计算机组成原理

第1章 概论. 1

1.1 计算机的发展与应用 1

1.1.1 计算机的发展简史 2

1.1.2 计算机的特点 3

1.1.3 计算机的应用 4

1.2 计算机系统的组成 5

1.2.1 计算机的硬件系统 5

1.2.2 计算机的软件系统 8

1.2.3 计算机系统的层次结构 10

1.3 计算机的分类和性能指标 12

1.3.1 计算机的分类 12

1.3.2 计算机的性能指标 12

1.4 多媒体技术 13

1.5 本章小结 14

1.6 习题 15

第2章 计算机中的数据表示 17

2.1 数据、信息和媒体 18

2.1.1 数据 18

2.1.2 信息 19

2.1.3 媒体 19

.2.1.4 数字化信息编码 19

2.2 进位计数制 20

2.2.1 进位基数和位的权数 21

2.2.2 二进制数制 21

2.2.3 八进制数制 22

2.2.4 十六进制数制 22

2.2.5 数制之间的相互转换 22

2.3 定点数和浮点数 26

2.3.1 定点数表示法 26

2.3.2 浮点数表示法 26

2.3.3 定点数表示法和浮点数表示法的比较 27

2.3.4 计算机中数的表示单位和机器字长 28

2.4 带符号数的表示方法 29

2.4.1 机器数的原码表示法 29

2.4.2 机器数的补码表示法 30

2.4.3 机器数的反码表示法 36

2.4.4 机器数的移码表示法 37

2.4.5 各种编码的比较 38

2.5 十进制数据表示 38

2.5.1 二－十进制编码原理 39

2.5.2 二－十进制有权码 39

2.5.3 二－十进制无权码 40

2.6 字符编码 41

2.6.1 ascii码 41

2.6.2 ebcdic码 43

2.6.3 汉字的表示 43

2.7 数据校验码 43

2.7.1 奇偶校验码 44

2.7.2 海明校验码 44

2.7.3 循环冗余校验码 47

2.8 本章小结 50

2.9 习题 50

第3章 运算方法和运算器 53

3.1 定点数的加减运算 53

3.1.1 补码加减运算规则 53

3.1.2 基本的二进制加法/减法器 54

3.1.3 加法运算及其加速方法 57

3.2 定点乘法运算 61

3.2.1 原码一位乘法 61

3.2.2 补码一位乘法 64

3.3 定点除法运算 66

3.3.1 原码一位除法 66

3.3.2 补码一位除法 70

3.4 定点运算器的组成和结构 71

3.4.1 运算器与其他部件的关系 71

3.4.2 定点运算器的功能和组成 72

3.5 浮点算术运算方法和浮点运算器 78

3.5.1 浮点算术运算方法 78

3.5.2 浮点运算器 83

3.6 本章小结 83

3.7 习题 84

第4章 存储器及存储系统 87

4.1 存储器概述 87

4.1.1 存储器的分类 89

4.1.2 存储器的分级结构 91

4.2 主存储器 93

4.2.1 主存储器技术指标 93

4.2.2 主存储器基本组成 95

4.2.3 主存储器基本操作 96

4.3 半导体存储器芯片 97

4.3.1 静态mos存储器 97

4.3.2 动态mos存储器 102

4.3.3 半导体只读存储器 105

4.4 主存储器组织 110

4.4.1 存储器与中央处理器的连接 110

4.4.2 高速缓冲存储器 114

4.4.3 多体交叉存储器 119

4.4.4 虚拟存储器 121

4.5 存储保护 127

4.5.1 存储区域保护 128

4.5.2 访问方式保护 129

4.6 本章小结 129

4.7 习题 130

第5章 指令系统 135

5.1 计算机指令系统的发展与性能 135

5.1.1 指令系统的发展 135

5.1.2 指令系统的性能要求 137

5.2 指令的格式 138

5.2.1 指令操作码与地址码 138

5.2.2 指令字长与扩展方法 141

5.3 寻址方式 143

5.4 指令的分类与高级语言 150

5.4.1 指令系统的分类 150

5.4.2 指令系统与高级语言 153

5.5 典型指令系统 154

5.5.1 pdp-11和vax-11指令系统 154

5.5.2 tec-2指令系统 157

5.6 本章小结 161

5.7 习题 162

第6章 中央处理器 167

6.1 中央处理器的总体结构 167

6.1.1 中央处理器的功能与组成 167

6.1.2 操作控制器与时序产生器 171

6.2 指令的执行与时序产生器 171

6.2.1 指令周期 171

6.2.2 时序产生器 180

6.2.3 cpu的控制方式 182

6.3 微程序设计技术与微程序控制器 183

