计算机组成原理与接口技术

第1章 计算机系统基础

1.1 计算机发展简史

1.2 计算机系统构成

1.3 计算机工作原理

1.4 计算机结构模型

1.5 计算机中的信息表示

1.5.1 数制及其互换

1.5.2 整数的表示

1.5.3 小数的表示

1.5.4 数的存储

1.5.5 字符的表示

1.6 计算机运算基础

1.6.1 无符号数运算

1.6.2 符号数运算

1.6.3 浮点数运算

1.7 C语言数据类型的含义

思考与练习

第2章 汇编语言

2.1 计算机语言

2.2 计算机指令

2.3 汇编指令概述

2.4 操作数类型

2.4.1 寄存器操作数

2.4.2 存储器操作数

2.4.3 立即数

2.5 MIPS指令编码

2.5.1 R型指令

2.5.2 I型指令

2.5.3 J型指令

2.6 常用MIPS汇编指令

2.6.1 数据传送指令

2.6.2 算术运算指令

2.6.3 逻辑运算指令

2.6.4 程序控制类指令

2.7 子程序实现原理

2.7.1 子程序相关指令

2.7.2 栈

2.7.3 子程序的嵌套调用

2.7.4 程序的内存映像

2.8 字符数据处理

2.9 寻址原理

2.9.1 操作数寻址

2.9.2 指令寻址

2.10 编译、汇编、链接、装载过程

2.10.1 编译

2.10.2 汇编

2.10.3 链接

2.10.4 装载

2.11 汇编程序设计

2.11.1 伪指令

2.11.2 宏指令

2.11.3 系统功能调用

2.11.4 汇编程序设计举例

2.12 Intel X86微处理器指令集简介

思考与练习

第3章 微处理器

3.1 微处理器基本构成

3.2 简单MIPS指令集微处理器基本构成

3.3 数据通路实现原理

3.3.1 指令获取部件

3.3.2 R型指令实现部件

3.3.3 存储器数据存取部件

3.3.4 条件跳转控制

3.3.5 无条件伪直接寻址部件

3.3.6 完整的数据通路构成

3.4 控制器实现原理

……

第4章 存储系统

第5章 总线技术

第6章 接口技术

第7章 中断技术

第8章 DMA技术及通道

第9章 人机接口

附录 MIPS整数指令编码表

参考文献

本书以MIPS微处理器为背景，全面阐述了计算机组成原理与接口技术。首先简要阐述了计算机系统的基本构成、结构模型、工作原理以及计算机系统的信息表示、存储和运算基础； 然后重点介绍了MIPS指令系统、汇编程序设计及其C语言常用语句的汇编指令实现方法，并介绍了一个基于简单MIPS指令集单周期微处理器的具体实现方法；接着详细描述了计算机系统的存储系统组成以及分层组织管理机制，包括内存管理、Cache技术、虚拟存储器技术等；并在简要介绍各类总线的基础上，详细地介绍了基于总线技术的常见接口设计技术，包括存储器接口、并行I/O接口、串行I/O接口，并详细介绍了接口设计中常用的中断技术、DMA技术以及通道技术；最后介绍了计算机系统常用的人机接口设备及其工作原理，包括键盘、鼠标、显示器工作原理及其与计算机系统的接口原理。全书介绍了两类计算机编程语言：汇编语言和C语言。汇编语言有助于深刻理解计算机内部工作机制； C语言用于撰写各类接口驱动程序。本书通过对计算机系统结构及高级语言编程控制相关内容的论述，力求帮助读者建立从数字电路到计算机系统软、硬件协同工作的知识体系。本书适合作为计算机组成原理、微处理器及其接口技术等课程的教材，并可作为从事计算机应用技术的工程技术人员的参考用书。

《计算机组成原理与接口技术：基于MIPS架构/华中科技大学教学改革建设教材》特色：
·基本原理一般化不以某单一具体微处理器芯片为基础讲述计算机基本原理。
·知识结构系统化从C语言程序到汇编语言程序及计算机硬件设计，帮助读者由浅入深地建立对于计算机组成原理的认识；同时加强了“数字电路与逻辑设计”、“C语言程序设计”及“操作系统原理”等课程与本课程之间的联系。
·实践手段现代化以FPGA平台为基础，采用硬件描述语言(HDL)与模块化的lP软核相结合的方式介绍计算机系统硬件设计的基本原理；采用汇编语言与C语言相结合的方式介绍计算机系统软件设计的基本原理。
·接口设计多样化不仅列举了各类常见的并行接口设计实例，还给出了各类常见于嵌入式系统的串行接口设计实例及人机接口设计实例。