計(jì)算機(jī)組成原理

前言

　　《計(jì)算機(jī)組成原理》是各類高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下各專業(yè)的一門(mén)主干必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是電子、信息類學(xué)科各專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。它的特點(diǎn)是涉及的知識(shí)面廣、概念多、內(nèi)容抽象、難度大，在專業(yè)課與基礎(chǔ)課之間起著承上啟下的作用。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是一門(mén)知識(shí)更新非?？斓膶W(xué)科，有關(guān)計(jì)算機(jī)學(xué)科的教材必須及時(shí)更新?！　”緯?shū)第1、2版出版以后，深受廣大高職高專院校的歡迎，全國(guó)各地100多所高職高專院校采用本書(shū)作為《計(jì)算機(jī)組成原理》課程的教材，累計(jì)印數(shù)已達(dá)十幾萬(wàn)冊(cè)。許多同行老師積極肯定了本書(shū)的成功之處，表示要繼續(xù)使用，同時(shí)也提出了許多中肯的意見(jiàn)，希望本書(shū)繼續(xù)修訂，補(bǔ)充適當(dāng)內(nèi)容后再版。為了使廣大讀者更好地學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)組成原理》這門(mén)課，本書(shū)在第2版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂?！　　队?jì)算機(jī)組成原理（第3版）》在教材體系結(jié)構(gòu)上做了一定調(diào)整，使全書(shū)更適合學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握新的信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)內(nèi)容，主要按照以下6條原則進(jìn)行修訂：　?。?）教材的總體結(jié)構(gòu)保持不變，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和增加內(nèi)容；　?。?）以微機(jī)為背景，從介紹微機(jī)各組成部件的基礎(chǔ)知識(shí)和理論著手，使讀者逐步理解計(jì)算機(jī)的組成原理；　　（3）充分利用當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展成果，盡量吸收當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)，使教材體現(xiàn)先進(jìn)性；　?。?）內(nèi)容要適合高職高專層次學(xué)生，不涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理方面太深的內(nèi)容，盡量以通俗的語(yǔ)言介紹了計(jì)算機(jī)組成的基本原理；　?。?）基本概念必須清楚，系統(tǒng)性要強(qiáng)，使學(xué)生能建立計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念；　?。?）為了使教師更好地布置作業(yè)和學(xué)生練習(xí)，適當(dāng)增加例題和習(xí)題內(nèi)容?！　”緯?shū)層次清晰，內(nèi)容豐富，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，力求反映微機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，適合學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)。

內(nèi)容概要

　　 本書(shū)是專門(mén)為高職高專的計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)課程教材。    全書(shū)按基礎(chǔ)、組成、系統(tǒng)三個(gè)層次介紹了計(jì)算機(jī)的組成原理。基礎(chǔ)部分包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論、信息編碼及其在計(jì)算機(jī)中的表示、組成計(jì)算機(jī)硬件的基本器件、機(jī)器數(shù)的運(yùn)算方法；組成部分包括運(yùn)算器、指令系統(tǒng)、主存儲(chǔ)器和中央處理器；系統(tǒng)部分包括計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)、系統(tǒng)總線、外圍設(shè)備和輸入/輸出系統(tǒng)。    本書(shū)針對(duì)高職和高專教學(xué)特點(diǎn)組織內(nèi)容，立足于計(jì)算機(jī)專業(yè)，并兼顧非計(jì)算機(jī)專業(yè)，注重內(nèi)容的先進(jìn)性、實(shí)用性，以教授技能為主，但不忽視理論知識(shí)。    本書(shū)以通俗的語(yǔ)言介紹了計(jì)算機(jī)組成的基本原理，層次清晰，內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，深入淺出，通俗易懂，例題豐富，圖文并茂，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，力求反映微機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)，適合學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)。每章后均附有相當(dāng)數(shù)量的習(xí)題可供教師布置作業(yè)，并提供了參考答案。本書(shū)是高職高專層次計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的合適教材，也可作為有關(guān)職業(yè)人員的學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

