計(jì)算機(jī)組成原理

前言

　　本書基本定位在普通高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)需求，同時(shí)兼顧大專、高職層次計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)需要。本書遵照“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)大綱的規(guī)定，圍繞如何理解和構(gòu)建一臺簡單的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)來安排，全面而比較系統(tǒng)地講解了計(jì)算機(jī)組成的原理知識和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。作為課程的預(yù)備性知識，本書提供了數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容；作為補(bǔ)充性知識，本書給出了指令流水線、并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念和基礎(chǔ)知識，以便更好地適應(yīng)不同院校的不同培養(yǎng)目標(biāo)和各有特色的課程安排?！　≡诰帉戇^程中，本著突出基本原理知識學(xué)習(xí)、加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，堅(jiān)持力求知識深淺適度，敘述簡練清晰的處理原則，作者把多年來在清華大學(xué)主持建設(shè)“計(jì)算機(jī)組成原理”國家級精品課程、研制和建設(shè)豐富的教學(xué)資源所取得的成果和心得體會充分反映到本書中，把變革教學(xué)理念和多年的教學(xué)實(shí)踐結(jié)合在一起是本書的第1個(gè)特點(diǎn)?！　≡谥R層次方面，把主要的教學(xué)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3個(gè)層次逐層講解?；就ㄓ迷硎腔A(chǔ)，是學(xué)習(xí)與理解計(jì)算機(jī)組成與運(yùn)行機(jī)制的核心知識，其特點(diǎn)是穩(wěn)定性（不隨時(shí)間變遷而改變）和通用性（不隨具體機(jī)型而變化），是必須掌握的部分。這部分內(nèi)容強(qiáng)調(diào)知識的基礎(chǔ)性原理，所用文字并不多，是容易學(xué)懂的。問題是沒有一臺實(shí)際的計(jì)算機(jī)是完全遵照基本原理來實(shí)現(xiàn)的。換句話說，要把原理轉(zhuǎn)化成真實(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還有許多的技術(shù)與工程、性能價(jià)格比的平衡關(guān)系等問題需要解決。在簡明原理示例這個(gè)層次，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用學(xué)習(xí)到的基本原理知識，學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一臺硬軟件基本完整、實(shí)現(xiàn)簡單（易懂、價(jià)廉）、但不一定是最理想（不追求更完備的性能、更好的實(shí)用價(jià)值）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方法，增加對所學(xué)知識的理解深度和應(yīng)用能力，做到把學(xué)習(xí)知識和增長能力結(jié)合起來。在典型產(chǎn)品現(xiàn)狀這個(gè)層次，選擇某些典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)例，給出其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果及其外特性，體現(xiàn)用到的基本原理，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要了解計(jì)算機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平和發(fā)展現(xiàn)狀。提供這樣3個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容是本書的第2個(gè)特點(diǎn)。

內(nèi)容概要

本書共分9章。第1章介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，第2章介紹數(shù)字電路基礎(chǔ)和常規(guī)器件選用實(shí)例，第3～8章是計(jì)算機(jī)組成原理的主體內(nèi)容，包括運(yùn)算器部件、指令系統(tǒng)、控制器部件、存儲器系統(tǒng)和輸入/輸出系統(tǒng)等；第9章是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的人門性知識．本書配有電子教案，讀者可登錄機(jī)工教材網(wǎng)（httP：//www empedu.com）進(jìn)行下載。　　本書可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)組成原理課程的教材，也可作為大專或高職層次的計(jì)算機(jī)專業(yè)教材，還可作為從事計(jì)算機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)的生產(chǎn)、科研人員的參考用書。

書籍目錄

出版說明前言第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)  1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成及其層次結(jié)構(gòu)  1.2 計(jì)箅機(jī)硬件的5個(gè)功能部件及其功能  1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要的技術(shù)與性能指標(biāo)  1.4 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)概述  1.5 計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)步、分類與拓展應(yīng)用的進(jìn)程  1.6 本章小結(jié)  1.7 習(xí)題與思考題第2章 數(shù)字電路基礎(chǔ)和常規(guī)器件選用實(shí)例　2.1 數(shù)字電路基礎(chǔ)　2.2 基本邏輯門和布爾代數(shù)知識基礎(chǔ)　2.3 組合邏輯電路及其應(yīng)用　2.4 時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用　2.5 現(xiàn)場可編程邏輯器件及其應(yīng)用第3章 數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算方法  3.1 數(shù)字化信息編碼的概念和二進(jìn)制編碼知識  3.2 數(shù)據(jù)表示——常用的信息編碼  3.3 二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運(yùn)算算法  3.4 本章小結(jié)  3.5 習(xí)題與崽考題第4章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件　4.1 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的線路實(shí)現(xiàn)　4.2 計(jì)算機(jī)的定點(diǎn)運(yùn)算器　4.3 浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算器　4.4 提高運(yùn)算器部件處理能力的可行途徑　4.5 本章小結(jié)　4.6 習(xí)題與崽考題第5章 指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)第6章 計(jì)算機(jī)的控制器部件第7章 多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)第8章 輸入/輸出設(shè)備和輸入/輸出系統(tǒng)第9章 并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)附錄 邏輯符號對照表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)　　本章首先介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和它的層次結(jié)構(gòu)，使讀者從層次的觀點(diǎn)，初步認(rèn)識計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與軟件的基本組成，重點(diǎn)集中到計(jì)算機(jī)硬件的5個(gè)功能部件各自分擔(dān)的功能及其相互的連接關(guān)系。接下來初步討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要的性能和技術(shù)指標(biāo)。之后對計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)的3部分知識，即計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說明，指明它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，幫助讀者把握學(xué)習(xí)本門課程的主脈絡(luò)。最后介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類和推廣應(yīng)用的狀況?！　”菊伦鳛閷W(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理課程的引導(dǎo)性提綱，講解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的某些基本概念和常用術(shù)語，希望讀者能夠從硬件和軟件、整機(jī)和部件、知識和能力等多種對應(yīng)關(guān)系的角度提高自己的學(xué)習(xí)質(zhì)量?！　?.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成及其層次結(jié)構(gòu)　　這里說的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Computer System），是指電子數(shù)字通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，三個(gè)定語各自表明了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)某一方面的特性?！半娮印币辉~表明使用電子線路（不同于機(jī)械、繼電器等）來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件的關(guān)鍵邏輯功能；“數(shù)字”一詞表明使用的電子線路是數(shù)字式電路（不同于模擬電路），運(yùn)算和處理的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制的離散數(shù)據(jù)（不同于連續(xù)的電壓或電流量）；“通用”一詞表明計(jì)算機(jī)本身的功能多樣（不是專用于某種特定功能），具有完成各種運(yùn)算或事物處理的能力。

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