计算机组成原理与系统结构

第1章 计算机系统概论

1.1 计算机的发展

1.2 计算机的硬件组成

1.2.1 计算机的硬件框图

1.2.2 计算机系统的主要技术指标

1.3 计算机系统的层次结构

1.3.1 计算机硬件

1.3.2 计算机软件

1.3.3 计算机系统的层次结构简介

1.3.4 计算机工作过程

1.3.5 计算机组成与计算机系统结构的关系

1.4 系统结构的发展

本章小结

习题

第2章 运算方法与运算器

2.1 数据的表示方法

2.1 进位计数制及其相互转换

2.1.2 真值和机器数

2.1.3 十进制数的二进制编码

2.1.4 字符和字符串

2.2 数的定点表示和浮点表示

2.2.1 定点数

2.2.2 浮点数

2.3 定点数的移位运算

2.4 定点数的加减运算

2.4.1 补码的加减运算及溢出判断

2.4.2 移码的加减运算及溢出判断

2.5 加法器和算术逻辑单元

2.5.1 加法器

2.5.2 算术逻辑单元

2.6 定点乘法运算

2.6.1 定点原码一位乘

2.6.2 补码一位乘

2.6.3 原码两位乘

2.6.4 补码两位乘

2.6.5 阵列乘法器

2.7 定点除法运算

2.7.1 原码一位除

2.7.2 补码一位除

2.8 浮点运算

2.8.1 浮点数的加减法运算

2.8.2 浮点数的乘除法运算

2.9 运算器的基本结构

2.9.1 定点运算部件

2.9.2 浮点运算部件

2.9.3 定点运算器的基本结构

2.10 数据校验码

2.10.1 基本概念

2.10.2 奇偶校验码

2.10.3 海明校验码

2.10.4 循环冗余校验码

本章小结

习题

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 主存储器的主要性能指标

3.1.3 存储系统的层次结构

3.2 主存储器

3.2.1 静态存储器

3.2.2 动态存储器

3.2.3 RAM芯片实例

3.2.4 存储控制

3.2.5 DRAM与SRAM的比较

3.3 导体存储器的容量扩展

3.4 双端口存储器和多体交叉存储器

3.4.1 双端口存储器

3.4.2 多体交叉存储器

3.5 高速缓冲存储器

3.5.1 Cache的基本工作原理

3.5.2 Cache地址映像

3.5.3 Cache替换算法

3.5.4 Cache性能分析

3.6 虚拟存储器

3.6.1 虚拟存储器概述

3.6.2 页式虚拟存储器

3.6.3 段页式虚拟存储器

3.6.4 虚拟存储器工作的全过程

3.6.5 存储管理部件

3.7 三级存储系统

3.7.1 三级存储系统地址变换

3.7.2 全Cache技术

本章小结

习题

第4章 指令系统

4.1 指令的组成

4.2 寻址技术

4.2.1 立即数寻址方式

4.2.2 寄存器寻址方式

4.2.3 直接寻址方式

4.2.4 间接寻址方式

4.2.5 基址寻址方式

4.2.6 变址寻址方式

4.2.7 相对寻址方式

4.2.8 堆栈寻址方式

4.3 指令的格式设计

4.3.1 操作码的编码方式

4.3.2 地址码的编码设计

4.4 指令系统的功能

4.4.1 基本指令系统

4.4.2 复杂指令系统

4.4.3 精简指令系统

本章小结

习题

第5章 中央处理器

5.1 CPU的功能和基本结构

5.1.1 CPU的功能

5.1.2 CPI.J的组成

5.1.3 CPIJ中的主要寄存器

5.1.4 CPIJ的基本模型

5.2 控制器的功能和组成

5.2.1 指令的执行步骤

5.2.2 控制器的功能

5.2.3 控制器的组成

5.2.4 控制器的硬件实现

5.3 时序系统与控制方式

5.3.1 指令周期和机器周期

5.3.2 节 拍和脉冲

5.3.3 多级时序系统

5.3.4 控制器的控制方式

5.4 数据通路

5.4.1 数据通路的概念

5.4.2 数据通路的操作

5.5 微程序控制器

5.5.1 微程序控制器的基本概念

5.5.2 实现微程序控制的基本原理

5.5.3 微程序控制器

5.6 微程序设计技术

5.6.1 微命令的编码方式

5.6.2 微地址的形成方式

5.6.3 微指令格式设计

5.6.4 动态微程序设计

5.6.5 微指令的执行方式

5.7 硬布线控制器

本章小结

习题

第6章 输入输出系统

6.1 I／O接口

6.1.1 I／O接口的特点、分类、基本功能与结构

6.1.2 I／O端口及其编址

6.1.3 I／O设备数据传送控制方式

6.2 程序直接控制方式

6.3 程序中断方式

6.3.1 中断的基本概念

6.3.2 中断处理

6.3.3 中断判优

6.3.4 中断向量的形成

6.4 DMA方式

6.4.1 DMA的工作方式

6.4.2 DMA控制器的功能与组成

6.4.3 DMA数据传送过程

6.4.4 DMA接口与系统的连接方式

6.4.5 DMA小结

6.5 通道控制与外围处理机方式

6.5.1 通道的类型

6.5.2 通道型I／O处理机和外围处理机

6.6 总线

6.6.1 总线的基本概念

6.6.2 总线的分类

6.6.3 总线标准

6.6.4 总线仲裁

6.6.5 系统总线的信号组成

6.6.6 总线的性能指标

6.6.7 总线操作和定时

6.7 I／O设备

6.7.1 概述

6.7.2 输入设备

6.7.3 输出设备

6.7.4 外存储器

本章小结

习题

第7章 计算机系统结构

7.1 计算机系统结构概论

7.1.1 计算机系统结构定义

7.1.2 计算机系统结构的F1ynn分类

7.1.3 计算机系统结构的发展

7.2 计算机系统结构设计

7.2.1 计算机系统结构设计的主要任务

7.2.2 计算机系统结构设计的主要方法

7.2.3 计算机系统结构设计的定量原理

7.2.4 计算机系统结构设计的性能指标

7.2.5 计算机系统结构设计中的并行处理技术

7.3 标量处理机

7.3.1 指令的重叠执行方式

7.3.2 先行控制方式的原理和结构

7.4 流水线处理机

7.4.1 流水线工作原理

7.4.2 流水线的分类

7.4.3 线性流水线的性能分析

7.5 超标量处理机和超流水线处理机

7.5.1 超标量处理机

7.5.2 超流水线处理机

7.5.3 超标量超流水线处理机

7.6 阵列处理机

7.7 向量处理机

7.7.1 向量的处理方式

7.7.2 向量处理机的结构

7.8 多处理机

7.8.1 两种多处理机结构

7.8.2 多处理机中的Cache一致性

7.9 机群系统

7.9.1 机群的基本结构和特点

7.9.2 机群的分类

本章小结

习题

参考文献

本书是为工科计算机类本科生学习“计算机组成原理与系统结构”课程而编写的教材。本书共分7章，分别是计算机系统概论、运算方法与运算器、存储系统、指令系统、中央处理器、输入输出系统和计算机系统结构。书中各章节的内容紧扣计算机专业基础综合科目考研大纲要求，涵盖相应的考试知识点，且各章都配有小结和习题，帮助读者归纳掌握各章节的内容。本书可作为高等院校计算机等各专业的教材，也可作为有关的工程技术人员的参考用书。

可作为高等院校计算机等各专业的教材，也可作为有关的工程技术人员的参考用书。