計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材和南京大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果。全書系統(tǒng)介紹計(jì)算機(jī)組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、工作原理、設(shè)計(jì)方法和當(dāng)前的新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)。第1，2章為基礎(chǔ)部分，介紹計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成、數(shù)據(jù)的表示方法；第3～9章詳細(xì)介紹運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入和輸出等部件的構(gòu)成、功能及相關(guān)算法；第10章介紹計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展。本書內(nèi)容簡(jiǎn)明精煉，實(shí)例豐富，原理講解透徹，各章配有習(xí)題，并為任課教師免費(fèi)提供電子課件。

書籍目錄

目    錄
第1章  概述	1
1.1  計(jì)算機(jī)的定義和特性	1
1.1.1  什么是計(jì)算機(jī)	1
1.1.2  計(jì)算機(jī)的特性	1
1.2  計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程	2
1.2.1  電子計(jì)算機(jī)的誕生	2
1.2.2  第一代計(jì)算機(jī)	3
1.2.3  第二代計(jì)算機(jī)	3
1.2.4  第三代計(jì)算機(jī)	3
1.2.5  第四代計(jì)算機(jī)	4
1.2.6  新一代計(jì)算機(jī)	6
1.2.7  我國計(jì)算機(jī)的發(fā)展	6
1.3  計(jì)算機(jī)的組成與結(jié)構(gòu)	7
1.3.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)	7
1.3.2  計(jì)算機(jī)硬件	8
1.3.3  計(jì)算機(jī)軟件	9
1.4  計(jì)算機(jī)的分類與應(yīng)用	11
1.4.1  計(jì)算機(jī)的分類	11
1.4.2  計(jì)算機(jī)應(yīng)用	12
習(xí)題1	14
第2章  數(shù)據(jù)的表示	15
2.1  數(shù)據(jù)、信息和媒體	15
2.1.1  數(shù)據(jù)	15
2.1.2  信息	16
2.1.3  媒體	16
2.2  數(shù)字化信息編碼	16
2.3  數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示	18
2.3.1  進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其各進(jìn)位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換	18
2.3.2  定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示	22
2.3.3  編碼系統(tǒng)	23
2.3.4  無符號(hào)數(shù)的編碼表示	28
2.3.5  浮點(diǎn)數(shù)的編碼表示	28
2.3.6  十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼表示	34
2.4  非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示	36
2.4.1  邏輯數(shù)據(jù)	36
2.4.2  西文字符	36
2.4.3  漢字字符	38
2.4.4  多媒體信息	40
2.5  二進(jìn)制信息的計(jì)量單位	42
2.6  數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼	43
2.6.1  奇偶校驗(yàn)碼	44
2.6.2  海明校驗(yàn)碼	45
2.6.3  循環(huán)冗余校驗(yàn)碼	48
習(xí)題2	51
第3章  運(yùn)算器與運(yùn)算方法	53
3.1  基本組成	53
3.2  算術(shù)與邏輯單元	54
3.2.1  半加器與全加器	54
3.2.2  串行進(jìn)位與并行進(jìn)位	55
3.2.3  ALU部件	58
3.3  定點(diǎn)數(shù)加、減法運(yùn)算	62
3.3.1  補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)加、減法	62
3.3.2  原碼定點(diǎn)數(shù)加、減法	65
3.4  定點(diǎn)數(shù)乘法運(yùn)算	66
3.4.1  原碼一位乘法	66
3.4.2  原碼二位乘法	69
3.4.3  補(bǔ)碼一位乘法	70
3.4.4  補(bǔ)碼二位乘法	73
