計(jì)算機(jī)組成原理

目錄
第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論/1
1.1計(jì)算機(jī)及其發(fā)展與應(yīng)用1
1.1.1計(jì)算機(jī)及其功能特點(diǎn)1
1.1.2計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史2
1.1.3未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展6
1.1.4計(jì)算機(jī)應(yīng)用7
1.2計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)原理9
1.2.1計(jì)算機(jī)的工作原理9
1.2.2馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)12
1.2.3計(jì)算機(jī)功能部件簡(jiǎn)介15
1.3計(jì)算機(jī)組成實(shí)現(xiàn)與性能分類17
1.3.1計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)17
1.3.2計(jì)算機(jī)組成層次與互連17
1.3.3計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)18
1.3.4計(jì)算機(jī)的分類19
1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其軟件21
1.4.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其軟硬件等效性21
1.4.2計(jì)算機(jī)軟件的分類22
1.4.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次性23
復(fù)習(xí)題24
練習(xí)題25
第2章計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)/26
2.1數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)概述26
2.1.1數(shù)據(jù)表示與二進(jìn)制編碼26
2.1.2非數(shù)值數(shù)據(jù)編碼27
2.1.3線性結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表示33
2.1.4指令系統(tǒng)及其發(fā)展34
2.2數(shù)值數(shù)據(jù)表示36
2.2.1數(shù)值數(shù)據(jù)表示的相關(guān)概念37〖1〗計(jì)算機(jī)組成原理目錄[3]〖3〗
2.2.2數(shù)值數(shù)據(jù)的表示格式39
2.2.3定點(diǎn)數(shù)的編碼及其數(shù)值范圍41
2.2.4定點(diǎn)機(jī)器數(shù)的比較與轉(zhuǎn)換47
2.2.5定點(diǎn)機(jī)器數(shù)符號(hào)擴(kuò)展50
2.2.6浮點(diǎn)數(shù)的編碼與數(shù)值范圍50
2.3數(shù)據(jù)校驗(yàn)的編譯碼與實(shí)現(xiàn)54
2.3.1數(shù)據(jù)校驗(yàn)及其基本思想55
2.3.2奇偶校驗(yàn)碼56
2.3.3海明校驗(yàn)碼59
2.3.4循環(huán)冗余校驗(yàn)碼63
2.4指令格式與指令功能分類69
2.4.1指令格式及其結(jié)構(gòu)類型69
2.4.2指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與功能分類74
2.4.3數(shù)據(jù)傳輸指令76
2.4.4運(yùn)算操作指令78
2.4.5程序控制指令79
2.5尋址方式與堆棧81
2.5.1尋址方式及其分類81
2.5.2指令尋址方式82
2.5.3操作數(shù)尋址方式83
2.5.4堆棧及其尋址實(shí)現(xiàn)89
復(fù)習(xí)題94
練習(xí)題96
第3章系統(tǒng)總線及其I/O接口/100
3.1總線的基本概念100
3.1.1總線及其電路100
3.1.2總線的分類101
3.1.3總線的特性與性能指標(biāo)103
3.1.4總線事務(wù)與數(shù)據(jù)傳送方式104
3.2系統(tǒng)總線特性與連接結(jié)構(gòu)106
3.2.1數(shù)據(jù)交換過(guò)程與傳輸線分類106
3.2.2總線通信的定時(shí)方式107
3.2.3串行傳送的通信方式111
3.2.4總線仲裁及其仲裁方法112
3.2.5單機(jī)系統(tǒng)的連接方式117
3.3系統(tǒng)總線I/O接口120
3.3.1I/O接口及其分類120
3.3.2I/O接口的功能與結(jié)構(gòu)模型121
3.3.3串行接口123
3.3.4并行接口126
3.4實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)總線及其I/O接口128
3.4.1實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)總線的發(fā)展歷程128
3.4.2主流實(shí)用總線標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介131
3.4.3典型實(shí)用接口標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介135
復(fù)習(xí)題141
練習(xí)題142
第4章運(yùn)算器及其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)/143
