计算机组成原理

第1章计算机系统概论

1.1计算机系统简介

1.1.1计算机系统的软、硬件

1.1.2计算机系统的层次结构

1.1.3计算机结构与组成

1.2计算机系统基本组成

1.2.1冯?诺依曼模型计算机

1.2.2计算机硬件的基本组成

1.2.3计算机软件的基本组成

1.2.4计算机系统的工作过程

1.3计算机系统的性能指标

1.3.1计算机系统的性能指标

1.3.2计算机硬件的性能设计

1.4计算机系统发展历程

习题1

第2章数据的表示与运算

2.1数据的编码

2.1.1数制及其转换

2.1.2机器数及其编码

2.1.3十进制数编码

2.1.4字符编码

2.1.5数据校验码

2.2数据的表示

2.2.1数值数据的表示方法

2.2.2数值数据的定点表示

2.2.3数值数据的浮点表示

2.2.4非数值数据的表示

2.3定点数的运算

2.3.1移位运算

2.3.2加减法运算

2.3.3乘法运算

2.3.4除法运算

2.4浮点数的运算

2.4.1浮点加减法运算

2.4.2浮点乘除法运算

2.5算术逻辑单元ALU

2.5.1加法器组成

2.5.2ALU的功能与组成

2.5.3运算器组织

习题2

第3章存储系统

3.1存储系统概述

3.1.1存储器分类

3.1.2存储器主要性能指标

3.1.3层次结构存储系统

3.2半导体存储器基础

3.2.1静态存储器(SRAM)

3.2.2动态存储器(DRAM)

3.2.3只读存储器(ROM)

3.3主存储器

3.3.1主存储器的基本组成

3.3.2主存储器的逻辑设计

3.3.3主存储器与CPU的连接

3.3.4提高访存速度的措施

3.4高速缓冲存储器

3.4.1Cache的基本原理

3.4.2Cache的相关技术

3.4.3Cache的改进

3.5虚拟存储器

3.5.1虚拟存储器的概念

3.5.2虚拟存储器的存储管理

3.5.3虚拟存储器的工作过程

习题3

第4章指令系统

4.1指令系统组成

4.1.1指令功能

4.1.2指令格式

4.2数据存放与寻址方式

4.2.1操作数的存放方式

4.2.2寻址方式

4.3指令格式举例

4.3.1Pentium指令系统

4.3.2PowerPC指令系统

4.4指令系统发展

习题4

第5章中央处理器

5.1CPU的结构与工作原理

5.1.1CPU的功能与结构

5.1.2CPU的工作流程

5.1.3指令执行过程

5.1.4数据通路组织

5.2控制器的组成与工作原理

5.2.1控制器的基本结构

5.2.2时序系统组成

5.2.3微操作控制信号的时序控制方式

5.2.4微操作控制信号的形成

5.3硬布线控制器

5.4微程序控制器

5.4.1微程序控制思想

5.4.2微程序控制器的组成原理

5.4.3微指令格式及编码方式

5.4.4微指令地址形成方式

5.4.5微程序控制器设计

5.4.6其他微程序设计方法

5.5CPU举例

5.6指令流水技术

5.6.1指令流水线基本原理

5.6.2指令流水线的相关及处理

5.6.3高性能指令流水线

习题5

第6章总线

6.1总线概述

6.1.1总线的分类

6.1.2总线的特性

6.1.3总线的性能指标

6.2总线传输与控制

6.2.1总线操作

6.2.2总线仲裁

6.2.3总线定时

6.2.4总线标准

6.3总线互联结构

6.3.1总线互联的结构

6.3.2总线互联的实现

习题6

第7章输入/输出系统

7.1I/O系统概述

7.1.1I/O系统基本组成

7.1.2I/O设备与主机的联系方式

7.1.3I/O设备与主机的传送控制方式

7.2外部设备

7.2.1输入设备

7.2.2输出设备

7.2.3存储设备

7.3I/O接口

7.3.1I/O接口的功能

7.3.2I/O接口的组成

7.4程序查询方式

7.4.1程序查询方式的流程

7.4.2程序查询方式的接口组织

7.4.3无条件传送方式

7.5程序中断方式

7.5.1中断基本概念

7.5.2I/O中断的过程

7.5.3I/O中断的组织

7.6DMA方式

7.6.1DMA的传送方式

7.6.2DMA接口的基本组成

7.6.3DMA的数据传送过程

7.6.4DMA的组织

7.7通道方式

7.7.1通道的基本组成

7.7.2通道的工作过程

7.7.3通道的种类

习题7

参考文献

　　本书突出计算机组成的一般原理，采用自顶而下的方法，强调系统性，注意知识点融合，容易形成计算机的整机概念。强调计算机工作原理与硬件组织方法的相互结合，使抽象原理实物化，有利于对基本原理的理解，有利于知识点融合。重视部件组成的性能分析及优化，大量的量化分析可加深对基本原理的掌握，典型的优化设计更便于增加对计算机最新技术的了解，进一步增加学习兴趣。　　本书内容涵盖了全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术联考大纲的全部内容，是一本理想的考研参考教材。　　本书系统地介绍了冯.诺依曼模型单处理器计算机系统中各部件的组成结构和工作原理。全书共分7章，内容包括：计算机系统概述、数据的表示与运算、存储系统、指令系统、中央处理器、总线及I／O系统，涵盖了全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术联考大纲的全部内容。本书突出整机概念，注重知识点融合，强调部件工作原理与硬件组织相结合，通过性能分析与优化设计来加深对基本原理的理解与掌握。　　本书既适合讲授、又适合自学，可作为高等院校计算机及相关专业学生的教材，或计算机专业研究生入学统考的复习用书，也可作为计算机领域科技人员的参考书。