計算機組成與結構

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材， 1，2章為基礎部分，介紹計算機的基本構成、數據的表示方法；第3～9章詳細介紹運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出等各部件的構成、功能及相關演演算法；第10章簡單介紹計算機硬體技術的發展。本書內容全面，實例豐富，各章配有習題，並為任課教師免費提供電子課件服務。

本書可作為計算機本科或高職高專學生教材，也可以作為計算機技術人員的參考書。

第1章 概述

1.1 計算機的定義和特性

1.1.1 什麼是計算機

1.1.2 計算機的特性

1.2 計算機的發展歷程

1.2.1 電子計算機的誕生

1.2.2 第一代計算機

1.2.3 第二代計算機

1.2.4 第三代計算機

1.2.5 第四代計算機

1.2.6 新一代計算機

1.2.7 我國計算機的發展

1.3 計算機的組成與結構

1.3.1 計算機系統的層次結構

1.3.2 計算機硬體

1.3.3 計算機軟體

1.4 計算機的分類與應用

1.4.1 計算機的分類

1.4.2 計算機應用

習題1

第2章 數據的表示

2.1 數據、信息和媒體

2.1.1 數據

2.1.2 信息

2.1.3 媒體

2.2 數字化信息編碼

2.3 數值數據的編碼表示

2.3.1 進位計數制及其各進位制數之間的轉換

2.3.2 定點與浮點表示

2.3.3 編碼系統

2.3.4 無符號數的表示

2.3.5 浮點數的編碼表示

2.3.6 十進位數的二進位編碼表示

2.4 非數值數據的編碼表示

2.4.1 邏輯數據

2.4.2 西文字元

2.4.3 漢字字元

2.4.4 多媒體信息

2.5 二進位信息的計量單位

2.6 數據校驗碼

2.6.1 奇偶校驗碼

2.6.2 海明校驗碼

2.6.3 循環冗餘校驗碼

習題2

第3章 運算器與運算方法

3.1 基本組成

3.2 算術與邏輯單元

3.2.1 半加器與全加器

3.2.2 串列進位與并行進位

3.2.3 ALU部件

3.3 定點加、減法運算

3.3.1 補碼定點加、減法

3.3.2 原碼定點加、減法

3.4 定點乘法運算

3.4.1 原碼一位乘法

3.4.2 原碼二位乘法

3.4.3 補碼一位乘法

3.4.4 補碼二位乘法

3.4.5 陣列乘法器

3.5 定點除法運算

3.5.1 原碼除法運算

3.5.2 補碼除法運算

3.5.3 陣列除法器

3.6 浮點運算

3.6.1 浮點加、減法運算

3.6.2 浮點乘、除法運算

3.7 十進位數的加、減法運算

習題3

第4章 存儲系統

4.1 存儲器概述

4.1.1 存儲器的主要性能指標

4.1.2 存儲器分類

4.1.3 存儲器結構

4.2 半導體讀寫存儲器

4.2.1 基本存儲單元

4.2.2 半導體RAM晶元

4.3 半導體只讀存儲器

4.3.1 掩模只讀存儲器（Masked ROM）

4.3.2 可編程ROM（PROM）

4.3.3 可擦除和編程的ROM（EPROM）

4.3.4 電擦除電改寫只讀存儲器（EEPROM）

4.4 高速緩衝存儲器

4.4.1 工作原理

4.4.2 映射方式

4.4.3 替換演演算法

4.4.4 “Cache—主存”內容的一致性問題

4.4.5 Cache 結構舉例

4.5 虛擬存儲器

4.5.1 虛擬存儲器的功能

4.5.2 虛擬存儲器的基本管理方法

4.6 輔助存儲器

4.6.1 磁表面存儲器

4.6.2 光碟存儲器

習題4

第5章 指令系統

5.1 指令格式

5.1.1 指令的格式

5.1.2 指令長度

5.2 定址方式

5.3 指令類型