6.3.1 微程序设计技术.. 183

6.3.2 微程序控制器 190

6.4 硬布线控制器与门阵列控制器 192

6.4.1 硬布线控制器 192

6.4.2 pla逻辑控制原理 193

6.5 cpu新技术 194

6.5.1 流水线工作原理 194

6.5.2 risc结构 198

6.5.3 奔腾cpu 199

6.6 本章小结 201

6.7 习题 202

第7章 系统总线 207

7.1 系统总线的结构 207

7.1.1 总线的基本概念 207

7.1.2 总线的连接方式 210

7.2 总线的控制、数据传输和接口 214

7.2.1 总线的控制 214

7.2.2 总线的数据传输方式 218

7.2.3 总线的接口 219

7.3 常用总线举例 221

7.3.1 isa总线 221

7.3.2 eisa总线 221

7.3.3 vl总线(vesa总线) 222

7.3.4 pci总线 222

7.3.5 usb总线 226

7.3.6 futurebus总线 227

7.4 本章小结 228

7.5 习题 229

第8章 输入输出系统 231

8.1 信息交换的控制方式 232

8.1.1 外部设备与主机的连接方式 232

8.1.2 外部设备的编址方式 233

8.1.3 i/o组织与外设接口 234

8.2 程序查询方式 237

8.2.1 程序查询输入输出方式 237

8.2.2 程序查询方式的接口 238

8.3 程序中断方式 238

8.3.1 中断的基本概念 239

8.3.2 cpu响应中断的条件 240

8.3.3 中断处理 243

8.3.4 单级中断与多级中断 244

8.3.5 程序中断方式的基本接口 248

8.4 dma方式 249

8.4.1 dma的基本概念 249

8.4.2 dma传输方式 250

8.4.3 基本的dma控制器 252

8.4.4 选择型和多路型dma控制器 255

8.5 i/o通道方式 256

8.5.1 通道的基本概念 256

8.5.2 通道的类型 258

8.6 本章小结 260

8.7 习题 261

第9章 计算机外部设备 264

9.1 计算机外部设备概述 264

9.1.1 外部设备的一般功能及分类 265

9.1.2 外部设备的特点 267

9.2 输入设备 267

9.2.1 键盘 267

9.2.2 鼠标 268

9.2.3 扫描仪 268

9.2.4 数码相机 270

9.3 打印输出设备 272

9.3.1 点阵针式打印机 272

9.3.2 激光打印机 274

9.3.3 喷墨打印机 276

9.4 显示设备 277

9.4.1 crt显示器 279

9.4.2 液晶显示设备 286

9.5 磁表面存储器 288

9.5.1 磁记录原理与记录方式 289

9.5.2 软磁盘存储器 294

9.5.3 硬盘存储器 298

9.6 光盘存储器 304

9.6.1 光盘存储器类型 304

9.6.2 只读型光盘存储器 305

9.6.3 一次写入型光盘存储器 307

9.6.4 磁光盘存储器 307

9.7 通信与网络设备 308

9.7.1 调制解调器 308

9.7.2 网络接口卡 310

9.7.3 网络互联设备 311

9.8 本章小结 312

9.9 习题 313

第10章 计算机系统 317

10.1 计算机系统基本知识 317

10.1.1 计算机系统结构定义 318

10.1.2 计算机组成与实现 318

10.1.3 计算机系统的分类 319

10.1.4 如何提高计算机系统的运算速度 320

10.1.5 开放系统 320

10.2 向量处理机 321

10.2.1 巨型计算机 322

10.2.2 向量协处理机 323

10.3 阵列处理机和多处理机系统 323

10.3.1 并行性概念 324

10.3.2 阵列处理机系统 324

10.3.3 多处理机系统 326

10.4 精简指令系统计算机 330

10.4.1 risc的发展背景 330

10.4.2 risc的特点 331

10.4.3 risc的组织结构 333

10.5 超级标量、超级流水线处理机 335

10.5.1 超级标量处理机 336

10.5.2 超级流水线处理机 337

10.5.3 超长指令字处理机 337

10.6 微型计算机 337

10.7 新一代计算机 340

10.7.1 生物计算机 340

10.7.2 超导计算机 341

10.7.3 量子计算机 342

10.7.4 纳米计算机 342

10.7.5 光计算机 344

10.8 本章小结 345

10.9 习题 346

参考文献... 348