計(jì)算機(jī)組成原理

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算機(jī)組成原理》按照教育部考試中心頒發(fā)的“全國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試大綱”的要求，系統(tǒng)介紹了計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理?！队?jì)算機(jī)組成原理》分為7章，主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示和運(yùn)算、存儲(chǔ)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理單元CPU、總線、輸入／輸出系統(tǒng)?！　　队?jì)算機(jī)組成原理》內(nèi)容充實(shí)而又力求精練、重點(diǎn)突出，體現(xiàn)出基礎(chǔ)性、時(shí)代性和系統(tǒng)性的特色。書中概念清晰、語(yǔ)言通俗易懂、實(shí)例豐富，涵蓋了計(jì)算機(jī)組成原理的基本內(nèi)容并增加了一些當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的新內(nèi)容。每章都提供了大量典型的習(xí)題，并配有部分答案供讀者練習(xí)和參考。　　《計(jì)算機(jī)組成原理》可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教材、計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生入學(xué)考試的復(fù)習(xí)用書，也可以作為成人自學(xué)考試用書。

書籍目錄

前言教學(xué)建議第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程1.1.1 古代計(jì)算階段1.1.2 現(xiàn)代計(jì)算階段1.2 計(jì)算機(jī)層次結(jié)構(gòu)1.2.1 計(jì)算機(jī)硬件基本組成及特點(diǎn)1.2.2 計(jì)算機(jī)的軟件及其分類1.2.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.3 計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用1.3.1 計(jì)算機(jī)的分類1.3.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1.4 計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)習(xí)題1第2章 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示和運(yùn)算2.1 數(shù)制與編碼2.1.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2.1.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼與表示2.1.3 校驗(yàn)碼2.2 定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算2.2.1 定點(diǎn)數(shù)的表示2.2.2 定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算2.3 浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算2.3.1 浮點(diǎn)數(shù)的表示2.3.2 浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算2.4 算術(shù)邏輯單元ALU2.4.1 串行進(jìn)位加法器和并行進(jìn)位加法器2.4.2 多功能算術(shù)邏輯部件的結(jié)構(gòu)習(xí)題2第3章 存儲(chǔ)系統(tǒng)3.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)概述3.1.1 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)3.1.2 存儲(chǔ)器分類3.1.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)3.2 主存儲(chǔ)器3.2.1 主存儲(chǔ)器概述3.2.2 半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM3.2.3 半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器ROM3.2.4 主存容量的擴(kuò)展方式3.3 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache3.3.1 Cache的組成原理3.3.2 Cache的地址映像方式3.3.3 Cache的替換算法3.3.4 Cache的更新(寫)策略3.3.5 分體存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)(哈佛體系結(jié)構(gòu))3.4 其他形式的高速存儲(chǔ)器3.4.1 雙端口存儲(chǔ)器3.4.2 多模塊交叉形式存儲(chǔ)器3.4.3 相聯(lián)存儲(chǔ)器3.5 虛擬存儲(chǔ)器系統(tǒng)3.5.1 虛擬存儲(chǔ)器概述3.5.2 虛擬存儲(chǔ)器的管理方式與存儲(chǔ)保護(hù)3.5.3 虛擬存儲(chǔ)器的工作過(guò)程3.6 輔助存儲(chǔ)器3.6.1 輔助存儲(chǔ)器概述3.6.2 磁表面存儲(chǔ)器3.6.3 光盤存儲(chǔ)器3.6.4 U盤存儲(chǔ)器習(xí)題3第4章 指令系統(tǒng)4.1 指令系統(tǒng)概述4.1.1 指令與指令系統(tǒng)4.1.2 指令系統(tǒng)的性能要求4.2 指令格式4.2.1 地址碼字段的格式4.2.2 操作碼字段的格式4.2.3 數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式4.3 尋址方式4.3.1 立即數(shù)尋址4.3.2 寄存器尋址4.3.3 直接尋址4.3.4 寄存器間接尋址4.3.5 存儲(chǔ)器間接尋址4.3.6 變址尋址4.3.7 基址尋址4.3.8 相對(duì)尋址4.3.9 堆棧尋址4.4 指令的類型4.4.1 數(shù)據(jù)傳送類指令4.4.2 算術(shù)／邏輯運(yùn)算類指令4.4.3 程序控制類指令4.4.4 輸入／輸出類指令4.4.5 其他指令4.5 指令格式舉例4.6 常用指令系統(tǒng)4.6.1 