計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論

前言

計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，不僅形成了融合度最高、潛力最大、增長最快的信息產(chǎn)業(yè)，而且成為推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)快速增長和全面變革的關(guān)鍵因素。進(jìn)入21世紀(jì)，我國的信息產(chǎn)業(yè)雖然已取得了長足的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有不小的差距。國家信息化的發(fā)展和信息產(chǎn)業(yè)國際競(jìng)爭(zhēng)能力的提高，迫切需要高素質(zhì)、創(chuàng)新型的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。高素質(zhì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)教育。我們的專業(yè)雖然機(jī)會(huì)多，處于非常有利的條件，但是我們同樣面臨著一件事，就是從規(guī)模發(fā)展向質(zhì)量提高的轉(zhuǎn)變。怎么提高質(zhì)量？專業(yè)素質(zhì)的教育和應(yīng)用素質(zhì)的訓(xùn)練非常重要。尤其是我國高等教育進(jìn)入大眾化發(fā)展階段，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才呈現(xiàn)出了多樣化的需求。而與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展已極大地突破了原有的學(xué)科體系框架，形成了在“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”之下向多個(gè)專業(yè)方向發(fā)展的新格局。在這種背景下，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制了《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》（以下簡稱“專業(yè)規(guī)范”）。專業(yè)規(guī)范按照“培養(yǎng)規(guī)格分類”的指導(dǎo)思想，提出了三種類型、四個(gè)方向，即科學(xué)型（計(jì)算機(jī)科學(xué)方向），工程型（計(jì)算機(jī)工程方向、軟件工程方向），應(yīng)用型（信息技術(shù)方向）的計(jì)算機(jī)專業(yè)發(fā)展建議，體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)不同人才類型的需求，對(duì)于指導(dǎo)我國計(jì)算機(jī)教學(xué)改革與建設(shè)，規(guī)范計(jì)算機(jī)教學(xué)工作，促進(jìn)計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量的提高都具有重要的意義。高水平的教材是一流教育質(zhì)量的重要保證。為了配合專業(yè)規(guī)范的試行，便于廣大高校教師按照新的專業(yè)規(guī)范組織實(shí)施教學(xué)，高等教育出版社在大力支持專業(yè)規(guī)范研究與起草工作的同時(shí)，還邀請(qǐng)規(guī)范起草小組的有關(guān)專家成立“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系列教材編審委員會(huì)”，組織規(guī)劃了結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范、面向全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系列教材”。令人高興的是，一批有創(chuàng)新、改革精神，且有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的高等學(xué)校教師投身到新體系計(jì)算機(jī)專業(yè)教材的編寫中來，他們用自己創(chuàng)造性的思維、辛勤的汗水詮釋專業(yè)規(guī)范的思想，把新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)地傳達(dá)給師生，并進(jìn)行著有意義的教學(xué)實(shí)踐。

