址字段54
14. 輸入輸出指令的設置54
3.3 相關知識介紹55
1. 操作碼優(yōu)化法——Huffman編碼55
2. 操作碼優(yōu)化法——擴展操作碼57
3. 面向不同對象的尋址方式59
4. 變址尋址和間接尋址的比較59
5. 程序在主存中的定位技術60
6. 縮短指令中地址碼長度的方法61
7. 存儲器堆棧組織61
8. 其他程序控制類指令62
9. 對指令系統(tǒng)的基本要求63
3.4 教材習題解答64
第4章 數(shù)值的機器運算72
4.1 基本內容要求72
4.2 誤點疑點解惑73
1. 并行加法器的進位產生和傳遞73
2. 并行加法器的進位傳遞方式和傳遞時間73
3. 補碼加減運算及其實現(xiàn)74
4. 補碼Booth乘法75
5. 補碼加減交替除法75
6. 浮點加減運算中的對階和結果規(guī)格化76
7. 浮點除法運算中的尾數(shù)調整77
8. BCD碼的加法運算77
9. 基本邏輯運算及其應用78
4.3 相關知識介紹79
1. 全加器電路79
2. 4位先行進位電路CLA80
3. 4位成組先行進位電路81
4. 4位CLA加法器和4位BCLA加法器的比較81
5. 原碼和反碼的加減運算81
6. 補碼的移位操作84
7. 各種舍入方法的比較84
8. 補碼校正乘法86
9. 原碼兩位乘法86
10. 不同情況除法運算中的寄存器安排89
11. 二進制移碼加減法89
12. 浮點乘法運算的溢出和舍入問題91
13. 多功能算術邏輯單元7418193
14. 先行進位發(fā)生器7418294
15. 位片式運算器95
4.4 教材習題解答96
第5章 存儲系統(tǒng)和結構108
5.1 基本內容要求108
5.2 誤點疑點解惑109
1. 存儲系統(tǒng)和存儲器109
2. 主存儲器組織110
3. 字節(jié)編址計算機的大端方案和小端方案110
4. 主存儲器的存儲容量和存取速度111
5. 邊界對齊的數(shù)據(jù)存放方法111
6. 動態(tài)隨機存儲器的刷新112
7. 各類半導體存儲芯片的特點113
8. 存儲芯片的地址譯碼系統(tǒng)114
9. 存儲容量的擴展及存儲芯片與CPU的連接115
10. 選片地址的全譯碼和部分譯碼116
5.3 相關知識介紹116
1. 存儲系統(tǒng)的性能分析116
2. 訪問的局部性原理117
3. 靜態(tài)RAM芯片分析118
4. 動態(tài)RAM芯片分析119
5. MROM和PROM的寫入121
6. RAM的奇偶校驗電路122
7. BIOS和CMOS芯片122
8. 雙端口存儲器123
9. 多體并行系統(tǒng)123
10. 主存與Cache之間的地址變換與映像方式125
11. 虛擬存儲器的工作過程125
12. 相聯(lián)存儲器127
5.4 教材習題解答128
第6章 中央處理器141
6.1 基本內容要求141
6.2 誤點疑點解惑142
1. CPU中寄存器的設置142
2. CPU的主要性能指標參數(shù)143
3. 控制器的功能與組成144
4. 控制器的核心——控制單元145
5. 指令的機器周期146
6. 指令執(zhí)行的控制方式147
7. 指令微操作序列的安排148
8. 字段直接編碼和字段間接編碼153
9. 微程序控制方式153
10. 形成后繼微地址的幾種方式比較154
6.3 相關知識介紹155
1. 外頻與前端總線頻率的區(qū)別與聯(lián)系155
2. CPU的性能156
3. 微程序控制器結構158
4. 后繼微地址形成實例159
5. 微程序設計舉例164
6. 毫微程序設計和毫微程序控制器166
7. 流水線的性能分析168
8. 消除流水線瓶頸的方法169
6.4 教材習題解答170
第7章 外部設備182
7.1 基本內容要求182
7.2 誤點疑點解惑183
1. 磁盤存儲器的平均存取時間183
2. 改進調頻制提高記錄密度的分析183
3. 硬盤存儲器的圓柱面184
4. 磁盤的基本操作184
5. 非編碼鍵盤的行列掃描法185
6. 點陣針式打印機的打印方式186
7. 激光打印機的印字原理186
8. 圖形和圖像187
9. CRT顯示器的有關技術指標187
10. VRAM的容量和內容188
11. 字符顯示原理和具體顯示過程189
12. 顯示器的同步控制190
7.3 相關知識介紹193
1. 磁記錄方式的性能特點193
2. 幾種磁記錄方式的讀出過程分析195
3. 群碼制（GCR）195
4. 1/4英寸的數(shù)據(jù)流磁帶機196
5. CDROM讀盤方式196
6. 光盤刻錄機工作原理197
7. 無線鼠標198
8. 鼓式寬行打印機199
9. 色光三原色和顏料三原色200
10. 彩色噴墨打印機工作原理201
11. 彩色激光打印機色彩合成原理202
12. AGP接口202
7.4 教材習題解答203
第8章 輸入輸出系統(tǒng)211
8.1 基本內容要求211
8.2 誤點疑點解惑212
1. 接口與接口中的寄存器212
2. 程序查詢方式傳送舉例213
3. 中斷系統(tǒng)的功能213
4. 程序中斷方式不適合高速外設數(shù)據(jù)傳送的原因214
5. 中斷響應階段完成的任務214
6. 中斷服務程序入口地址的獲取方式215
7. 程序中斷方式中容易混淆的幾個問題216
8. DMA控制器的控制過程217
9. 單字傳送與成組連續(xù)傳送218
10. 周期挪用法的特點218
11. 采用周期挪用法的數(shù)據(jù)傳送過程219
12. 3種不同類型通道的比較220
13. 通道操作的全過程221
8.3 相關知識介紹222
1. 輸入輸出系統(tǒng)的特點222
2. 主機與外設的連接方式223
3. 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配224
4. 可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷225
5. 向量中斷與向量地址的產生225
6. 向量中斷的執(zhí)行過程227
7. 中斷升級的另一種方法——改變處理機優(yōu)先級228
8. 連接多臺外設的DMA控制器230
9. 通道中的數(shù)據(jù)傳送過程230
10. 通道的流量分析232
8.4 教材習題解答234
參考文獻246