计算机组成原理

前言

教学建议

第1章 计算机系统概述

1.1 计算机发展历程

1.1.1 古代计算阶段

1.1.2 现代计算阶段

1.2 计算机层次结构

1.2.1 计算机硬件基本组成及特点

1.2.2 计算机的软件及其分类

1.2.3 计算机系统的层次结构

1.3 计算机的分类及应用

1.3.1 计算机的分类

1.3.2 计算机的应用领域

1.4 计算机性能指标

习题1

第2章 计算机中数据信息的表示和运算

2.1 数制与编码

2.1.1 进位计数制及其转换

2.1.2 数值数据的编码与表示

2.1.3 校验码

2.2 定点数的表示和运算

2.2.1 定点数的表示

2.2.2 定点数的运算

2.3 浮点数的表示和运算

2.3.1 浮点数的表示

2.3.2 浮点数的运算

2.4 算术逻辑单元ALU

2.4.1 串行进位加法器和并行进位加法器

2.4.2 多功能算术逻辑部件的结构

习题2

第3章 存储系统

3.1 存储系统概述

3.1.1 存储器的性能指标

3.1.2 存储器分类

3.1.3 存储系统的层次化结构

3.2 主存储器

3.2.1 主存储器概述

3.2.2 半导体随机存取存储器RAM

3.2.3 半导体只读存储器ROM

3.2.4 主存容量的扩展方式

3.3 高速缓冲存储器Cache

3.3.1 Cache的组成原理

3.3.2 Cache的地址映像方式

3.3.3 Cache的替换算法

3.3.4 Cache的更新(写)策略

3.3.5 分体存储体系结构(哈佛体系结构)

3.4 其他形式的高速存储器

3.4.1 双端口存储器

3.4.2 多模块交叉形式存储器

3.4.3 相联存储器

3.5 虚拟存储器系统

3.5.1 虚拟存储器概述

3.5.2 虚拟存储器的管理方式与存储保护

3.5.3 虚拟存储器的工作过程

3.6 辅助存储器

3.6.1 辅助存储器概述

3.6.2 磁表面存储器

3.6.3 光盘存储器

3.6.4 U盘存储器

习题3

第4章 指令系统

4.1 指令系统概述

4.1.1 指令与指令系统

4.1.2 指令系统的性能要求

4.2 指令格式

4.2.1 地址码字段的格式

4.2.2 操作码字段的格式

4.2.3 数据在存储器中的存放方式

4.3 寻址方式

4.3.1 立即数寻址

4.3.2 寄存器寻址

4.3.3 直接寻址

4.3.4 寄存器间接寻址

4.3.5 存储器间接寻址

4.3.6 变址寻址

4.3.7 基址寻址

4.3.8 相对寻址

4.3.9 堆栈寻址

4.4 指令的类型

4.4.1 数据传送类指令

4.4.2 算术／逻辑运算类指令

4.4.3 程序控制类指令

4.4.4 输入／输出类指令

4.4.5 其他指令

4.5 指令格式举例

4.6 常用指令系统

4.6.1 复杂指令系统计算机

4.6.2 精简指令系统计算机

习题4

第5章 中央处理单元OPU

5.1 CPU的功能和基本结构

5.1.1 CPU的功能和性能

5.1.2 CPU的基本组成结构

5.1.3 时序系统和时序控制方式

5.2 指令的执行过程

5.2.1 概述

5.2.2 具体执行过程

5.3 控制器的组成和工作原理

5.3.1 控制器概述

5.3.2 微程序控制器

5.3.3 组合逻辑控制器

5.4 指令流水线

5.4.1 指令流水线概述

5.4.2 流水线基本工作原理

5.4.3 流水线中的相关问题

5.4.4 超标量流水线技术

习题5

第6章 总线

6.1 总线概述

6.1.1 总线的基本概念

6.1.2 系统总线的结构

6.1.3 总线的主要性能指标

6.1.4 典型的总线标准

6.2 总线信息传输

6.2.1 总线的操作

6.2.2 信息传输方式

6.2.3 总线定时方式

6.3 总线仲裁

6.3.1 总线仲裁的概念

6.3.2 总线仲裁方式

习题6

第7章 输入／输出系统

7.1 外围设备

7.1.1 输入／输出设备概述

7.1.2 常用输入设备

7.1.3 常用输出设备

7.2 输入／输出接口

7.2.1 I／O接口的基本功能

7.2.2 I／O接口电路的分类与基本组成

7.2.3 I／O端口的编址方式

7.3 输入／输出信息传送控制方式

7.3.1 程序直接传送方式

7.3.2 程序中断传送方式

7.3.3 直接存储器存取(DMA)方式

7.3.4 I／O通道控制方式和外围

处理机方式

习题7

习题答案

参考文献

《计算机组成原理》以全国硕士研究生入学统一考试中“计算机组成原理”综合考试大纲为依据，同时在参考大量国内外教科书、文献的基础上结合作者多年的教学经验编写而成。全书概念清晰、通俗易懂、实例丰富，涵盖了计算机组成原理的基本内容并增加了一些当前计算机系统结构技术发展的新内容。《计算机组成原理》特色如下：·全面覆盖考研大纲要求的内容，重点突出，力求讲解的内容与考研的具体要求紧密结合。·基础与应用并重，理论联系实际，便于读者系统掌握计算机组成原理的、基本概念、基本原理和基本方法。·每章末提供大量典型习题，并配有部分答案，便于读者巩固所学知识。·为教师提供配套的教学课件，有需要者可登录华章网站下载。《计算机组成原理》既可以作为高等学校计算机及相关专业的“计算机组成原理”课程教材、计算机专业研究生入学考试的复习用书，也可以作为成人自学考试用书。《计算机组成原理》按照教育部考试中心颁发的“全国计算机学科专业基础综合考试大纲”的要求，系统介绍了计算机单机系统的组成结构和工作原理。《计算机组成原理》分为7章，主要内容包括：计算机系统概述、计算机中数据信息的表示和运算、存储系统、指令系统、中央处理单元CPU、总线、输入／输出系统。《计算机组成原理》内容充实而又力求精练、重点突出，体现出基础性、时代性和系统性的特色。书中概念清晰、语言通俗易懂、实例丰富，涵盖了计算机组成原理的基本内容并增加了一些当前计算机系统结构技术发展的新内容。每章都提供了大量典型的习题，并配有部分答案供读者练习和参考。《计算机组成原理》可作为高等院校计算机及相关专业的“计算机组成原理”课程教材、计算机专业研究生入学考试的复习用书，也可以作为成人自学考试用书。