3.4.5  陣列乘法器	74
3.5  定點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算	75
3.5.1  原碼除法運(yùn)算	75
3.5.2  補(bǔ)碼除法運(yùn)算	80
3.5.3  陣列除法器	82
3.6  浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算	83
3.6.1  浮點(diǎn)數(shù)加、減法運(yùn)算	83
3.6.2  浮點(diǎn)數(shù)乘、除法運(yùn)算	86
3.7  十進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算	89
習(xí)題3	92
第4章  存儲(chǔ)系統(tǒng)	94
4.1  存儲(chǔ)器概述	94
4.1.1  存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)	94
4.1.2  存儲(chǔ)器分類	94
4.1.3  存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)	95
4.2  半導(dǎo)體讀/寫存儲(chǔ)器	97
4.2.1  基本存儲(chǔ)單元	97
4.2.2  半導(dǎo)體RAM芯片	99
4.3  半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器	108
4.3.1  掩模只讀存儲(chǔ)器（Masked ROM）	108
4.3.2  可編程ROM（PROM）	108
4.3.3  可擦除和可編程的ROM（EPROM）	109
4.3.4  電擦除電改寫只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）	110
4.4  高速緩沖存儲(chǔ)器	110
4.4.1  工作原理	110
4.4.2  映射方式	111
4.4.3  替換算法	113
4.4.4 “Cache—主存”內(nèi)容的一致性問題	115
4.4.5  Cache 結(jié)構(gòu)舉例	115
4.5  虛擬存儲(chǔ)器	117
4.5.1  虛擬存儲(chǔ)器的功能	117
4.5.2  虛擬存儲(chǔ)器的基本管理方法	117
4.6  輔助存儲(chǔ)器	121
4.6.1  磁表面存儲(chǔ)器	121
4.6.2  光盤存儲(chǔ)器	128
習(xí)題4	130
第5章  指令系統(tǒng)	132
5.1  指令格式與指令長(zhǎng)度	132
5.1.1  指令格式	132
5.1.2  指令長(zhǎng)度	133
5.2  尋址方式	133
5.3  指令類型	136
5.4  堆棧和堆棧存取方式	138
5.5  指令系統(tǒng)舉例	140
5.5.1  IBM 370系列機(jī)指令格式	140
5.5.2  PDP-11小型機(jī)指令格式	141
5.5.3  Pentium機(jī)指令系統(tǒng)	141
5.5.4  PowerPC機(jī)指令系統(tǒng)	143
5.6  CISC與RISC指令	145
5.7  MMX技術(shù)	146
習(xí)題5	150
第6章  中央處理機(jī)組織	151
6.1  CPU的結(jié)構(gòu)與功能	151
6.1.1  CPU的組成與操作	151
6.1.2  CPU時(shí)序控制方式	154
6.1.3  CPU控制流程	155
6.1.4  控制器的組成	156
6.1.5  一條完整指令的執(zhí)行	157
6.1.6  CPU性能設(shè)計(jì)	158
6.1.7  典型CPU舉例——Pentium和Power PC微處理器	162
6.2  組合邏輯控制與PLA控制	164
6.2.1  組合邏輯控制	165
6.2.2  PLA控制	166
6.3  微程序控制	168
6.3.1  Wilkes微程序控制	168
6.3.2  基本概念	169
6.3.3  微指令的格式與編碼	170
6.3.4  微指令地址的生成	172
6.3.5  微程序設(shè)計(jì)舉例	173
6.3.6  微程序應(yīng)用	176
6.4  微處理器的若干新技術(shù)	177
6.5  新技術(shù)應(yīng)用實(shí)例——Core（酷睿）微處理器系列	179
6.5.1  Core 2微處理器	179
6.5.2  Core i7/i5/i3系列微處理器	180
習(xí)題6	182
第7章  總線及總線互連結(jié)構(gòu)	185
7.1  總線的基本概念	185
7.1.1  總線的特性和分類	185
7.1.2  系統(tǒng)總線的組成	186
7.1.3  總線的數(shù)據(jù)傳輸方式	187
7.2  總線設(shè)計(jì)的要素	188
7.2.1  信號(hào)線類型	188
7.2.2  總線裁決	189
7.2.3  定時(shí)方式	193
7.2.4  總線事務(wù)類型	198
7.2.5  影響總線帶寬的因素	199
7.3  總線接口單元	200
7.4  總線標(biāo)準(zhǔn)	200
7.4.1  ISA總線	201