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》從計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)的角度介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)，以及以微機(jī)為核心建造高性能計(jì)算機(jī)的工程技術(shù)方法。全書以設(shè)計(jì)示例驅(qū)動(dòng)的方法討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、EDA技術(shù)、專用集成電路設(shè)計(jì)、PCI接口控制電路設(shè)計(jì)、機(jī)群和網(wǎng)格計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等?！队?jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》實(shí)踐性較強(qiáng)，所有設(shè)計(jì)內(nèi)容均可在微機(jī)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，適合計(jì)算機(jī)專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生和研究生作為“計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)”課程教材使用，或作為從事該領(lǐng)域研究的科學(xué)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 引言1.1 計(jì)算機(jī)工程1.2 關(guān)于本書1.2.1 關(guān)于計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)1.2.2 內(nèi)容組織1.2.3 授課建議1.3 本書的特點(diǎn)第2章 計(jì)算機(jī)接口2.1 接口的功能2.2 接口的控制方式2.3 計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口2.3.1 微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口2.3.2 I／O擴(kuò)展槽2.4 接口設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題2.5 小結(jié)問題實(shí)驗(yàn)第3章 EDA技術(shù)3.1 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展概況3.1.1 EDA技術(shù)發(fā)展概況3.1.2 EDA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.1.3 EDA軟件現(xiàn)狀3.1.4 硬件描述語言3.2 傳統(tǒng)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方法3.3 EDA硬件電路設(shè)計(jì)方法3.4 自頂向下的設(shè)計(jì)流程3.5 小結(jié)問題練習(xí)第4章 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)與EDA技術(shù)4.1 ASIC簡介4.2 ASIC設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)4.2.1 自頂向下的設(shè)計(jì)方法4.2.2 硬件描述語言4.3 ASIC芯片的設(shè)計(jì)流程4.4 小結(jié)問題第5章 可編程邏輯器件及其設(shè)計(jì)5.1 可編程邏輯器件簡介5.2 可編程邏輯器件結(jié)構(gòu)5.2.1 基于乘積項(xiàng)的PLD結(jié)構(gòu)5.2.2 基于查找表的PLD結(jié)構(gòu)5.3 可編程邏輯器件邏輯實(shí)現(xiàn)原理5.3.1 基于乘積項(xiàng)PLD邏輯實(shí)現(xiàn)原理5.3.2 基于查找表結(jié)構(gòu)的FPGA邏輯實(shí)現(xiàn)原理5.4 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)5.4.1 可編程邏輯器件開發(fā)軟件5.4.2 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)流程5.4.3 可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)5.5 小結(jié)實(shí)驗(yàn)練習(xí)附錄第6章 PCI接口控制電路設(shè)計(jì)6.1 接口設(shè)計(jì)示例6.1.1 數(shù)據(jù)采集6.1.2 基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集6.1.3 設(shè)計(jì)示例的主要任務(wù)6.2 PCI總線6.2.1 PCI總線信號(hào)定義6.2.2 PCI設(shè)備配置空間6.2.3 PCI總線協(xié)議基礎(chǔ)6.2.4 PCI總線操作6.3 PCI接口芯片PLX90806.3.1 PLx9080主要特點(diǎn)6.3.2 PLX9080功能模塊6.3.3 PLX9080數(shù)據(jù)傳輸模式6.4 PcI接口控制電路6.4.1 PLX9080的連接6.4.2 PCI接口控制電路邏輯設(shè)計(jì)6.5 小結(jié)問題第7章 SDRAM控制電路設(shè)計(jì)7.1 SDRAM概述7.2 SDRAM控制器功能7.3 SDRAM控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.3.1 控制接口模塊7.3.2 命令模塊7.3.3 數(shù)據(jù)通路模塊7.4 小結(jié)問題附錄第8章 數(shù)據(jù)采集卡總控電路設(shè)計(jì)8.1 FPGA內(nèi)部寄存器讀寫控制模塊8.1.1 FPGA內(nèi)部寄存器8.1.2 寄存器讀寫控制電路8.2 AGC電路模塊8.2.1 AGC模塊輸入／輸出信號(hào)列表8.2.2 AGC模塊算法描述及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8.3 FPGA實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.4 小結(jié)練習(xí)第9章 可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)概述9.1 并行處理系統(tǒng)9.1.1 并行性9.1.2 并行計(jì)算機(jī)的主要功能結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)9.1.3 并行計(jì)算機(jī)的兩個(gè)重要問題9.1.4 并行處理機(jī)模型9.1.5 并行編程模型9.2 可擴(kuò)展并行處理9.2.1 可擴(kuò)展原理9.2.2 可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件原理9.2.3 可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)思想9.2.4 可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)9.3 小結(jié)問題實(shí)驗(yàn)：附錄第10章 計(jì)算機(jī)機(jī)群10.1 機(jī)群并行處理系統(tǒng)10.1.1 機(jī)群系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10.1.2 機(jī)群系統(tǒng)的特點(diǎn)10.1.3 機(jī)群系統(tǒng)的分類10.1.4 機(jī)群中常用的網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)10.1.5 機(jī)群系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)10.2 機(jī)群體系結(jié)構(gòu)10.3 PC機(jī)群系統(tǒng)10.3.1 構(gòu)造PC機(jī)群的可行性10.3.2 Pc局域網(wǎng)的考慮10.3.3 PC機(jī)群系統(tǒng)例10.4 機(jī)群設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)10.4.1 可用性10.4.2 單一系統(tǒng)映像10.4.3 快速通信10.4.4 作業(yè)管理10.5 通信網(wǎng)絡(luò)10.5.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10.5.2 精簡通信協(xié)議10.6 PVM10.7 MPI10.8 PVM與MPI的比較10.9 小結(jié)問題第11章 機(jī)群系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1 機(jī)群系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例11.1.1 機(jī)群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.1.2 機(jī)群系統(tǒng)軟件11.1.3 機(jī)群系統(tǒng)的擴(kuò)展11.2 機(jī)群系統(tǒng)性能測(cè)試11.2.1 計(jì)算機(jī)性能測(cè)試11.2.2 機(jī)群系統(tǒng)性能11.2.3 并行計(jì)算能力測(cè)試11.2.4 高性能計(jì)算能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)第12章 LVS機(jī)群環(huán)境的組建示例12.1 LinuxVirtualServer項(xiàng)目12.2 LVS機(jī)群的應(yīng)用12.3 一臺(tái)虛擬服務(wù)器的LVS的配置12.3.1 網(wǎng)絡(luò)配置工作12.3.2 LVS的安裝、配置和調(diào)試12.3.3 實(shí)現(xiàn)LVS的Web服務(wù)功能12.4 具有備份虛擬服務(wù)器的LVS的配置12.4.1 網(wǎng)絡(luò)配置工作12.4.2 LVS的安裝調(diào)試12.5 小結(jié)問題練習(xí)第13章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)格13.1 網(wǎng)格基本知識(shí)13.1.1 網(wǎng)格概述13.1.2 網(wǎng)格研究現(xiàn)狀13.1.3 網(wǎng)格概念13.1.4 網(wǎng)格特點(diǎn)13.1.5 “五層沙漏”網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型13.1.6 OGSA13.1.7 網(wǎng)格應(yīng)用領(lǐng)域13.1.8 網(wǎng)格發(fā)展趨勢(shì)13.2 GT3簡介13.2.1 G13概述13.2.2 有關(guān)GT3版本13.3 Linux環(huán)境GT313.3.1 下載安裝GT313.3.2 啟動(dòng)GT313.4 Windows環(huán)境GT313.4.1 下載安裝支持工具13.4.2 GT3安裝與啟動(dòng)13.5 Linux環(huán)境GT413.5.1 下栽安裝支持工具13.5.2 軟件安裝及環(huán)境變量設(shè)置13.5.3 安裝globus工具包13.5.4 安全配置13.6 小結(jié)問題實(shí)驗(yàn)附錄第14章 存儲(chǔ)網(wǎng)格14.1 存儲(chǔ)網(wǎng)格概述14.1.1 存儲(chǔ)網(wǎng)格設(shè)計(jì)目標(biāo)14.1.2 存儲(chǔ)網(wǎng)格設(shè)計(jì)原則14.2 存儲(chǔ)網(wǎng)格系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)14.2.1 對(duì)象抽象描述14.2.2 中心數(shù)據(jù)庫14.2.3 存儲(chǔ)網(wǎng)格的接口函數(shù)14.2.4 接口函數(shù)關(guān)聯(lián)技術(shù)14.2.5 存儲(chǔ)網(wǎng)格Web界面14.2.6 內(nèi)部API14.2.7 用戶API14.2.8 API使用例14.3 小結(jié)問題實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)有關(guān)網(wǎng)址

