計算機組成原理

內(nèi)容概要

　　《國家精品課程主講教材：計算機組成原理》為教育部高等理工教育教學改革與實踐項目研究成果《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)核心課程教學實施方案》規(guī)劃教材。作者將多年來在清華大學主持建設“計算機組成原理”國家精品課程、研制和建設豐富教學資源所取得的成果和心得體會反映到教材中，突出變革教學理念，強化教學實踐環(huán)節(jié)是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要途徑。《國家精品課程主講教材：計算機組成原理》充分考慮全國碩士研究生入學統(tǒng)一考試大綱的有關(guān)規(guī)定，核心內(nèi)容圍繞如何理解和構(gòu)建一臺簡單的計算機硬件系統(tǒng)來安排，全面而比較系統(tǒng)地講解了計算機組成的原理知識和內(nèi)部運行機制。在知識層次方面，將主要教學內(nèi)容按照基本通用原理、簡明原理示例、典型產(chǎn)品現(xiàn)狀這樣3個層次來逐層講解?！秶揖氛n程主講教材：計算機組成原理》以知識、能力和素質(zhì)的全面訓練為目標，將先進性、實用性和可讀性融為一體。教材綱目清楚，重點突出，深入淺出，便于自學。每章有小結(jié)，章章有習題，還有配套的實驗指導書。

作者簡介

王誠，男，1940年生，清華大學計算機系教授。除1973——1975年到法國進修外，其余時間均在校從事計算機硬、軟件的科研和教學工作?？蒲蟹较蛑饕谟嬎銠C系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡和分布式信息系統(tǒng)領(lǐng)域，先后主持或承擔過近20項國家、部委、省市級的攻關(guān)課題和橫向科研課題。在科研工作中，主持并參加的“全國普通高校招生網(wǎng)上錄取系統(tǒng)”和“全國成人高校招生網(wǎng)上錄取系統(tǒng)”兩項課題實現(xiàn)了高考招生錄取手段的巨大變革，產(chǎn)生了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。在教學工作中，先后承擔過多門專業(yè)課程的主講任務，“計算機組成原理”課程2004年被評為國家精品課程，獲北京市高等教育教學成果一等獎。出版教材14本，其中有2本獲部委級優(yōu)秀教材獎，多本教材被評為北京市精品教材、“十五”和“十一五”國家級規(guī)劃教材。在計算機組成原理課程的教學過程中，堅持把主教材和實驗指導書編寫、教學實驗設備研制與配備、電子版的教學課件設計與制作等綜合考慮，整體安排，注重理論和實踐的統(tǒng)一，強調(diào)在傳授知識的同時，還必須加強學生的創(chuàng)新意識和提高學生的開創(chuàng)能力，初步形成了一套比較新的課程教學改革的思路。

