計算機(jī)組成原理教程

內(nèi)容概要

　　《高等院校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)系列教材：計算機(jī)組成原理教程（第4版）》共分6章：第1章幫助讀者快速、深刻并趣味地建立計算機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)；第2章介紹計算機(jī)的存儲體系；第3章介紹計算機(jī)的輸入輸出和控制技術(shù)；第4章介紹計算機(jī)的總線系統(tǒng)；第5章介紹計算機(jī)核心部件——處理器的工作原理和基本設(shè)計方法；第6章從體系結(jié)構(gòu)和元器件兩個方面介紹計算機(jī)的發(fā)展趨勢。
　　《高等院校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)系列教材：計算機(jī)組成原理教程（第4版）》概念清晰、深入淺出、取材新穎，從知識建構(gòu)、啟發(fā)思維和適合教學(xué)的角度組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時不過多依賴先修課程，適合信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)、計算機(jī)專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)使用，也可以供有關(guān)工程技術(shù)人員和自學(xué)者使用。

書籍目錄

第1章 計算機(jī)系統(tǒng)概述
1.1 計算工具及其進(jìn)步
1.1.1 從穴石記事到算盤——手動計算工具
1.1.2 從Pascal加法器到ENIAC-內(nèi)動力計算工具
1.1.3 從提花機(jī)到巴貝奇分析機(jī)——實現(xiàn)自動計算
1.2 01編碼
1.2.1 字與字節(jié)
1.2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的0、1編碼
1.2.3 字符數(shù)據(jù)的O、1編碼
1.2.4 圖像的0、1編碼
1.2.5 聲音的O、1編碼
1.2.6 指令的0、1編碼與計算機(jī)程序設(shè)計語言
1.2.7 數(shù)據(jù)傳輸中的差錯檢驗
1.3 電子數(shù)字計算機(jī)工作原理
1.3.1 諾伊曼原理
1.3.2 計算機(jī)存儲器原理
1.3.3 開關(guān)電路的邏輯運算與算術(shù)運算
1.3.4 計算機(jī)控制器的工作原理
1.3.5 一個程序的執(zhí)行過程
1.3.6 操作系統(tǒng)——計算機(jī)的自我管理
1.4 現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展
1.4.1 現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)
1.4.2 現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
1.4.3 計算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)
1.4.4 計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展
習(xí)題
章 存儲系統(tǒng)
2.1 主存儲器
2.1.1 主存記憶元件
2.1.2 主存儲器組成
2.1.3 主存工作模式與內(nèi)存條
2.1.4 主存儲器的主要指標(biāo)
2.1.5 并行存儲器
2.1.6 并行處理機(jī)的存儲組織
2.2 輔助存儲器
2.2.1 磁表面存儲器原理
2.2.2 磁盤陣列RAID
2.2.3 光盤存儲器
2.2.4 閃速存儲器
2.3 存儲體系
2.3.1 存儲系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)
2.3.2 虛擬存儲器
2.3.3 cache-主存結(jié)構(gòu)
習(xí)題
第3章 輸入輸出及其控制
3.1 外部設(shè)備
3.1.1 外部設(shè)備分類及其發(fā)展
3.1.2 字符設(shè)備
3.1.3 圖形與圖像設(shè)備
3.1.4 語音處理設(shè)備
3.1.5 虛擬現(xiàn)實技術(shù)
3.1.6 流通領(lǐng)域用外部設(shè)備
3.2 輸入輸出中的數(shù)據(jù)傳送控制
3.2.1 程序直接傳送控制
3.2.2 程序中斷控制
3.2.3 DMA控制
3.2.4 通道控制
3.3 設(shè)備接口
3.3.1 外部設(shè)備與主機(jī)的連接
3.3.2 并行通信和并行接口
3.3.3 串行通信和串行接口
3.4 110設(shè)備管理
3.4.1 緩沖區(qū)技術(shù)
3.4.2 設(shè)備驅(qū)動程序
3.4.3 I/O設(shè)備分配
習(xí)題
……
第4章 總線系統(tǒng)
第5章 處理器
第6章 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和器件的發(fā)展
