計(jì)算機(jī)組成原理

前言

　　近20年里，計(jì)算機(jī)學(xué)科有了很大的發(fā)展，人們普遍認(rèn)為，“計(jì)算機(jī)科學(xué)”這個(gè)名字已經(jīng)難以涵蓋該學(xué)科的內(nèi)容，因此，改稱其為計(jì)算學(xué)科（computing Discipline）。在我國本科教育中，1996年以前曾經(jīng)有計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)和計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè)，之后被合并為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。2004年以來，教育部計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)根據(jù)我國計(jì)算機(jī)專業(yè)教育和計(jì)算學(xué)科的現(xiàn)狀，為更好地滿足社會(huì)對計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需求，發(fā)布了《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《規(guī)范》），提出在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)名稱之下，構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程和信息技術(shù)四大專業(yè)方向?！兑?guī)范》中四大專業(yè)方向的分類，在于鼓勵(lì)辦學(xué)單位根據(jù)自己的情況設(shè)定不同的培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)更具針對性和特色的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才?！　榕浜稀兑?guī)范》的實(shí)施，落實(shí)中央“提高高等教育質(zhì)量”的精神，我們規(guī)劃了“面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范系列教材”。本系列教材面向全新的計(jì)算學(xué)科，針對我國高等院校逐步向新的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系過渡的趨勢編寫，在知識選擇、內(nèi)容組織和教學(xué)方法等方面滿足《規(guī)范》的要求，并與國際接軌。本套教材具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：　?。?）體現(xiàn)《規(guī)范》的基本思想，滿足其課程要求。為使教材符合我國高等院校的教學(xué)實(shí)際，編委會(huì)根據(jù)《規(guī)范》的要求規(guī)劃本套教材，廣泛征集在國內(nèi)知名高校中從事一線教學(xué)和科研工作、經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)秀教師承擔(dān)編寫任務(wù)?！　。?）圍繞“提高教育質(zhì)量”的宗旨開發(fā)教材。為了確保“精品”，本系列教材的出版不走盲目擴(kuò)大的路子，每本教材的選題都將由編委會(huì)集體論證，并由一名編委擔(dān)任責(zé)任編委，最大程度地保證這套教材的編寫水準(zhǔn)和出版質(zhì)量?！　。?）教材內(nèi)容的組織科學(xué)、合理。體系得當(dāng)。本套教材的編寫注重研究學(xué)科的新發(fā)展和新成果，能夠根據(jù)不同類型人才培養(yǎng)需求，合理地進(jìn)行內(nèi)容取舍、組織和敘述，還精心設(shè)計(jì)了配套的實(shí)驗(yàn)體系和練習(xí)體系?！　。?）教材風(fēng)格鮮明。本套教材按4個(gè)專業(yè)方向統(tǒng)一規(guī)劃，分批組織，陸續(xù)出版。教材的編寫體現(xiàn)了現(xiàn)代教育理念，探討先進(jìn)的教學(xué)方法。　?。?）開展教材立體化建設(shè)。根據(jù)需要配合主教材的建設(shè)適時(shí)開發(fā)實(shí)驗(yàn)教材、教師參考書、學(xué)生參考書、電子參考資料等教輔資源，為教學(xué)實(shí)現(xiàn)多方位服務(wù)?！　∥覀冎孕南Ｍ鞠盗薪滩哪軌?yàn)槲覈叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的教學(xué)作出貢獻(xiàn)，歡迎廣大讀者廣為選用。

內(nèi)容概要

《計(jì)算機(jī)組成原理》系統(tǒng)地介紹計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的基本組成和工作原理。全書共分九章，內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示及運(yùn)算、存儲器系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器CPu、總線技術(shù)及L／O系統(tǒng)。涵蓋了計(jì)算機(jī)各大部件的組成、工作原理、設(shè)計(jì)方法及其互聯(lián)構(gòu)成計(jì)算機(jī)整機(jī)的技術(shù)。讀者通過閱讀《計(jì)算機(jī)組成原理》，可對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有比較全面的了解，為進(jìn)步深入學(xué)習(xí)和研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)?！队?jì)算機(jī)組成原理》可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)工程碩士及相關(guān)層次學(xué)生的教材，也可供從事計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域工作的科技人員參考。

作者簡介

　　張新榮，天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授；從事計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)工作多年，曾獲天津市教學(xué)楷模、天津大學(xué)教學(xué)名師等榮譽(yù)稱號，完成國家自然科學(xué)基金、863項(xiàng)目、天津市自然科學(xué)基金及橫向課題多項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文幾十篇。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖像處理與分析。

