計算機組成原理：面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)（第4版）

目 錄
第1章 概論1
1.1 計算機的基本概念1
1.1.1 信息的數(shù)字化表示2
1.1.2 存儲程序工作方式5
1.1.3 計算機的分類6
1.2 計算機的誕生和發(fā)展8
1.2.1 馮·諾依曼體系8
1.2.2 計算機發(fā)展歷程9
1.2.3 未來的發(fā)展趨勢12
1.3 計算機系統(tǒng)的組織13
1.3.1 硬件系統(tǒng)13
1.3.2 軟件系統(tǒng)18
1.3.3 硬件、軟件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)20
1.3.4 硬件、軟件功能劃分與邏輯等價22
1.4 計算機的特點與性能指標23
1.4.1 計算機的特點23
1.4.2 計算機的主要性能指標24
習題127
第2章 數(shù)據(jù)的表示、運算和校驗29
2.1 數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示29
2.1.1 進位計數(shù)制29
2.1.2 帶符號數(shù)的表示35
2.1.3 定點數(shù)與浮點數(shù)40
2.2 字符型數(shù)據(jù)的表示46
2.3 運算方法48
2.3.1 定點加減運算48
2.3.2 溢出的判斷與移位50
2.3.3 定點乘法運算54
2.3.4 定點除法運算60
2.3.5 浮點四則運算65
2.4 常用的數(shù)據(jù)校驗方法68
2.4.1 奇偶校驗68
2.4.2 海明校驗69
2.4.3 循環(huán)冗余校驗71
習題273
第3章 CPU子系統(tǒng)76
3.1 CPU概述77
3.1.1 CPU的硬件結(jié)構(gòu)模型77
3.1.2 基本功能與控制方式83
3.1.3 外部連接與I/O控制任務88
3.1.4 CPU設(shè)計步驟89
3.1.5 CPU的發(fā)展歷程89
3.2 指令系統(tǒng)92
3.2.1 CISC與RISC92
3.2.2 指令格式93
3.2.3 尋址方式98
3.2.4 指令的功能和類型114
3.3 運算部件與運算器123
3.3.1 加法單元123
3.3.2 加法器與進位邏輯124
3.3.3 算術(shù)邏輯運算部件126
3.3.4 運算器的組織130
3.4 模型機CPU設(shè)計方法132
3.4.1 模型機指令系統(tǒng)132
3.4.2 基本部件與數(shù)據(jù)通路136
3.4.3 指令流程與微命令140
3.4.4 組合邏輯控制154
3.4.5 微程序控制165
3.5 MIPS32架構(gòu)CPU設(shè)計實例184
3.5.1 MIPS32指令架構(gòu)185
3.5.2 基本的組成部件190
3.5.3 單周期模式193
3.5.4 多周期模式205
3.5.5 指令的時間特性223
3.6 提升CPU性能的高新技術(shù)228
3.6.1 流水線技術(shù)228
3.6.2 SMT與超線程232
3.6.3 多核技術(shù)233
3.7 經(jīng)典處理器介紹236
3.7.1 Intel 8086/8088 CPU237
3.7.2 Intel 80386/80486 CPU240
3.7.3 Pentium微處理器243
3.7.4 Alpha微處理器244
3.7.5 CRAY-1246
3.7.6 Transputer247
習題3248
第4章 存儲子系統(tǒng)252
4.1 存儲子系統(tǒng)概述252
4.1.1 存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)252
4.1.2 物理存儲器與虛擬存儲器256
4.1.3 存儲器的分類256
4.1.4 存儲器的技術(shù)指標259
4.2 半導體存儲原理260
4.2.1 雙極型存儲單元260
4.2.2 靜態(tài)存儲器263
4.2.3 動態(tài)存儲器267