7.4.2  EISA總線	202
7.4.3  VL總線（VESA總線）	202
7.4.4  PCI總線和PCI-X總線	202
7.4.5  SCSI總線	209
7.4.6  EIA-232-D總線	212
7.4.7  USB通用串行總線	213
7.4.8  IEEE 1394總線	215
7.4.9  PCI-express總線	217
7.5  多總線分級(jí)結(jié)構(gòu)	219
7.5.1  單總線結(jié)構(gòu)	219
7.5.2  雙總線結(jié)構(gòu)	220
7.5.3  三總線結(jié)構(gòu)	220
7.5.4  多總線分級(jí)結(jié)構(gòu)舉例	222
習(xí)題7	225
第8章  輸入/輸出設(shè)備	227
8.1  輸入/輸出設(shè)備的分類與特點(diǎn)	227
8.1.1  分類	227
8.1.2  特點(diǎn)	228
8.2  輸入設(shè)備	228
8.2.1  鍵盤	228
8.2.2  鼠標(biāo)	229
8.3  打印機(jī)	230
8.3.1  打印機(jī)的種類	230
8.3.2  點(diǎn)陣打印機(jī)	231
8.3.3  激光打印機(jī)	232
8.4  顯示器	234
8.4.1  監(jiān)視器	234
8.4.2  光柵掃描顯示器工作原理	236
8.4.3  IBM PC圖形顯示器	237
習(xí)題8	238
第9章  輸入/輸出組織	239
9.1  I/O接口	239
9.1.1  I/O接口的功能	239
9.1.2  I/O接口的結(jié)構(gòu)	241
9.1.3  I/O接口的分類	241
9.2  I/O設(shè)備的尋址	242
9.2.1  操作系統(tǒng)在I/O中的作用	242
9.2.2  I/O端口的編址	243
9.3  I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式	246
9.3.1  I/O數(shù)據(jù)傳送控制方式的類型	246
9.3.2  程序直接控制方式	247
9.4  程序中斷方式	249
9.4.1  中斷的概念	249
9.4.2  中斷的分類	250
9.4.3  中斷系統(tǒng)的基本職能和結(jié)構(gòu)	252
9.4.4  中斷過程	254
9.5  直接存儲(chǔ)器存?。―MA）方式	260
9.5.1  三種DMA方式	261
9.5.2  DMA接口的結(jié)構(gòu)和功能	262
9.5.3  DMA操作步驟	264
9.5.4  DMA與存儲(chǔ)器系統(tǒng)	265
9.6  通道和I/O處理器方式	266
9.6.1  通道的基本概念	266
9.6.2  通道的種類	267
9.6.3  通道程序	268
9.6.4  I/O處理機(jī)	270
9.7  外部接口	270
9.7.1  串行接口	271
9.7.2  并行接口	274
習(xí)題9	274
第10章  計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展	277
10.1  并行處理	277
10.1.1  發(fā)展歷程、分類與應(yīng)用	277
10.1.2  陣列機(jī)	278
10.1.3  多處理機(jī)系統(tǒng)	281
10.1.4  分布式系統(tǒng)	284
10.2  新一代計(jì)算機(jī)	285
10.2.1  生物計(jì)算機(jī)	286
10.2.2  超導(dǎo)計(jì)算機(jī)	287
10.2.3  量子計(jì)算機(jī)	288
10.2.4  納米計(jì)算機(jī)	289
10.2.5  光計(jì)算機(jī)	290
習(xí)題10	291
參考文獻(xiàn)	292

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)(第3版高等學(xué)校規(guī)劃教材)》(作者徐福培)是普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材和南京大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果，是作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》一書作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)教材，如何在講述清楚計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，盡可能地介紹一些計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)方面的新技術(shù)，以便讓學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，了解計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向，是我們這些多年來從事本門課程教學(xué)的教師們的共同愿望。

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