書籍目錄

序言前言教學(xué)建議第1章 概論1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史1.1.1 第代到第四代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的簡單回顧1.1.2 第臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生的基礎(chǔ)和歷史背景1.1.3 推動(dòng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要事件1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件概念1.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成1.2.3 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.2.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.3 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)思考題與習(xí)題第2章 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示2.1 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換2.1.2 數(shù)的符號表示2.1.3 數(shù)的小數(shù)點(diǎn)表示刀2.1.4 十進(jìn)制數(shù)據(jù)表示弭2.2 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2.2.1 邏輯數(shù)據(jù)2.2.2 字符及字符串的表示思考題與習(xí)題第3章 計(jì)算機(jī)的算術(shù)運(yùn)算3.1 算術(shù)邏輯單元3.1.1 加法器及其進(jìn)位結(jié)構(gòu)3.1.2 多功能算術(shù)邏輯單元3.2 定點(diǎn)運(yùn)算3.2.1 定點(diǎn)加減運(yùn)算3.2.2 定點(diǎn)乘法運(yùn)算3.2.3 定點(diǎn)除法運(yùn)算3.3 運(yùn)算器組織3.3.1 運(yùn)算器組織3.3.2 位片式運(yùn)算器3.4 浮點(diǎn)運(yùn)算3.4.1 浮點(diǎn)加減運(yùn)算3.4.2 浮點(diǎn)乘除運(yùn)算3.4.3 浮點(diǎn)運(yùn)算所需要的硬件思考題與習(xí)題第4章 存儲系統(tǒng)4.1 概述4.1.1 存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)4.1.2 存儲器的分類4.1.3 存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)4.1.4 存儲體系4.2 主存儲器4.2.1 主存儲器基本結(jié)構(gòu)與操作4.2.2 半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器4.2.3 只讀存儲器(ROM)4.2.4 多體交叉存儲器4.2.5 校驗(yàn)碼4.2.6 相聯(lián)存儲器和雙口存儲器4.3 高速緩沖存儲器4.3.1 Cache的工作原理4.3.2 主存－Cache地址映象和地址變換4.3.3 替換算法4.3.4 高速緩存的寫策略4.4 虛擬存儲器4.4.1 虛擬存儲器概論4.4.2 頁式虛擬存儲器4.4.3 段式及段頁式虛擬存儲器思考題與習(xí)題第5章 指令系統(tǒng)5.1 機(jī)器指令5.1.1 機(jī)器指令格式5.1.2 操作數(shù)類型和存儲方式5.1.3 指令的操作類型5.2 尋址方式5.2.1 指令的尋址方式5.2.2 操作數(shù)的尋址方式5.2.3 尋址方式舉例5.3 指令格式舉例5.3.1 Pentium指令格式5.3.2 PowerPC指令格式5.4 RISC技術(shù)5.4.1 RISC技術(shù)的提出5.4.2 RISC和CISC技術(shù)的比較5.4.3 RISC和CISC執(zhí)行程序所需的時(shí)間比較思考題與習(xí)題第6章 中央處理器6.1 CPU的功能和組成6.1.1 CPU的功能6.1.2 CPU的組成6.2 時(shí)序控制方式與時(shí)序系統(tǒng)6.2.1 時(shí)序控制方式6.2.2 時(shí)序系統(tǒng)6.3 模型機(jī)指令的執(zhí)行過程6.3.1 模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路6.3.2 模型機(jī)的指令系統(tǒng)6.3.3 模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)6.3.4 模型機(jī)指令的執(zhí)行過程6.4 模型機(jī)控制器的硬布線設(shè)計(jì)6.4.1 設(shè)計(jì)方法6.4.2 模型機(jī)組合邏輯控制器框圖6.5 模型機(jī)控制器的微程序設(shè)計(jì)6.5.1 微程序控制的基本原理6.5.2 微程序設(shè)計(jì)技術(shù)6.5.3 模型機(jī)的微程序設(shè)計(jì)6.5.4 微程序技術(shù)的應(yīng)用6.6 CPU的流水線技術(shù)6.6.1 流水線的基本概念6.6.2 流水線的分類6.6.3 流水線中的主要問題6.6.4 線性流水線的性能6.6.5 高級流水線思考題與習(xí)題第7章 總線7.1 總線概述7.1.1 總線的組成7.1.2 總線性能指標(biāo)7.1.3 總線標(biāo)準(zhǔn)7.2 總線結(jié)構(gòu)7.2.1 總線結(jié)構(gòu)的物理實(shí)現(xiàn)7.2.2 多總線結(jié)構(gòu)7.3 總線控制7.3.1 總線仲裁7.3.2 總線通信控制7.4 實(shí)用總線標(biāo)準(zhǔn)7.4.1 PCI總線7.4.2 PCIExpress總線思考題與習(xí)題第8章 外部設(shè)備8.1 輸出設(shè)備8.1.1 打印機(jī)8.1.2 顯示設(shè)備8.2 輸入設(shè)備8.2.1 鍵盤8.2.2 鼠標(biāo)器8.2.3 觸摸屏8.3 輔助存儲器8.3.1 輔助存儲器的種類與技術(shù)指標(biāo)8.3.2 磁記錄原理8.3.3 編碼方式8.3.4 磁盤存儲器8.3.5 RAID（冗余磁盤陣列）8.3.6 磁帶存儲器8.3.7 光盤存儲器思考題與習(xí)題第9章 輸入輸出系統(tǒng)9.1 概述9.