第1章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論　1.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介　　1.1.1  計(jì)算機(jī)硬件和軟件的概念　　1.1.2  計(jì)算機(jī)的基本組成　　1.1.3  計(jì)算機(jī)程序、指令和語(yǔ)言　　1.1.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　1.2  計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用　　1.2.1  計(jì)算機(jī)的分類　　1.2.2  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用　1.3  計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和主要性能指標(biāo)　　1.3.1  計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)　　1.3.2  計(jì)算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)　1.4  電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展　　1.4.1  電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史　　1.4.2  微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展　　1.4.3  計(jì)算機(jī)的發(fā)展展望　習(xí)題1第2章  信息編碼及其在計(jì)算機(jī)中的表示　2.1  信息的數(shù)字化編碼和信息的數(shù)據(jù)類型　　2.1.1  信息的數(shù)字化編碼　　2.1.2  信息的數(shù)據(jù)類型　2.2  進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換　　2.2.1  常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制　　2.2.2  常用進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換　2.3  非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示　　2.3.1  字符數(shù)據(jù)的表示　　2.3.2  漢字編碼　2.4  數(shù)值數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算　　2.4.1  機(jī)器數(shù)　　2.4.2  定點(diǎn)數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼　　2.4.3  定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)　　2.4.4  十進(jìn)制數(shù)的編碼　2.5  數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼　　2.5.1  碼制的距離　　2.5.2  奇偶校驗(yàn)碼　　2.5.3  漢明校驗(yàn)碼　　2.5.4  循環(huán)冗余校驗(yàn)碼　習(xí)題2第3章  組成計(jì)算機(jī)硬件的基本器件　3.1  邏輯代數(shù)與邏輯電路　　3.1.1  邏輯代數(shù)　　3.1.2  邏輯電路　3.2  組合邏輯電路　　3.2.1  加法器　　3.2.2  算術(shù)邏輯單元　　3.2.3  譯碼器　　3.2.4  數(shù)據(jù)選擇器　3.3  時(shí)序邏輯電路　　3.3.1  觸發(fā)器　　3.3.2  寄存器　　3.3.3  計(jì)數(shù)器　3.4  總線緩沖器和總線控制器　　3.4.1  總線緩沖器　　3.4.2  總線控制器　3.5  時(shí)鐘發(fā)生器　　3.5.1  時(shí)鐘發(fā)生器芯片8284介紹　　3.5.2  8284與CPU的連接　習(xí)題3第4章  機(jī)器數(shù)的運(yùn)算方法及運(yùn)算器　4.1  機(jī)器數(shù)的加減運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　　4.1.1  原碼加法　　4.1.2  補(bǔ)碼加法　　4.1.3  減法運(yùn)算　　4.1.4  補(bǔ)碼加減運(yùn)算線路的實(shí)現(xiàn)　4.2  定點(diǎn)乘法及其實(shí)現(xiàn)　　4.2.1  原碼一位乘法及其實(shí)現(xiàn)　　4.2.2  定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘法及其實(shí)現(xiàn)　　4.2.3  原碼兩位乘法　　4.2.4  補(bǔ)碼兩位乘法　4.3  定點(diǎn)除法及其實(shí)現(xiàn)　　4.3.1  定點(diǎn)原碼除法　　4.3.2  定點(diǎn)補(bǔ)碼除法　4.4  浮點(diǎn)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算　　4.4.1  浮點(diǎn)數(shù)的補(bǔ)碼加法運(yùn)算　　4.4.2  浮點(diǎn)數(shù)的乘法運(yùn)算　　4.4.3  浮點(diǎn)數(shù)的除法運(yùn)算　4.5  運(yùn)算器的組成和結(jié)構(gòu)　　4.5.1  算術(shù)邏輯單元ALU　　4.5.2  通用寄存器組　　4.5.3  狀態(tài)寄存器　　4.5.4  數(shù)據(jù)通路　　4.5.5  運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)　　4.5.6  運(yùn)算器組成實(shí)例　4.6  浮點(diǎn)運(yùn)算器　　4.6.1  浮點(diǎn)運(yùn)算器的硬件配置　　4.6.2  80387的主要性能　　4.6.3  80387的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　4.6.4  80387的硬件特性　　4.6.5  協(xié)處理器的工作方式　習(xí)題4第5章  指令系統(tǒng)	第6章  存儲(chǔ)器系統(tǒng)第7章  中央處理器第8章  系統(tǒng)總線第9章  外圍設(shè)備與多媒體技術(shù)	第10章  輸入輸出系統(tǒng)第11章  計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)指南	習(xí)題答案	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.2.1 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)有多種分類方法。