附錄A 國內(nèi)外常用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號對照表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1.3.6 操作系統(tǒng)——計算機(jī)的自我管理 1.問題的提出 建立了諾伊曼體系以后，只要把程序輸入計算機(jī)，就可以自動工作了。但是，問題并沒有這么簡單。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、要處理的問題規(guī)模的擴(kuò)大和計算機(jī)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，計算機(jī)的管理問題逐漸成為一個瓶頸。例如： （1）要為程序中的指令和數(shù)據(jù)分配存儲單元。如果程序很小，分配存儲單元的工作量不算大。如果程序比較大，有幾百、幾千、幾萬、幾十萬行程序，還有大量數(shù)據(jù)，地址分配的工作量就非常大了。 （2）在計算機(jī)運行過程中，要在cache、主存和外存之間交換信息，把這些都寫到每個應(yīng)用程序中，不僅使程序設(shè)計變得十分復(fù)雜，還擴(kuò)大了存儲的冗余。 （3）程序中要輸出結(jié)果或中間結(jié)果，還要輸入一些數(shù)據(jù)。當(dāng)一個計算機(jī)配備有不同的設(shè)備時，還要考慮擔(dān)任輸入輸出的是哪臺設(shè)備？當(dāng)不同的設(shè)備的操作方式不同時，還要考慮如何根據(jù)不同的設(shè)備，設(shè)計不同的程序。把這些都放在應(yīng)用程序中，也會使應(yīng)用程序極為復(fù)雜。 （4）一臺計算機(jī)同時可以執(zhí)行多個任務(wù)，如同時進(jìn)行多個Word文件的操作，或在昕歌曲的同時寫一個Word文件等。在這種情形下，如何對不同的任務(wù)（程序）進(jìn)行調(diào)度呢？同時在只有一個CPU、一套存儲系統(tǒng)等系統(tǒng)資源的情形下，應(yīng)該如何進(jìn)行這些資源的管理和分配，是計算機(jī)系統(tǒng)管理的重要問題。 （5）計算機(jī)是由人使用的，人們?nèi)绾尾拍芊奖愕亟o計算機(jī)發(fā)布命令，讓計算機(jī)工作呢？而計算機(jī)在工作過程中，會出現(xiàn)一些意想不到的情形，這時如何向使用者提供方便呢？ 諸如此類的問題，都稱為計算機(jī)的管理問題。顯然，用人工進(jìn)行管理是非常麻煩的，效率是非常低下的。于是，人們設(shè)計了一些用來管理計算機(jī)的程序。這些程序稱為操作系統(tǒng)（operating system，OS）。有了操作系統(tǒng)，計算機(jī)才能方便、高效地進(jìn)行工作。 2.操作系統(tǒng)的功能 操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機(jī)的重要組成部分，它建立在硬件的基礎(chǔ)上，一方面管理、分配、回收系統(tǒng)資源，組織和擴(kuò)充硬件功能，使硬件虛擬化，如虛擬內(nèi)存、虛擬設(shè)備等；另一方面構(gòu)成用戶通常使用的功能，把形成的完整功能，以及便于使用的方式提供給用戶。后者是操作系統(tǒng)的用戶界面，它與操作系統(tǒng)的類型有直接的關(guān)系，在批處理系統(tǒng)中主要表現(xiàn)在作業(yè)控制語言，分時系統(tǒng)中則表現(xiàn)為一組聯(lián)機(jī)命令。前者是對計算機(jī)資源的管理程序。由于各類資源彼此之間相互聯(lián)系，有些問題會涉及幾個部分，需要各部分協(xié)調(diào)解決。如“死鎖”的預(yù)防與避免、檢測與運行恢復(fù)，會涉及作業(yè)的調(diào)度及進(jìn)程的調(diào)度等方面。總之，操作系統(tǒng)在下列方面發(fā)揮硬件難以替代的作用： 作業(yè)管理； 提供用戶界面； 功能擴(kuò)展； 資源管理。 （1）作業(yè)管理 作業(yè)（job）就是用戶請求計算機(jī)系統(tǒng)完成的一個計算任務(wù)，它由用戶程序、數(shù)據(jù)以及控制命令（作業(yè)控制說明書或作業(yè)控制塊）組成。每個作業(yè)一般可以分成若干順序處理和加工的步驟——作業(yè)步。在操作系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)所有作業(yè)從提交到完成期間的組織、管理和調(diào)度的程序稱為作業(yè)管理程序（job manager），它負(fù)責(zé)為用戶建立作業(yè)，組織調(diào)用系統(tǒng)資源執(zhí)行，并在任務(wù)完成后撤銷它。 計算機(jī)的操作系統(tǒng)就是從作業(yè)管理開始的?？梢哉f，真空管時代的計算機(jī)根本沒有操作系統(tǒng)，計算機(jī)的工作處于手工操作階段。這時，用戶要直接用機(jī)器語言編寫程序，接著將程序用打孔機(jī)打在紙帶或卡片上（有孔、無孔分別代表1和0），再將紙帶或卡片裝入光電輸入設(shè)備，啟動輸入設(shè)備將程序輸入計算機(jī)，然后通過控制臺啟動程序運行，計算結(jié)束，用打字機(jī)打出結(jié)果后，最后要卸下紙帶、卡片。顯然這種人工干預(yù)與計算機(jī)的運算速度太不相稱。尤其是到了晶體管時代，問題更為突出。為了解決這一矛盾，人們開發(fā)了監(jiān)督程序，由程序依次完成原來要由人工進(jìn)行的一系列工作。這樣，用戶上機(jī)前，須向計算機(jī)遞交程序、數(shù)據(jù)和一個作業(yè)說明書。不過這時主要是進(jìn)行聯(lián)機(jī)批處理作業(yè)。

編輯推薦

《高等院校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)系列教材?計算機(jī)組成原理教程(第4版)》由清華大學(xué)出版社出版。

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