計算機(jī)組成原理

前言

第2版前言《計算機(jī)組成原理》第1版（2004年由電子工業(yè)出版社出版）是在三本國家規(guī)劃教材，即1985年出版的《計算機(jī)組成原理》（“六五”國家規(guī)劃教材）、1996年出版的《計算機(jī)組成原理》修訂本（“八五”國家規(guī)劃教材，獲教育部科技進(jìn)步獎教材類三等獎）、1997年出版的《計算機(jī)組成原理與匯編語言程序設(shè)計》（“九五”國家規(guī)劃教材）的基礎(chǔ)上編寫的。本書對第1版教材進(jìn)行了修訂，并入選普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本書以當(dāng)前主流微型計算機(jī)技術(shù)為背景，以建立系統(tǒng)級的整機(jī)概念為目的，深入地介紹了計算機(jī)各功能子系統(tǒng)的邏輯組成和工作機(jī)制。全書共分7章，按照先建立CPU整機(jī)概念，再發(fā)展為主機(jī)，最后形成硬件系統(tǒng)的教學(xué)思路來安排各章節(jié)的內(nèi)容。第1章概述計算機(jī)的基本概念和計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件組織，強(qiáng)調(diào)了信息的數(shù)字化表示和存儲程序的工作方式這兩個重要概念。第2章分別介紹數(shù)據(jù)信息和指令信息的表示方法，說明信息表示數(shù)字化在計算機(jī)中的具體體現(xiàn)。第3章介紹CPU子系統(tǒng)，將CPU作為集成化整體，通過一個具有基本功能的CPU模型，深入分析指令的執(zhí)行過程，并詳細(xì)闡明組合邏輯控制和微程序控制的設(shè)計方法。第4章介紹存儲子系統(tǒng)，討論存儲原理和主存儲器的設(shè)計方法，并介紹了提高存儲系統(tǒng)性能的一些主要措施。第5章介紹I/O子系統(tǒng)，包括接口的基本知識，系統(tǒng)總線，并強(qiáng)調(diào)了中斷和DMA等I/O傳送控制機(jī)制。第6章介紹常用輸入/輸出設(shè)備的工作原理及信息轉(zhuǎn)換過程。第7章給出一個計算機(jī)硬件系統(tǒng)模型，完整而簡潔地描述了其系統(tǒng)組成和典型I/O操作，作為全書的總結(jié)。本書的第1章、第3章由羅克露編寫，第2章、第7章由俸志剛編寫，第4章、第5章由紀(jì)祿平編寫，第6章由劉輝編寫，全書由羅克露統(tǒng)稿。電子科技大學(xué)俸遠(yuǎn)禎教授擔(dān)任本書主審，作為前述“六五”、“八五”、“九五”等國家規(guī)劃教材的主編，俸遠(yuǎn)禎教授對本書的編寫給予了積極支持、熱情關(guān)心和認(rèn)真指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向俸遠(yuǎn)禎教授表達(dá)我們衷心的感謝。本書在編寫過程中還得到了電子科技大學(xué)教務(wù)處、計算機(jī)學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師們的支持與鼓勵，以及電子工業(yè)出版社章海濤老師等的熱情關(guān)懷，謹(jǐn)向他們表示誠摯的謝意。本書還有配套的輔導(dǎo)書——《計算機(jī)組成原理課程設(shè)計》，包括本書的課程設(shè)計、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和習(xí)題解答等內(nèi)容。由于水平有限，對書中的錯誤和不足之處，懇請廣大讀者批評指正，我們將不勝感激。本書為任課教師提供配套的教學(xué)資源（包含電子教案），需要者可登錄華信教育資源網(wǎng)站（http://www.hxedu.com.cn），注冊之后進(jìn)行免費(fèi)下載，或發(fā)郵件到unicode@phei.com.cn進(jìn)行咨詢（注明所在的學(xué)校及院系）。作者

