計算機組成原理

本書對單處理機計算機系統的組成和工作原理做了比較全面的闡述。全書共分8章，第1章介紹計算機系統的概況；第2章講述非數值數據和數值數據的編碼表示方法；第3章講解運算方法和運算部件；第4章講解存儲器系統；第5章講解指令系統的功能和設計；第6章講解中央處理器，主要是控制器的組成、原理及設計；第7章介紹系統匯流排；第8章介紹輸入輸出系統。本書著力突出計算機組成原理課程的主要內容，對重點、難點問題進行了深入、細緻的解析。在第1版的基礎上，本版對書中部分內容做了增刪、調整和修改，尤其加強了控制器部分的內容。每章後面都附有精心設計和挑選的習題，供讀者思考與練習。本書可作為高等院校計算機專業的教材，也可作為考研學子及從事計算機工作的技術人員的參考書。

第1章計算機系統概述

1.1計算機組成的任務

1.2計算機的硬體系統構成

1.2.1計算機的基本硬體組成

1.2.2計算機的主要性能指標

1.3計算機的軟體系統構成

1.3.1計算機的語言

1.3.2計算機的軟體

1.4計算機系統的層次結構特徵

1.5電子計算機的發展簡史

習題

第2章計算機的數據表示

2.1字元數據的表示

2.2邏輯數據的表示

2.3校驗碼

2.3.1碼距與校驗位的概念

2.3.2奇偶校驗碼

2.3.3海明校驗碼

2.3.4循環冗餘校驗碼

2.4數值數據的表示

2.4.1數的二進位真值表示

2.4.2用BCD碼錶示十進位數

2.4.3定點數的表示

2.4.4浮點數的表示

習題

第3章運算方法和運算部件

3.1定點加減法運算

3.1.1補碼加減法運算

3.1.2行波進位補碼加法/減法器

3.2定點乘法運算

3.2.1原碼一位乘法

3.2.2補碼一位乘法

3.2.3陣列乘法器

3.3定點除法運算

3.3.1原碼一位除法

3.3.2補碼一位除法

3.3.3陣列除法器

3.4定點運算器的組成與結構

3.4.1邏輯運算與移位操作

3.4.2算術邏輯單元的功能設計

3.4.3定點運算器的基本結構

3.5浮點運算

3.5.1浮點加法、減法運算

3.5.2浮點乘法、除法運算

3.5.3浮點運算部件

習題

第4章存儲器系統

4.1概述

4.1.1存儲器分類

4.1.2存儲器系統的層次結構

4.2主存儲器

4.2.1靜態隨機讀寫存儲器

4.2.2動態隨機讀寫存儲器

4.2.3隻讀存儲器

4.2.4存儲器與CPU的連接

4.2.5可并行訪問的存儲器

4.3高速緩衝存儲器

4.3.1cache的工作原理

4.3.2地址映射與地址轉換

4.3.3cache的塊替換策略

4.3.4cache的寫策略

4.3.5多cache結構

4.4虛擬存儲器

4.4.1虛擬存儲器概述

4.4.2頁式虛擬存儲器

4.4.3段式虛擬存儲器

4.4.4段頁式虛擬存儲器

4.4.5快表技術

習題

第5章指令系統

5.1指令系統概述

5.2指令格式及其設計

5.2.1指令的基本格式

5.2.2指令的操作數類型和操作類型

5.2.3定址方式

5.2.4指令操作碼的設計

5.2.5指令地址碼的設計

5.2.6指令格式舉例

5.3精簡指令系統計算機

5.3.1從CISC到RISC

5.3.2RISC的主要特點

習題

第6章中央處理器

6.1CPU的功能和組成

6.1.1CPU的主要功能

6.1.2CPU的基本組成和結構

6.2指令周期

6.2.1指令周期的基本概念

6.2.2指令周期分析舉例

6.2.3指令周期流程圖

6.3時序信號和時序產生器

6.3.1時序信號的基本概念

6.3.2控制器的控制方式

6.3.3時序產生器的組成及工作原理

6.4硬布線控制器

6.4.1硬布線控制器的結構及工作原理

6.4.2控制信號的設計

6.4.3指令周期控制

6.5微程序控制器

6.5.1微程序控制原理

6.5.2微指令的格式

6.5.3水平型微指令的編碼方法

6.5.4微程序的執行順序控制

6.5.5動態微程序設計

6.6指令流水線

6.6.1并行處理的概念

6.6.2指令流水線的工作原理

6.6.3多功能流水線

6.6.4流水線的性能指標

6.6.5影響指令流水線性能的主要因素

6.6.6提高指令級并行度的技術

6.6.7典型流水處理器舉例

習題

第7章系統匯流排

7.1匯流排概述

7.1.1匯流排的基本概念

7.1.2匯流排的特性及性能指標

7.2匯流排結構

7.2.1匯流排的結構類型

7.2.2匯流排結構實例

7.2.3匯流排介面

7.3匯流排仲裁

7.3.1集中式仲裁

7.3.2分散式仲裁

7.4匯流排操作的定時方式

7.4.1同步定時方式

7.4.2非同步定時方式

7.5匯流排標準

習題

第8章輸入輸出系統

8.1輸入輸出系統概述

8.2輸入設備

8.2.1鍵盤

8.2.2滑鼠

8.2.3觸摸屏

8.2.4掃描儀

8.3輸出設備

8.3.1顯示器

8.3.2印表機

8.4輔助存儲器

8.4.1磁記錄原理與記錄方式

8.4.2硬磁碟存儲器

8.4.3磁碟陣列存儲器

8.4.4光碟存儲器

8.5輸入輸出介面

8.5.1輸入輸出介面的功能和基本結構

8.5.2I/O埠的編址方式

8.6輸入輸出數據傳送方式

8.6.1程序查詢方式

8.6.2程序中斷方式

8.6.3直接存儲器訪問方式

8.6.4I/O通道方式

8.6.5I/O處理機方式

習題

參考文獻