4.1二進(jìn)制基本加法器及其進(jìn)位邏輯143
4.1.1二進(jìn)制基本加法器與串行加法器143
4.1.2并行加法器及其串行進(jìn)位145
4.1.3先行進(jìn)位及其層級(jí)分時(shí)147
4.2定點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算及其邏輯實(shí)現(xiàn)154
4.2.1補(bǔ)碼加減的運(yùn)算方法154
4.2.2補(bǔ)碼加減運(yùn)算上溢判斷方法158
4.2.3補(bǔ)碼加減運(yùn)算的邏輯實(shí)現(xiàn)163
4.2.4移碼加減運(yùn)算及其邏輯實(shí)現(xiàn)164
4.2.5十進(jìn)制加運(yùn)算及其邏輯實(shí)現(xiàn)167
4.3定點(diǎn)數(shù)乘運(yùn)算及其邏輯實(shí)現(xiàn)170
4.3.1乘法器種類與手工運(yùn)算的改進(jìn)170
4.3.2有符號(hào)數(shù)的移位與舍入規(guī)則172
4.3.3原碼一位乘法及其邏輯實(shí)現(xiàn)173
4.3.4補(bǔ)碼一位乘法及其邏輯實(shí)現(xiàn)177
4.3.5兩位乘運(yùn)算方法180
4.3.6陣列乘法器185
4.4定點(diǎn)數(shù)除運(yùn)算及其邏輯實(shí)現(xiàn)188
4.4.1除法器種類與手工運(yùn)算的改進(jìn)188
4.4.2原碼除法及其邏輯實(shí)現(xiàn)190
4.4.3補(bǔ)碼除法及其邏輯實(shí)現(xiàn)193
4.4.4陣列除法器199
4.5浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算方法與邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)201
4.5.1浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算方法201
4.5.2浮點(diǎn)數(shù)乘除運(yùn)算方法204
4.5.3邏輯運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)207
4.6運(yùn)算器組成及其組織結(jié)構(gòu)208
4.6.1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元與部件209
4.6.2SN74181 ALU集成電路芯片211
4.6.3定點(diǎn)運(yùn)算器組成及其組織結(jié)構(gòu)213
4.6.4浮點(diǎn)運(yùn)算器組成結(jié)構(gòu)215
復(fù)習(xí)題216
練習(xí)題218
第5章主存儲(chǔ)器及其組織實(shí)現(xiàn)/221
5.1存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)的概述221
5.1.1存儲(chǔ)器的訪問(wèn)與性能221
5.1.2存儲(chǔ)器的分類及其結(jié)構(gòu)222
5.1.3存儲(chǔ)系統(tǒng)及其組織結(jié)構(gòu)224
5.1.4二級(jí)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)及其比較228
5.1.5半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的一般結(jié)構(gòu)229
5.2MOS寫(xiě)常態(tài)存儲(chǔ)器芯片233
5.2.1靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)原理233
5.2.2動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)原理236
5.2.3靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片的讀寫(xiě)周期241
5.2.4動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)器的刷新245
5.2.5動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)器的新技術(shù)249
5.3只讀與混合MOS存儲(chǔ)器芯片251
5.3.1只讀MOS存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)原理251
5.3.2混合MOS存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)原理254
5.3.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的特性與引腳255
5.4主存儲(chǔ)器及其容量擴(kuò)展組織257
5.4.1主機(jī)及其存儲(chǔ)器的組成結(jié)構(gòu)257
5.4.2主存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存放方法259
5.4.3主存儲(chǔ)器模塊的組織262
5.4.4主存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)及其與CPU的連接269
5.5主存儲(chǔ)器帶寬擴(kuò)展組織279
5.5.1主存儲(chǔ)器性能提高的技術(shù)途徑279
5.5.2雙端口存儲(chǔ)器280
5.5.3單體多字存儲(chǔ)器282
5.5.4多體多字存儲(chǔ)器283
復(fù)習(xí)題288
練習(xí)題290
第6章控制器及其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)/293