書籍目錄

第一章 計算機系統(tǒng)概述1.1 計算機系統(tǒng)的基本組成及其層次結(jié)構(gòu)1.2 計算機硬件的五個功能部件及其功能1.3 計算機系統(tǒng)主要的技術(shù)與性能指標1.4 計算機的體系結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)概述1.5 計算機發(fā)展進步、分類和拓展應用的進程1.6 本章內(nèi)容小結(jié)和學習方法建議習題1第二章 數(shù)字電路基礎(chǔ)及其在計算機中的基本應用2.1 數(shù)字電路的基本元件2.1.1 二極管與三極管2.1.2 應用案例2.2 數(shù)字電路基礎(chǔ)及其相關(guān)處理方法2.2.1 三種基本邏輯關(guān)系2.2.2 邏輯函數(shù)及其描述方法2.2.3 邏輯函數(shù)的特性、規(guī)則與應用2.3 組合邏輯電路及時序邏輯電路的應用2.3.1 常用邏輯門器件2.3.2 組合邏輯電路的應用案例2.3.3 觸發(fā)器2.3.4 存儲器芯片簡介2.3.5 時序邏輯電路的應用案例2.4 現(xiàn)場可編程邏輯器件及其應用2.4.1 現(xiàn)場可編程器件概述2.4.2 cPLD和FPGA應用案例2.4.3 現(xiàn)場可編程器件應用案例2.5 本章內(nèi)容小結(jié)和學習方法建議習題2第三章 數(shù)據(jù)表示、運算算法和線路實現(xiàn)3.1 數(shù)字化信息編碼的概念和二進制編碼知識3.1.1 數(shù)字化信息編碼的概念3.1.2 二進制編碼和碼制轉(zhuǎn)換3.1.3 檢錯／糾錯碼3.2 數(shù)據(jù)表示——常用的信息編碼3.2.1 邏輯類型數(shù)據(jù)的表示3.2.2 字符類型數(shù)據(jù)的表示3.2.3 多媒體信息編碼3.2.4 數(shù)值類型數(shù)據(jù)的表示3.3 二進制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運算算法3.3.1 原碼、反碼、補碼的定義3.3.2 補碼加、減運算規(guī)則和電路實現(xiàn)3.3.3 原碼一位乘法、除法的實現(xiàn)方案3.3.4 實現(xiàn)乘法、除法的其他方案3.4 本章內(nèi)容小結(jié)和學習方法建議習題3第四章 運算器4.1 算術(shù)邏輯部件的功能設計與線路實現(xiàn)4.2 定點運算器4.2.1 定點運算器的功能、組成與控制概述4.2.2 運算器芯片Am2901實例與使用4.2.3 簡化TEC.-2000計算機的定點運算器4.2.4 MIPS多周期CPU系統(tǒng)運算器的組成、功能與實現(xiàn)4.3 浮點運算和浮點運算器4.3.1 浮點數(shù)的運算規(guī)則4.3.2 浮點運算器舉例4.4 本章內(nèi)容小結(jié)和學習方法建議習題4第五章 指令系統(tǒng)和匯編語言程序設計5.1 指令格式和指令系統(tǒng)概述5.1.1 指令的定義和指令格式5.1.2 操作碼的組織與編碼5.1.3 有關(guān)操作數(shù)的類型、個數(shù)、來源、去向和地址安排5.1.4 指令的分類5.1.5 指令周期及其對計算機性能和硬件結(jié)構(gòu)的影響5.2 基本尋址方式概述5.3 指令系統(tǒng)舉例5.3.1 PentiumⅡ計算機的指令系統(tǒng)5.3.2 PDP2計算機的指令系統(tǒng)5.3.3 TEC-2000計算機的指令系統(tǒng)5.3.4 MIPS32計算機的指令系統(tǒng)5.3.5 MIPSl6e計算機的指令系統(tǒng)5.4 MIPSl6e計算機的匯編語言程序設計5.4.1 匯編語言及其程序設計中的有關(guān)概念5.4.2 MIPSl6e計算機的匯編語言程序設計舉例5.5 本章內(nèi)容小結(jié)和學習方法建議習題5第六章 控制器6.1 控制器的功能與組成概述6.2 硬連線控制器6.2.1 硬連線控制器的組成和運行原理簡介6.2.2 MIPS32計算機的控制器簡介6.2.3 TEC-2000和TH-FPGA教學計算機控制器概述6.2.4 MIPS16e計算機控制器部件的組成與設計6.3 微程序控制器部件……第七章 存儲器系統(tǒng)及其層次結(jié)構(gòu)第八章 輸入輸出設備和I/O系統(tǒng)第九章 并行計算機體系結(jié)構(gòu)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：從制作計算機所使用的元器件的不同來看，計算機的發(fā)展依次經(jīng)歷了電子管時代、晶體管時代、中小規(guī)模集成電路時代、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代等幾個不同的發(fā)展階段。（1）電子管計算機時代。電子管，是封裝在玻璃外殼內(nèi)的一種電真空器件，用它可以設計出實現(xiàn)反相功能的反相器線路，在此基礎(chǔ)上，再實現(xiàn)計算機中的全部組合邏輯線路，諸如加法器、譯碼器等線路，以及觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等各種時序邏輯線路。這一時期的計算機是用分立的元器件實現(xiàn)的，最早的一臺電子管計算機，采用了18000多個電子管、1500多個繼電器，體積龐大，耗電和發(fā)熱量也很大，價格極高，但所實現(xiàn)的處理功能卻相對較低，每秒可以完成5000次十進制加法運算，連存儲器都沒有，它的程序是通過插線開關(guān)來實現(xiàn)的。電子管計算機可靠性較差，應用范圍也很窄。稍后，形成了存儲程序計算機的概念，并用磁芯構(gòu)建了計算機的存儲器，程序、數(shù)據(jù)的輸入和輸出也可以通過紙帶穿孔機設備、卡片機設備等完成。還制作出用于保存數(shù)據(jù)的磁帶、磁鼓等外存儲器設備，計算機開始進入了商業(yè)性應用階段。

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《計算機組成原理》特色：《計算機組成原理》為教育部高等理工教育教學改革與實踐項目研究成果《高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)核心課程教學實施方案》規(guī)劃教材。作者將多年來在清華大學主持建設“計算機組成原理”國家精品課程、研制和建設豐富教學資源所取得的成果和心得體會反映到教材中，突出變革教學理念，強化教學實踐環(huán)節(jié)是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的重要途徑?！队嬎銠C組成原理》充分考慮全國碩士研究生入學統(tǒng)一考試大綱的有關(guān)規(guī)定，核心內(nèi)容圍繞如何理解和構(gòu)建一臺簡單的計算機硬件系統(tǒng)來安排，全面而比較系統(tǒng)地講解了計算機組成的原理知識和內(nèi)部運行機制。在知識層次方面，將主要教學內(nèi)容按照基本通用原理、簡明原理示例、典型產(chǎn)品現(xiàn)狀這樣3個層次來逐層講解。《計算機組成原理》以知識、能力和素質(zhì)的全面訓練為目標，將先進性、實用性和可讀性融為一體。教材綱目清楚，重點突出，深入淺出，便于自學。每章有小結(jié)，章章有習題，還有配套的實驗指導書。

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