5.4 堆棧和堆棧存取方式

5. 5 指令系統舉例

5.5.1 IBM 370系列機指令格式

5.5.2 PDP-11指令格式

5.5.3 Pentium指令系統

5.5.4 PowerPC指令系統

5.6 CISC與RISC指令

5.7 MMX技術

習題5

第6章 中央處理機組織

6.1 CPU的結構與功能

6.1.1 CPU的組成與操作

6.1.2 CPU時序控制方式

6.1.3 CPU控制流程

6.1.4 控制器的組成

6.1.5 一條完整指令的執行

6.1.6 CPU性能設計

6.1.7 典型CPU舉例

6.2 組合邏輯控制與PLA控制

6.2.1 組合邏輯控制

6.2.2 PLA控制

6.3 微程序控制

6.3.1 Wilkes微程序控制

6.3.2 基本概念

6.3.3 微指令的格式與編碼

6.3.4 微指令地址的生成

6.3.5 微程序設計舉例

6.3.6 微程序應用

6.4 微處理器的若干新技術

習題6

第7章 匯流排及匯流排互連結構

7.1 匯流排的基本概念

7.1.1 匯流排的特性和分類

7.1.2 系統匯流排的組成

7.1.3 匯流排的數據傳輸方式

7.2 匯流排設計的要素

7.2.1 信號線類型

7.2.2 匯流排裁決

7.2.3 定時方式

7.2.4 匯流排事務類型

7.2.5 匯流排帶寬

7.3 匯流排介面單元

7.4 匯流排標準

7.4.1 ISA匯流排

7.4.2 EISA匯流排

7.4.3 VL匯流排（VESA匯流排）

7.4.4 PCI匯流排

7.4.5 SCSI匯流排

7.4.6 EIA-232-D匯流排

7.4.7 USB通用串列匯流排

7.4.8 IEEE 1394匯流排

7.5 多匯流排分級結構

7.5.1 單匯流排結構

7.5.2 雙匯流排結構

7.5.3 三匯流排結構

7.5.4 多匯流排分級結構舉例

習題7

第8章 輸入/輸出設備

8.1 輸入/輸出設備的分類與特點

8.1.1 分類

8.1.2 特點

8.2 輸入設備

8.2.1 鍵盤

8.2.2 滑鼠器

8.3 印表機

8.3.1 印表機的種類

8.3.2 點陣印表機

8.3.3 激光印表機

8.4 顯示器

8.4.1 監視器

8.4.2 光柵掃描顯示器工作原理

8.4.3 IBM PC圖形顯示器

習題8

第9章 輸入/輸出組織

9.1 I/O介面

9.1.1 I/O介面的功能

9.1.2 I/O介面的結構

9.1.3 I/O介面的分類

9.2 I/O設備的定址

9.2.1 操作系統在I/O中的作用

9.2.2 I/O埠的編址

9.3 I/O數據傳送控制方式

9.3.1 I/O控制方式類型

9.3.2 程序直接控制方式

9.4 程序中斷方式

9.4.1 中斷的概念

9.4.2 中斷的分類

9.4.3 中斷系統的基本職能和結構

9.4.4 中斷過程

9.5 直接存儲器存取（DMA）方式

9.5.1 3種DMA方式

9.5.2 DMA介面的結構和功能

9.5.3 DMA操作步驟

9.5.4 DMA與存儲器系統

9.6 通道和I/O處理器方式

9.6.1 通道的基本概念

9.6.2 通道的種類

9.6.3 通道程序

9.6.4 輸入/輸出處理機

9.7 外部介面

9.7.1 串列介面

9.7.2 并行介面

習題9

第10章 計算機硬體技術的發展

10.1 并行處理

10.1.1 發展歷程、分類與應用

10.1.2 陣列機

10.1.3 多處理機系統

10.1.4 分散式系統

10.2 新一代計算機

10.2.1 生物計算機

10.2.2 超導計算機

10.2.3 量子計算機

10.2.4 納米計算機

10.2.5 光計算機

習題10

參考文獻