6.1控制器功能結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方法293
6.1.1中央處理器的功能與結(jié)構(gòu)293
6.1.2中央處理器中的寄存器295
6.1.3中央處理器的主要性能指標(biāo)298
6.1.4控制器的功能與結(jié)構(gòu)299
6.1.5控制信號(hào)序列發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法302
6.2指令處理的數(shù)據(jù)通路、微操作與微命令304
6.2.1指令處理流程及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換304
6.2.2指令處理的數(shù)據(jù)通路及其微操作306
6.2.3模型機(jī)及其微命令309
6.3時(shí)序信號(hào)體系及其控制實(shí)現(xiàn)315
6.3.1指令周期及其時(shí)段劃分315
6.3.2控制器時(shí)序控制317
6.3.3CPU內(nèi)部時(shí)序信號(hào)體系319
6.3.4時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生器322
6.4微程序設(shè)計(jì)技術(shù)326
6.4.1微指令及其基本格式327
6.4.2微程序及其與指令、微指令的關(guān)系329
6.4.3微命令的編碼方法331
6.4.4微指令格式的類型334
6.4.5微程序運(yùn)行的控制方法336
6.4.6微程序設(shè)計(jì)341
6.5硬布線控制器與微程序控制器346
6.5.1硬布線控制器346
6.5.2微程序控制器348
6.5.3微程序控制器與硬布線控制器的比較350
6.6控制信號(hào)序列發(fā)生器設(shè)計(jì)351
6.6.1模型機(jī)指令及其控制信號(hào)序列351
6.6.2組合邏輯控制信號(hào)序列發(fā)生器設(shè)計(jì)355
6.6.3存儲(chǔ)邏輯控制信號(hào)序列發(fā)生器設(shè)計(jì)359
復(fù)習(xí)題364
練習(xí)題365
第7章輸入輸出系統(tǒng)及其操作控制/371
7.1輸入輸出系統(tǒng)概述371
7.1.1外圍設(shè)備的分類與特性371
7.1.2輸入輸出系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)功能373
7.1.3輸入輸出的過(guò)程與指令374
7.1.4輸入輸出控制的發(fā)展歷程374
7.1.5輸入輸出系統(tǒng)的工作方式376
7.2中斷及其實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)原理378
7.2.1中斷與中斷源378
7.2.2中斷請(qǐng)求381
7.2.3中斷響應(yīng)383
7.2.4中斷服務(wù)返回與中斷過(guò)程結(jié)構(gòu)388
7.3輸入輸出操作的控制方式391
7.3.1程序查詢控制方式392
7.3.2程序中斷控制方式395
7.3.3直接存儲(chǔ)訪問(wèn)控制方式398
7.3.4通道控制方式404
7.4輸入設(shè)備407
7.4.1鍵盤(pán)407
7.4.2掃描儀411
7.4.3數(shù)碼相機(jī)412
7.4.4其他輸入設(shè)備415
7.5輸出設(shè)備417
7.5.1打印機(jī)417
7.5.2顯示器421
7.6存儲(chǔ)設(shè)備429
7.6.1磁表面存儲(chǔ)器429
7.6.2硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器432
7.6.3冗余磁盤(pán)陣列435
7.6.4光盤(pán)存儲(chǔ)器441
復(fù)習(xí)題444
練習(xí)題446
第8章并行處理及其實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)/450
8.1并行處理及其體系結(jié)構(gòu)概論450
8.1.1并行性與并行處理450
8.1.2并行處理體系結(jié)構(gòu)的由來(lái)452
8.1.3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類455
8.1.4并行計(jì)算機(jī)及其形成過(guò)程456
8.2流水線處理機(jī)457
8.2.1流水線的基本概念457
8.2.2先行控制及其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)461
8.2.3流水線處理機(jī)的分類463
8.2.4基于硬件指令高度并行技術(shù)464
8.2.5基于軟件指令高度并行技術(shù)468
8.2.6向量高度并行處理技術(shù)470
8.3陣列處理機(jī)473
8.3.1操作模型與處理單元結(jié)構(gòu)473
8.3.2陣列處理機(jī)的體系結(jié)構(gòu)475
8.3.3陣列處理機(jī)的特點(diǎn)與算法475
8.4多處理機(jī)478
8.4.1多處理機(jī)的提出及其組織形式478
8.4.2多處理機(jī)存儲(chǔ)器的組織模型479
8.4.3多處理機(jī)的通信與訪存模型482
8.4.4多處理機(jī)的分類與特點(diǎn)483
8.4.5多處理機(jī)操作系統(tǒng)的類型486
8.5多核處理器與多線程技術(shù)487
8.5.1多核與多核處理器487
8.5.2多核處理器產(chǎn)生的緣由489
8.5.3多線程與超線程490
8.5.4多核多線程492
復(fù)習(xí)題493
練習(xí)題494
參考文獻(xiàn)/496