計算機組成與結構

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材和南京大學優(yōu)秀教學成果。全書系統(tǒng)介紹計算機組成和系統(tǒng)結構的基本概念、工作原理、設計方法和當前的新技術與發(fā)展趨勢。第1，2章為基礎部分，介紹計算機的基本構成、數(shù)據(jù)的表示方法；第3～9章詳細介紹運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出等部件的構成、功能及相關算法；第10章介紹計算機硬件技術的發(fā)展。本書內(nèi)容簡明精煉，實例豐富，原理講解透徹，各章配有習題，并為任課教師免費提供電子課件。

書籍目錄

目    錄
第1章  概述	1
1.1  計算機的定義和特性	1
1.1.1  什么是計算機	1
1.1.2  計算機的特性	1
1.2  計算機的發(fā)展歷程	2
1.2.1  電子計算機的誕生	2
1.2.2  第一代計算機	3
1.2.3  第二代計算機	3
1.2.4  第三代計算機	3
1.2.5  第四代計算機	4
1.2.6  新一代計算機	6
1.2.7  我國計算機的發(fā)展	6
1.3  計算機的組成與結構	7
1.3.1  計算機系統(tǒng)的層次結構	7
1.3.2  計算機硬件	8
1.3.3  計算機軟件	9
1.4  計算機的分類與應用	11
1.4.1  計算機的分類	11
1.4.2  計算機應用	12
習題1	14
第2章  數(shù)據(jù)的表示	15
2.1  數(shù)據(jù)、信息和媒體	15
2.1.1  數(shù)據(jù)	15
2.1.2  信息	16
2.1.3  媒體	16
2.2  數(shù)字化信息編碼	16
2.3  數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示	18
2.3.1  進位計數(shù)制及其各進位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換	18
2.3.2  定點與浮點表示	22
2.3.3  編碼系統(tǒng)	23
2.3.4  無符號數(shù)的編碼表示	28
2.3.5  浮點數(shù)的編碼表示	28
2.3.6  十進制數(shù)的二進制編碼表示	34
2.4  非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示	36
2.4.1  邏輯數(shù)據(jù)	36
2.4.2  西文字符	36
2.4.3  漢字字符	38
2.4.4  多媒體信息	40
2.5  二進制信息的計量單位	42
2.6  數(shù)據(jù)校驗碼	43
2.6.1  奇偶校驗碼	44
2.6.2  海明校驗碼	45
2.6.3  循環(huán)冗余校驗碼	48
習題2	51
第3章  運算器與運算方法	53
3.1  基本組成	53
3.2  算術與邏輯單元	54
3.2.1  半加器與全加器	54
3.2.2  串行進位與并行進位	55
3.2.3  ALU部件	58
3.3  定點數(shù)加、減法運算	62
3.3.1  補碼定點數(shù)加、減法	62
3.3.2  原碼定點數(shù)加、減法	65
3.4  定點數(shù)乘法運算	66
3.4.1  原碼一位乘法	66
3.4.2  原碼二位乘法	69
3.4.3  補碼一位乘法	70
3.4.4  補碼二位乘法	73
3.4.5  陣列乘法器	74
3.5  定點數(shù)除法運算	75
3.5.1  原碼除法運算	75
3.5.2  補碼除法運算	80
3.5.3  陣列除法器	82
3.6  浮點數(shù)運算	83
3.6.1  浮點數(shù)加、減法運算	83
3.6.2  浮點數(shù)乘、除法運算	86
3.7  十進制數(shù)的加、減法運算	89
習題3	92
第4章  存儲系統(tǒng)	94
4.1  存儲器概述	94
4.1.1  存儲器的主要性能指標	94
4.1.2  存儲器分類	94
4.1.3  存儲器結構	95
4.2  半導體讀/寫存儲器	97
4.2.1  基本存儲單元	97
4.2.2  半導體RAM芯片	99
4.3  半導體只讀存儲器	108
4.3.1  掩模只讀存儲器（Masked ROM）	108
4.3.2  可編程ROM（PROM）	108
4.3.3  可擦除和可編程的ROM（EPROM）	109
4.3.4  電擦除電改寫只讀存儲器（EEPROM）	110
4.4  高速緩沖存儲器	110
4.4.1  工作原理	110
4.4.2  映射方式	111
4.4.3  替換算法	113
4.4.4 “Cache—主存”內(nèi)容的一致性問題	115
4.4.5  Cache 結構舉例	115
4.5  虛擬存儲器	117
4.5.1  虛擬存儲器的功能	117
4.5.2  虛擬存儲器的基本管理方法	117
4.6  輔助存儲器	121
4.6.1  磁表面存儲器	121
4.6.2  光盤存儲器	128
習題4	130
第5章  指令系統(tǒng)	132
5.1  指令格式與指令長度	132
5.1.1  指令格式	132
5.1.2  指令長度	133
5.2  尋址方式	133
5.3  指令類型	136
5.4  堆棧和堆棧存取方式	138
5.5  指令系統(tǒng)舉例	140
5.5.1  IBM 370系列機指令格式	140
5.5.2  PDP-11小型機指令格式	141
5.5.3  Pentium機指令系統(tǒng)	141
5.5.4  PowerPC機指令系統(tǒng)	143
5.6  CISC與RISC指令	145
5.7  MMX技術	146
習題5	150
第6章  中央處理機組織	151
