計(jì)算機(jī)組成原理及應(yīng)用

第1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引論 1
1．1 計(jì)算機(jī)概述 1
1．1．1 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì) 1
1．1．2 計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用領(lǐng)域 3
1．1．3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 6
1．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成部分與層次結(jié)構(gòu) 7
1．2．1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成部分 8
1．2．2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 11
1．3 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程 13
1．4 計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 14
思考題和習(xí)題1 17
第2章　計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示和運(yùn)算 21
2．1 數(shù)制與編碼 21
2．1．1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 21
2．1．2 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼與表示 24
2．1．3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼與表示 28
2．1．4 數(shù)據(jù)的寬度與存儲(chǔ) 32
2．1．5 數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼的編碼與譯碼 34
2．2 定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算 41
2．2．1 定點(diǎn)數(shù)的表示 41
2．2．2 定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算 42
2．3 浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算 53
2．3．1 浮點(diǎn)數(shù)的表示 53
2．3．2 浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算 57
2．4 運(yùn)算部件的組成 59
2．4．1 定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算部件 60
2．4．2 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算部件 61
思考題和習(xí)題2 63
第3章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 69
3．1 存儲(chǔ)系統(tǒng)概述 69
3．1．1 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 69
3．1．2 存儲(chǔ)器的分類 70
3．1．3 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu) 71
3．2 主存儲(chǔ)器 72
3．2．1 主存儲(chǔ)器概述 72
3．2．2 半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 73
3．2．3 半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器和Flash存儲(chǔ)器 77
3．2．4 主存與CPU的連接及主存容量的擴(kuò)展方式 78
3．2．5 Pentium計(jì)算機(jī)的主存系統(tǒng)組成 84
3．3 高速緩沖存儲(chǔ)器 85
3．3．1 Cache簡(jiǎn)介 85
3．3．2 Cache的地址映像方式 88
3．3．3 Cache的讀/寫(xiě)策略 95
3．3．4 Cache的替換算法 96
3．3．5 多層次Cache 97
3．4 存儲(chǔ)器性能的改進(jìn)技術(shù) 98
3．4．1 分體存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)（哈佛體系結(jié)構(gòu)） 98
3．4．2 雙端口存儲(chǔ)器 99
3．4．3 多模塊交叉存儲(chǔ)器 99
3．4．4 相聯(lián)存儲(chǔ)器 101
3．5 虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng) 102
3．5．1 虛擬存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介 103
3．5．2 虛擬存儲(chǔ)器的管理方式與存儲(chǔ)保護(hù) 103
3．5．3 虛擬存儲(chǔ)器的工作過(guò)程 107
3．6 輔助存儲(chǔ)器 108
3．6．1 輔助存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介 109
3．6．2 磁表面存儲(chǔ)器 110
3．6．3 光盤(pán)存儲(chǔ)器 114
3．6．4 U盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán) 115
思考題和習(xí)題3 116
第4章 指令系統(tǒng) 125
4．1 指令系統(tǒng)概述 125
4．1．1 指令與指令系統(tǒng) 125
4．1．2 指令系統(tǒng)的性能要求 126
4．2 指令格式 126
4．2．1 指令格式簡(jiǎn)介 126
4．2．2 地址碼的格式 127
4．2．3 操作碼的格式 129
4．3 尋址方式 130
4．3．1 指令尋址方式 131
4．3．2 操作數(shù)尋址方式 131
4．4 指令的功能與類型 138
4．4．1 數(shù)據(jù)傳輸類指令 138
4．4．2 算術(shù)/邏輯運(yùn)算類指令 138
4．4．3 程序控制類指令 139
4．4．4 輸入/輸出類指令 139
4．4．5 其他指令 139
4．5 指令格式示例 139
4．6 指令系統(tǒng)的發(fā)展 141
4．6．1 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī) 142
4．6．2 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) 142
4．6．3 超長(zhǎng)指令字和顯示并行指令代碼 144
思考題和習(xí)題4 144
第5章 中央處理單元 151
5．1 CPU的功能與結(jié)構(gòu) 151
5．1．1 CPU的功能和性能指標(biāo) 151
5．1．2 CPU的組成結(jié)構(gòu) 152
5．1．3 時(shí)序系統(tǒng)和時(shí)序控制方式 155
5．2 指令的執(zhí)行過(guò)程 156
5．2．1 指令執(zhí)行簡(jiǎn)介 157
5．2．2 指令具體執(zhí)行過(guò)程 158
5．3 控制器的組成和實(shí)現(xiàn)方式 161
5．3．1 控制器概述 161
5．3．2 微程序控制器 162
5．3．3 硬連線控制器 171
5．4 指令流水線技術(shù) 173
5．4．1 并行性的基本概念 173
5．4．2 指令流水線簡(jiǎn)介 174
5．4．3 流水線基本工作原理 175
5．4．4 流水線中的相關(guān)問(wèn)題 176
5．4．5 流水線的性能分析 180
5．5 處理器中的新技術(shù) 182
5．5．1 超標(biāo)量流水線技術(shù) 182
5．5．2 并行處理技術(shù) 182
5．5．3 雙核與多核技術(shù) 183
思考題和習(xí)題5 184
第6章　總線 193
6．1 總線簡(jiǎn)介 193
6．1．1 概述 193
6．1．2 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu) 195
6．1．3 總線的性能指標(biāo) 196
6．1．4 典型的總線標(biāo)準(zhǔn) 197
6．1．5 總線結(jié)構(gòu)實(shí)例 201
6．2 總線的應(yīng)用 202
6．2．1 總線的操作 202
6．2．2 總線的信息傳輸方式 203
6．2．3 總線的定時(shí)控制方式 204
6．3 總線仲裁 205
6．3．1 總線仲裁的意義 205
6．3．2 總線的仲裁方式 205
思考題和習(xí)題6 208
第7章　輸入/輸出系統(tǒng) 213
7．1 輸入/輸出系統(tǒng)簡(jiǎn)介 213
7．2 外部設(shè)備 214
7．2．1 外部設(shè)備的作用、分類和特點(diǎn) 214
7．2．2 常用的輸入設(shè)備 216
7．2．3 常用的輸出設(shè)備 217
7．2．4 其他輸入/輸出設(shè)備 221
7．3 I/O接口 223
7．3．1 I/O接口的基本功能 223
7．3．2 I/O接口的分類與基本組成 224
7．3．3 I/O接口的編址方式 226
7．4 輸入/輸出信息傳輸控制方式 227
7．4．1 程序直接傳輸方式 227
7．4．2 程序中斷傳輸方式 227
7．4．3 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 234
7．4．4 I/O通道控制方式和外圍處理機(jī)方式 238
思考題和習(xí)題7 240
參考文獻(xiàn) 246