章節(jié)摘錄

插圖：就是在這樣的技術(shù)情景下，為了適應(yīng)專業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，從培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)、科學(xué)的設(shè)計(jì)能力考慮，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)編寫的。1.簡單和可行的方案按照計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的要求，計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科生應(yīng)該具備寬廣的知識(shí)面和某一領(lǐng)域的高級(jí)知識(shí)，具備系統(tǒng)的觀點(diǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，要求在本科學(xué)習(xí)階段至少參與設(shè)計(jì)一個(gè)主要項(xiàng)目。計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科生在學(xué)校接觸最多和使用最熟練的設(shè)備應(yīng)該是微機(jī)。目前微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已十分普及，因此考慮工程設(shè)計(jì)問題，充分利用微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)造計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)環(huán)境已經(jīng)成為簡單和可行的方案。2.教材內(nèi)容本書的出發(fā)點(diǎn)是以微機(jī)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，講述圍繞微機(jī)來構(gòu)造系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)方法。本書采用了以實(shí)際設(shè)計(jì)示例驅(qū)動(dòng)的思想，介紹用微機(jī)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)包含的兩個(gè)主要方面。一是設(shè)計(jì)與微機(jī)相連接的部件或微機(jī)與其他設(shè)備相連接的接口，實(shí)現(xiàn)具有新功能的系統(tǒng)；二是以微機(jī)為基本處理單元，將大量微機(jī)連接在一起，構(gòu)造可擴(kuò)展的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了方便學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，同時(shí)也為了方便教師授課，本書提供了較為豐富的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)示例等。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》特色：以計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)為例，將EDA技術(shù)、PLD設(shè)計(jì)方法、PCI總線的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、硬件描述語言貫穿起來，并以機(jī)群和網(wǎng)格為例介紹可擴(kuò)展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。以微型計(jì)算機(jī)為核心，采用設(shè)計(jì)示例驅(qū)動(dòng)的方法討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、EDA技術(shù)、專用集成電路設(shè)計(jì)、PCI接口控制電路設(shè)計(jì)、機(jī)群和網(wǎng)格計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系列教材：依據(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范和IEEE／ACM制訂的CC2001-CC2005有關(guān)教程編寫。

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