6.1  CPU的結構與功能	151
6.1.1  CPU的組成與操作	151
6.1.2  CPU時序控制方式	154
6.1.3  CPU控制流程	155
6.1.4  控制器的組成	156
6.1.5  一條完整指令的執(zhí)行	157
6.1.6  CPU性能設計	158
6.1.7  典型CPU舉例——Pentium和Power PC微處理器	162
6.2  組合邏輯控制與PLA控制	164
6.2.1  組合邏輯控制	165
6.2.2  PLA控制	166
6.3  微程序控制	168
6.3.1  Wilkes微程序控制	168
6.3.2  基本概念	169
6.3.3  微指令的格式與編碼	170
6.3.4  微指令地址的生成	172
6.3.5  微程序設計舉例	173
6.3.6  微程序應用	176
6.4  微處理器的若干新技術	177
6.5  新技術應用實例——Core（酷睿）微處理器系列	179
6.5.1  Core 2微處理器	179
6.5.2  Core i7/i5/i3系列微處理器	180
習題6	182
第7章  總線及總線互連結構	185
7.1  總線的基本概念	185
7.1.1  總線的特性和分類	185
7.1.2  系統(tǒng)總線的組成	186
7.1.3  總線的數(shù)據(jù)傳輸方式	187
7.2  總線設計的要素	188
7.2.1  信號線類型	188
7.2.2  總線裁決	189
7.2.3  定時方式	193
7.2.4  總線事務類型	198
7.2.5  影響總線帶寬的因素	199
7.3  總線接口單元	200
7.4  總線標準	200
7.4.1  ISA總線	201
7.4.2  EISA總線	202
7.4.3  VL總線（VESA總線）	202
7.4.4  PCI總線和PCI-X總線	202
7.4.5  SCSI總線	209
7.4.6  EIA-232-D總線	212
7.4.7  USB通用串行總線	213
7.4.8  IEEE 1394總線	215
7.4.9  PCI-express總線	217
7.5  多總線分級結構	219
7.5.1  單總線結構	219
7.5.2  雙總線結構	220
7.5.3  三總線結構	220
7.5.4  多總線分級結構舉例	222
習題7	225
第8章  輸入/輸出設備	227
8.1  輸入/輸出設備的分類與特點	227
8.1.1  分類	227
8.1.2  特點	228
8.2  輸入設備	228
8.2.1  鍵盤	228
8.2.2  鼠標	229
8.3  打印機	230
8.3.1  打印機的種類	230
8.3.2  點陣打印機	231
8.3.3  激光打印機	232
8.4  顯示器	234
8.4.1  監(jiān)視器	234
8.4.2  光柵掃描顯示器工作原理	236
8.4.3  IBM PC圖形顯示器	237
習題8	238
第9章  輸入/輸出組織	239
9.1  I/O接口	239
9.1.1  I/O接口的功能	239
9.1.2  I/O接口的結構	241
9.1.3  I/O接口的分類	241
9.2  I/O設備的尋址	242
9.2.1  操作系統(tǒng)在I/O中的作用	242
9.2.2  I/O端口的編址	243
9.3  I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式	246
9.3.1  I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式的類型	246
9.3.2  程序直接控制方式	247
9.4  程序中斷方式	249
9.4.1  中斷的概念	249
9.4.2  中斷的分類	250
9.4.3  中斷系統(tǒng)的基本職能和結構	252
9.4.4  中斷過程	254
9.5  直接存儲器存取（DMA）方式	260
9.5.1  三種DMA方式	261
9.5.2  DMA接口的結構和功能	262
9.5.3  DMA操作步驟	264
9.5.4  DMA與存儲器系統(tǒng)	265
9.6  通道和I/O處理器方式	266
9.6.1  通道的基本概念	266
9.6.2  通道的種類	267
9.6.3  通道程序	268
9.6.4  I/O處理機	270
9.7  外部接口	270
9.7.1  串行接口	271
9.7.2  并行接口	274
習題9	274
第10章  計算機硬件技術的發(fā)展	277
10.1  并行處理	277
10.1.1  發(fā)展歷程、分類與應用	277
10.1.2  陣列機	278
10.1.3  多處理機系統(tǒng)	281
10.1.4  分布式系統(tǒng)	284
10.2  新一代計算機	285
10.2.1  生物計算機	286
10.2.2  超導計算機	287
10.2.3  量子計算機	288
10.2.4  納米計算機	289
10.2.5  光計算機	290
習題10	291
參考文獻	292

編輯推薦

《計算機組成與結構(第3版高等學校規(guī)劃教材)》(作者徐福培)是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材和南京大學優(yōu)秀教學成果，是作者多年教學經(jīng)驗的結晶。隨著計算機技術日新月異的發(fā)展，《計算機組成與結構》一書作為計算機學科的基礎教材，如何在講述清楚計算機組成與結構原理的基礎上，盡可能地介紹一些計算機硬件與結構方面的新技術，以便讓學生在掌握計算機基礎理論知識的基礎上，了解計算機技術發(fā)展的新動向，是我們這些多年來從事本門課程教學的教師們的共同愿望。

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