復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)4.6.2 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)習(xí)題4第5章 中央處理單元OPU5.1 CPU的功能和基本結(jié)構(gòu)5.1.1 CPU的功能和性能5.1.2 CPU的基本組成結(jié)構(gòu)5.1.3 時(shí)序系統(tǒng)和時(shí)序控制方式5.2 指令的執(zhí)行過(guò)程5.2.1 概述5.2.2 具體執(zhí)行過(guò)程5.3 控制器的組成和工作原理5.3.1 控制器概述5.3.2 微程序控制器5.3.3 組合邏輯控制器5.4 指令流水線5.4.1 指令流水線概述5.4.2 流水線基本工作原理5.4.3 流水線中的相關(guān)問(wèn)題5.4.4 超標(biāo)量流水線技術(shù)習(xí)題5第6章 總線6.1 總線概述6.1.1 總線的基本概念6.1.2 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)6.1.3 總線的主要性能指標(biāo)6.1.4 典型的總線標(biāo)準(zhǔn)6.2 總線信息傳輸6.2.1 總線的操作6.2.2 信息傳輸方式6.2.3 總線定時(shí)方式6.3 總線仲裁6.3.1 總線仲裁的概念6.3.2 總線仲裁方式習(xí)題6第7章 輸入／輸出系統(tǒng)7.1 外圍設(shè)備7.1.1 輸入／輸出設(shè)備概述7.1.2 常用輸入設(shè)備7.1.3 常用輸出設(shè)備7.2 輸入／輸出接口7.2.1 I／O接口的基本功能7.2.2 I／O接口電路的分類與基本組成7.2.3 I／O端口的編址方式7.3 輸入／輸出信息傳送控制方式7.3.1 程序直接傳送方式7.3.2 程序中斷傳送方式7.3.3 直接存儲(chǔ)器存取(DMA)方式7.3.4 I／O通道控制方式和外圍處理機(jī)方式習(xí)題7習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：計(jì)算機(jī)模型中的運(yùn)算器用來(lái)完成數(shù)據(jù)的暫存、變換、邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算功能?？刂破魍瓿蓪?duì)計(jì)算機(jī)各部件協(xié)同運(yùn)行的指揮控制，保證了指令按照預(yù)定次序、步驟執(zhí)行，并且能夠處理各種緊急事件。存儲(chǔ)器則是用來(lái)存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所要執(zhí)行的指令代碼和所需數(shù)據(jù)。輸入設(shè)備的主要功能是向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸送用戶操作指令、程序和數(shù)據(jù)。輸出設(shè)備則把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果輸出給用戶。輸入／輸出設(shè)備完成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)用戶的交流任務(wù)。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型體系結(jié)構(gòu)屬于典型的單指令流單數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下六個(gè)方面：1）計(jì)算機(jī)內(nèi)部以運(yùn)算器為中心，輸入／輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送都要途經(jīng)運(yùn)算器。同時(shí)，各部分的操作及其相互之間的聯(lián)系都要由控制器集中控制。2）采用存儲(chǔ)器程序原理，將程序和數(shù)據(jù)事先存放在存儲(chǔ)器中，運(yùn)行時(shí)順序取出指令一條條地執(zhí)行。存儲(chǔ)器按地址訪問(wèn)，它是一個(gè)順序、線性編址的一維空間，每個(gè)單元的位數(shù)是固定的。3）指令在存儲(chǔ)器中基本是按其執(zhí)行順序依次存儲(chǔ)，由指令計(jì)數(shù)器指明要執(zhí)行的指令在存儲(chǔ)器中的地址。一般情況下，每執(zhí)行完一條指令，指令計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加一個(gè)固定值，也可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果改變指令計(jì)數(shù)器的值來(lái)變更其執(zhí)行順序。4）指令由操作碼和地址碼兩部分組成。操作碼指明本指令的操作類型，地址碼指明本指令在存儲(chǔ)器中的地址。操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型由操作碼指明，操作數(shù)本身不能判定出它是何種數(shù)據(jù)類型。例如，是定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、雙精度數(shù)、邏輯數(shù)，還是字符串等。5）數(shù)據(jù)以二進(jìn)制編碼，并采用二進(jìn)制運(yùn)算。6）軟件與硬件完全分開(kāi)，硬件結(jié)構(gòu)采用固定性邏輯，依靠不同的軟件來(lái)適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。1.2.2 計(jì)算機(jī)的軟件及其分類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的資源分為兩類，即硬件資源和軟件資源。軟件資源主要完成的任務(wù)其一是解決計(jì)算機(jī)自身資源管理問(wèn)題，其二是完成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言轉(zhuǎn)換問(wèn)題，其三是完成用戶的一般任務(wù)。通常將完成計(jì)算機(jī)自身資源管理的軟件和語(yǔ)言翻譯軟件稱為系統(tǒng)軟件，而將完成用戶一般任務(wù)的軟件稱為應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件包括管理系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)軟件，各類語(yǔ)言解釋和翻譯軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)軟件以及一些系統(tǒng)服務(wù)程序。應(yīng)用軟件包括按用戶任務(wù)需求編制的各種程序。

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