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：計算機(jī)組成原理（第2版）》以當(dāng)前主流微型計算機(jī)技術(shù)為背景，以建立系統(tǒng)級的整機(jī)概念為目的，深入介 紹了計算機(jī)各功能子系統(tǒng)的邏輯組成和工作機(jī)制。全書共分7章。第1章概 述計算機(jī)的基本概念和計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件組織；第2章介紹數(shù)據(jù)信息 和指令信息的表示方法；第3章介紹CPU子系統(tǒng)；第4章介紹存儲子系統(tǒng)，討 論存儲原理和主存儲器的設(shè)計方法；第5章介紹I/O子系統(tǒng)，包括接口的基 本知識，系統(tǒng)總線，以及中斷和DMA等I/O傳送控制機(jī)制；第6章介紹常用輸 入/輸出設(shè)備的工作原理及信息轉(zhuǎn)換過程；第7章以一個計算機(jī)硬件系統(tǒng)模 型作為全書的總結(jié)。 本書可作為高等院校計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)“計算機(jī)組成原理”及相關(guān)課 程的教材，也可作為從事計算機(jī)專業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  概論 （1）1.1  計算機(jī)的基本概念 （1）1.1.1  計算機(jī)與諾依曼體制 （1）1.1.2  信息的數(shù)字化表示 （2）1.1.3  存儲程序工作方式 （5）1.2  計算機(jī)系統(tǒng)的組織 （6）1.2.1  硬件系統(tǒng) （6）1.2.2  軟件系統(tǒng) （10）1.2.3  系統(tǒng)組成的層次結(jié)構(gòu) （12）1.2.4  硬件、軟件的功能劃分與邏輯上的等價 （15）1.3  計算機(jī)的特點(diǎn)與性能指標(biāo) （16）1.3.1  數(shù)字計算機(jī)的特點(diǎn) （16）1.3.2  計算機(jī)的主要性能指標(biāo) （16）習(xí)題1 （19）第2章  計算機(jī)中的信息表示 （20）2.1  數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示方法 （20）2.1.1  進(jìn)位計數(shù)制 （20）2.1.2  帶符號數(shù)的表示 （26）2.1.3  數(shù)的定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示 （31）2.2  字符表示 （36）2.2.1  ASCII碼 （37）2.2.2  漢字編碼簡介 （37）2.3  指令信息的表示 （39）2.3.1  指令格式 （39）2.3.2  常見尋址方式 （44）2.3.3  指令的功能和類型 （60）習(xí)題2 （69）第3章  CPU子系統(tǒng) （71）3.1  概述 （71）3.1.1  CPU的基本組成 （71）3.1.2  時序控制方式 （77）3.1.3  控制器分類 （80）3.1.4  CPU與外部的信息交換 （81）3.2  算術(shù)、邏輯運(yùn)算部件 （89）3.2.1  加法單元 （89）3.2.2  并行加法器與進(jìn)位邏輯結(jié)構(gòu) （90）3.2.3  多功能算術(shù)、邏輯運(yùn)算部件 （92）3.2.4  運(yùn)算器組織 （96）3.3  運(yùn)算方法 （98）3.3.1  定點(diǎn)加減運(yùn)算 （98）3.3.2  溢出判斷與移位 （100）3.3.3  定點(diǎn)乘法運(yùn)算 （103）3.3.4  定點(diǎn)除法運(yùn)算 （111）3.3.5  浮點(diǎn)四則運(yùn)算 （116）3.4  CPU模型 （118）3.4.1  CPU設(shè)計步驟 （119）3.4.2  模型機(jī)的指令系統(tǒng) （119）3.4.3  模型機(jī)的組成與數(shù)據(jù)通路 （123）3.5  組合邏輯控制方式 （127）3.5.1  組合邏輯控制器時序系統(tǒng) （127）3.5.2  指令流程與操作時間表 （129）3.5.3  微命令的綜合與產(chǎn)生 （139）3.6  微程序控制方式 （140）3.6.1  微程序控制的基本原理 （140）3.6.2  微指令的編碼方式與微地址的形成方式 （142）3.6.3  模型機(jī)微指令格式 （145）3.6.4  模型機(jī)微程序設(shè)計 （148）3.7  典型CPU簡介 （154）3.7.1  Intel 8086/8088 （155）3.7.2  Intel 80386/80486 （158）3.7.3  Pentium微處理器 （161）3.7.4  Alpha微處理器 （163）3.7.5  CRAY-1 （164）3.7.6  Transputer （166）習(xí)題3 （167）第4章  存儲系統(tǒng) （169）4.1  概述 （169）4.1.1  存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) （169）4.1.2  物理存儲器與虛擬存儲器 （172）4.1.3  存儲器的分類 （173）4.1.4  存儲器系統(tǒng)的關(guān)鍵特性 （176）4.2  半導(dǎo)體存儲原理及存儲芯片 （177）4.2.1  雙極型存儲單元與芯片 （177）4.2.2  靜態(tài)MOS存儲單元與芯片 （180）4.2.3  動態(tài)MOS存儲單元與芯片 （184）4.2.4  半導(dǎo)體只讀存儲器與芯片 （189）4.3  