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的組成9.1.2 I／O設(shè)備與主機(jī)的連接方式9.1.3 I／O設(shè)備與主機(jī)的信息交換方式9.2 I／O接口9.2.1 I／O接口的功能9.2.2 I／O接口的分類9.2.3 I／O接口的基本組成9.2.4 I／O接口舉例9.3 程序直接控制方式9.4 程序中斷控制方式9.5 DMA(直接存儲器訪問)方式9.6 I／O通道方式思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　概論　　1.1　計(jì)算機(jī)的發(fā)展史　　1.1.2　第一臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生的基礎(chǔ)和歷史背景　　從古至今，人們一直在不斷地探求能夠更快地進(jìn)行計(jì)算的工具，可以說這種探求從來就沒有停止過?？陀^地說，ENIAC之所以被稱為第一臺通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，是因?yàn)镋NIAC正好符合了后人對通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)特征的定義?！　⊥ㄓ秒娮訑?shù)字計(jì)算機(jī)必須具有如下四方面的特征：　　用離散符號表示數(shù)據(jù)，即計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示使用離散符號，這是區(qū)分?jǐn)?shù)字計(jì)算 機(jī)與模擬計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志?！　⊥耆褂秒娮舆\(yùn)算裝置，即計(jì)算機(jī)內(nèi)部的所有運(yùn)算裝置完全使用電子的形式，這是區(qū)分電子計(jì)算機(jī)、機(jī)電計(jì)算機(jī)和機(jī)械計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志?！　】梢跃帉懗绦?，即計(jì)算機(jī)的功能可以通過運(yùn)行不同的程序而改變，這是區(qū)分通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志。　　圖靈完備（Turing—complete），即如果一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)能夠計(jì)算任何圖靈可計(jì)算問題（Turing—computable function），就稱之為圖靈完備。　　表1—1簡要列出了20世紀(jì)40年代初期出現(xiàn)的一些數(shù)字計(jì)算機(jī)的特征，從中可以看出無論計(jì)算機(jī)采用的數(shù)值是二進(jìn)制還是十進(jìn)制，都是使用離散符號表示數(shù)據(jù)，因此都是數(shù)字計(jì)算機(jī)；德國的Z3計(jì)算機(jī)和美國的Mark I計(jì)算機(jī)，由于運(yùn)算機(jī)制是機(jī)電結(jié)合的方式，因此都不能稱為電子計(jì)算機(jī)；美國的Atanasoff—BeiTy計(jì)算機(jī)明顯是專用計(jì)算機(jī)，不能稱為通用計(jì)算機(jī)；英國的Colossus計(jì)算機(jī)不具備圖靈完備性；只有美國的ENIAC計(jì)算機(jī)完全具備了通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的所有特征?！　?hellip;…

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)組成原理》系統(tǒng)介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和內(nèi)部工作原理。在查閱了大量最新資料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，由作者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫而成，全書內(nèi)容充實(shí)，重點(diǎn)突出，通俗易懂。《計(jì)算機(jī)組成原理》的主要特色：內(nèi)容組織合理，既注重基礎(chǔ)知識的講述，又兼具系統(tǒng)性和先進(jìn)性。文字?jǐn)⑹龊啙嵜髁?、通俗易懂，既便于教師課堂講授，又便于自學(xué)者閱讀。理論與實(shí)踐交叉融合，對重點(diǎn)、難點(diǎn)知識，都安排相應(yīng)的例題以幫助理解。思考題與習(xí)題按章節(jié)的知識點(diǎn)選擇、組織，做到學(xué)以致用。 

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    計(jì)算機(jī)組成原理 PDF格式下載

---