4.2.4 半導體只讀存儲器272
4.3 主存儲器的組織276
4.3.1 主存的設(shè)計原則276
4.3.2 主存的邏輯設(shè)計278
4.3.3 主存的外部連接方式281
4.3.4 常見的主存芯片技術(shù)283
4.3.5 存儲器的刷新與校驗286
4.4 磁表面存儲原理289
4.4.1 存儲介質(zhì)與磁頭289
4.4.2 讀寫原理290
4.4.3 磁記錄的編碼方式292
4.5 磁盤存儲器及其接口296
4.5.1 軟盤存儲器297
4.5.2 硬盤存儲器300
4.5.3 技術(shù)指標與數(shù)據(jù)校驗308
4.5.4 磁盤適配器310
4.6 光學存儲原理及器件314
4.6.1 光存儲原理314
4.6.2 光盤存儲器316
4.6.3 光盤驅(qū)動器及其發(fā)展方向317
4.7 存儲系統(tǒng)性能的改進措施320
4.7.1 高速緩沖存儲器320
4.7.2 虛擬存儲器326
4.7.3 雙端口存儲器331
4.7.4 并行存儲器332
4.7.5 聯(lián)想存儲器336
習題4337
第5章 總線與輸入/輸出子系統(tǒng)340
5.1 輸入/輸出子系統(tǒng)概述340
5.1.1 總線簡介341
5.1.2 接口的功能與類型342
5.1.3 輸入/輸出控制方式345
5.2 總線347
5.2.1 總線的特性與分類348
5.2.2 總線的標準350
5.2.3 總線的設(shè)計要素351
5.2.4 PCI總線介紹358
5.3 直接程序傳送模式360
5.4 中斷處理模式362
5.4.1 中斷的基本概念與應用362
5.4.2 中斷請求與優(yōu)先級裁決366
5.4.3 中斷響應與中斷服務程序372
5.4.4 中斷接口的邏輯模型378
5.4.5 典型中斷接口舉例381
5.5 DMA模式與接口384
5.5.1 DMA方式的基本概念384
5.5.2 DMA控制器與接口的連接387
5.5.3 DMA控制器的組成391
5.5.4 DMA傳輸操作過程394
5.5.5 典型DMA接口舉例395
5.6 IOP和PPU模式401
5.6.1 通道的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)401
5.6.2 通道的類型402
5.6.3 通道的工作原理403
習題5405
第6章 輸入/輸出設(shè)備407
6.1 輸入/輸出設(shè)備概述407
6.1.1 輸入/輸出設(shè)備的一般功能407
6.1.2 輸入/輸出設(shè)備的類型408
6.1.3 輸入/輸出設(shè)備與主機的信息交換411
6.2 鍵盤及接口412
6.2.1 鍵盤的類型412
6.2.2 硬件掃描鍵盤415
6.2.3 軟件掃描鍵盤416
6.3 顯示設(shè)備及接口419
6.3.1 顯示器的分類419
6.3.2 顯示器的成像原理420
6.3.3 CRT顯示器427
6.3.4 LCD顯示器433
6.3.5 顯示適配器及工作原理439
6.4 打印設(shè)備及接口444
6.4.1 打印設(shè)備概述444
6.4.2 打印機的性能指標445
6.4.3 點陣針式打印機446
6.4.4 噴墨打印機450
6.4.5 激光打印機453
6.4.6 打印機適配器455
6.4.7 3D打印技術(shù)簡介456
6.5 其他輸入/輸出設(shè)備457
6.5.1 光學字符識別設(shè)備457
6.5.2 圖形圖像輸入設(shè)備458
6.5.3 語音識別設(shè)備460
6.5.4 條形碼與二維碼識別儀461
習題6464
第7章 計算機硬件系統(tǒng)模型465
7.1 模型機系統(tǒng)及信號互連465
7.1.1 系統(tǒng)組成465
7.1.2 系統(tǒng)總線466
7.1.3 各部件的信號線467
7.2 模型機典型I/O操作舉例471
7.2.1 直接程序傳輸方式的I/O操作471
7.2.2 中斷方式下的I/O操作472
7.2.3 DMA方式下的I/O操作473
7.3 系統(tǒng)配置舉例474
習題7476
參考文獻477