主存儲器的組織 （193）4.3.1  主存儲器設(shè)計的一般原則 （193）4.3.2  主存儲器的邏輯設(shè)計 （194）4.3.3  主存儲器與CPU和系統(tǒng)總線的連接 （196）4.3.4  主存儲器芯片技術(shù) （199）4.3.5  動態(tài)存儲器的刷新 （202）4.3.6  主存儲器的校驗 （203）4.4  磁表面存儲器的存儲原理 （205）4.4.1  記錄介質(zhì)與磁頭 （205）4.4.2  讀寫原理 （207）4.4.3  磁記錄方式 （208）4.4.4  磁表面存儲器的校驗 （212）4.5  光存儲原理 （216）4.5.1  光存儲部件 （216）4.5.2  光存儲原理 （217）4.6  提高存儲系統(tǒng)性能的一些措施 （219）4.6.1  高速緩沖存儲器 （219）4.6.2  虛擬存儲器 （223）4.6.3  雙端口存儲器 （227）4.6.4  并行存儲器 （228）4.6.5  相聯(lián)存儲器 （231）習(xí)題4 （233）第5章  輸入/輸出系統(tǒng) （235）5.1  概述 （235）5.1.1  主機(jī)與外部設(shè)備的連接模式 （236）5.1.2  總線類型與總線標(biāo)準(zhǔn) （238）5.1.3  接口功能與接口分類 （241）5.2  系統(tǒng)總線 （243）5.2.1  總線設(shè)計的要素 （243）5.2.2  系統(tǒng)總線的信號組成 （248）5.3  直接程序傳送方式與接口 （251）5.4  中斷方式與接口 （253）5.4.1  中斷方式基本概念 （253）5.4.2  中斷請求 （257）5.4.3  中斷判優(yōu) （259）5.4.4  中斷響應(yīng) （263）5.4.5  中斷處理 （266）5.4.6  中斷接口組成模型 （268）5.4.7  中斷接口舉例 （272）5.5  DMA方式與接口 （275）5.5.1  DMA方式基本概念 （276）5.5.2  DMA控制器與接口的連接 （279）5.5.3  DMA控制器的組成 （283）5.5.4  DMA傳送操作過程 （286）5.5.5  DMA接口舉例 （287）習(xí)題5 （293）第6章  輸入/輸出設(shè)備及接口 （295）6.1  概述 （295）6.1.1  輸入/輸出設(shè)備的一般功能 （295）6.1.2  輸入/輸出設(shè)備的類型 （296）6.1.3  輸入/輸出設(shè)備與主機(jī)系統(tǒng)間的信息交換 （299）6.2  鍵盤及接口 （300）6.2.1  鍵的類型 （300）6.2.2  硬件掃描鍵盤 （302）6.2.3  軟件掃描鍵盤及接口電路 （303）6.3  顯示設(shè)備及接口 （307）6.3.1  概述 （307）6.3.2  顯示技術(shù)中的相關(guān)術(shù)語 （308）6.3.3  顯示方式與顯示規(guī)格 （309）6.3.4  光柵掃描成像原理 （311）6.3.5  屏幕顯示與顯示緩存間的對應(yīng)關(guān)系 （315）6.3.6  顯示適配器 （321）6.4  打印設(shè)備及接口 （322）6.4.1  概述 （322）6.4.2  打印機(jī)的相關(guān)性能指標(biāo) （323）6.4.3  點(diǎn)陣針式打印機(jī) （324）6.4.4  激光打印機(jī) （328）6.4.5  噴墨打印機(jī) （331）6.4.6  打印機(jī)適配器 （333）6.5  磁盤存儲器及接口 （334）6.5.1  軟盤存儲器 （335）6.5.2  硬盤存儲器 （339）6.5.3  磁盤適配器 （346）6.6  光盤存儲器 （349）6.6.1  概述 （349）6.6.2  光盤存儲器的讀寫原理 （350）6.6.3  光盤存儲器的特性 （351）6.6.4  光盤驅(qū)動器 （351）6.7  其他常用的輸入/輸出設(shè)備 （353）6.7.1  光學(xué)字符識別設(shè)備 （353）6.7.2  圖形圖像輸入設(shè)備 （354）6.7.3  語音識別設(shè)備 （355）6.7.4  條形碼識別儀 （356）習(xí)題6 （357）第7章  計算機(jī)硬件系統(tǒng)模型 （358）7.1  模型機(jī)系統(tǒng)及其信號互連 （358）7.1.1  系統(tǒng)組成 （358）7.1.2  系統(tǒng)總線 （359）7.1.3  各部件的信號線 （360）7.2  模型機(jī)典型I/O操作舉例 （364）7.2.1  直接程序控制方式的I/O操作 （364）7.2.2  程序中斷方式下的I/O操作 （365）7.2.3  DMA方式下的I/O操作 （366）7.3  系統(tǒng)配置舉例 （367）習(xí)題7 （369）參考文獻(xiàn) （370）

編輯推薦

《計算機(jī)組成原理(第2版普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材)》由羅克露、劉輝、俸志剛、紀(jì)祿平編著，本書對第1版教材進(jìn)行了修訂，并入選普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本書以當(dāng)前主流微型計算機(jī)技術(shù)為背景，以建立系統(tǒng)級的整機(jī)概念為目的，深入地介紹了計算機(jī)各功能子系統(tǒng)的邏輯組成和工作機(jī)制。全書共分7章，按照先建立CPU整機(jī)概念，再發(fā)展為主機(jī)，最后形成硬件系統(tǒng)的教學(xué)思路來安排各章節(jié)的內(nèi)容。

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