按照處理的信息形式分：可分為數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)。用脈沖編碼表示數(shù)字，處理的是數(shù)字信息，這類計(jì)算機(jī)是數(shù)字計(jì)算機(jī)；處理長(zhǎng)度、電壓、電流等模擬量的計(jì)算機(jī)稱為模擬計(jì)算機(jī)。按照用途及使用范圍，可分為通用機(jī)和專用機(jī)。通用機(jī)的特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的綜合處理能力，能夠解決各種類型的問(wèn)題。專用機(jī)則功能單一，一定要配備解決特定問(wèn)題的軟件，才能高速、可靠地解決特定問(wèn)題。如工業(yè)控制機(jī)專為某一工業(yè)控制問(wèn)題而設(shè)計(jì)。按字長(zhǎng)分：還可把計(jì)算機(jī)分為8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)和64位機(jī)等。　　20世紀(jì)90年代以前，計(jì)算機(jī)界通常是按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模把計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)，現(xiàn)在則一般按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模、運(yùn)算速度、使用范圍等綜合考慮，把計(jì)算機(jī)分為：高性能計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）、工作站、服務(wù)器、嵌入式計(jì)算機(jī)5類?！　?.高-性能計(jì)算機(jī)　　高性能計(jì)算機(jī)是指處理量大、運(yùn)算速度快的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的高尖端產(chǎn)品，高性能計(jì)算機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，是現(xiàn)代大型建設(shè)與研究項(xiàng)目的必備條件，是國(guó)家信息化建設(shè)的根本保證，是本世紀(jì)IT領(lǐng)域人們爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。發(fā)展高性能計(jì)算機(jī)，可以帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展進(jìn)步、國(guó)防建設(shè)與國(guó)家安全等方面一系列的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，促進(jìn)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展?！　『饬扛咝阅苡?jì)算機(jī)的水準(zhǔn)主要是看其計(jì)算能力。過(guò)去通常被稱為巨型機(jī)或大型機(jī)。目前一般是指運(yùn)算速度在萬(wàn)億次以上，價(jià)格在10萬(wàn)元以上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它之所以被稱為高性能計(jì)算機(jī)，主要是它跟微機(jī)和低檔PC服務(wù)器相比而言具有性能、功能方面的優(yōu)勢(shì)。高性能計(jì)算機(jī)也有高、中、低檔之分，中檔系統(tǒng)近年來(lái)市場(chǎng)發(fā)展最快。從應(yīng)用與市場(chǎng)角度來(lái)畫(huà)分，中高檔系統(tǒng)可分為兩種，一種叫超級(jí)計(jì)算機(jī)，主要是用于科學(xué)工程計(jì)算及專門(mén)的設(shè)計(jì)，如CrayT3E；另一種叫超級(jí)服務(wù)器，可以用來(lái)支持計(jì)算、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)，如IBM的SP和國(guó)產(chǎn)的曙光2000／3000／4000／5000。高性能計(jì)算機(jī)數(shù)量不多，但卻有重要和特殊的用途。在軍事上，可用于戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、大型預(yù)警系統(tǒng)、航天測(cè)控系統(tǒng)等。在民用方面，可用于大區(qū)域中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、大面積物探信息處理系統(tǒng)、大型科學(xué)計(jì)算和模擬系統(tǒng)等?！　∶绹?guó)一直是世界上最重視高性能計(jì)算機(jī)、投入最多和受益最大的國(guó)家，其研究也領(lǐng)先于世界。日本也非常重視高性能計(jì)算機(jī)的研發(fā)。

編輯推薦

　　《計(jì)算機(jī)組成原理（第3版）》實(shí)例講解，實(shí)訓(xùn)強(qiáng)化，培養(yǎng)技能，面向就業(yè)。第一二版教材深受廣大高職院校的歡迎，被全國(guó)各地100多所高職高專院校采用，累計(jì)印數(shù)已達(dá)十幾萬(wàn)冊(cè)?！　〉谌娓m合高職學(xué)生學(xué)習(xí)及掌握信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果，注重內(nèi)容的先進(jìn)性、實(shí)用性，以教授技能為主，以了解理論為輔，力求反映計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)。

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