計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

本書全面地講述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、各部件的組成及工作原理、相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展與應(yīng)用等知識(shí)。全書共分8章，第1章和第2章為后面講述計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)提供必要的基礎(chǔ)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論、數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)運(yùn)算方面的內(nèi)容。第3章和第4章介紹計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)和中央處理器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想。第5章講述計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)存儲(chǔ)器、cache和輔助存儲(chǔ)器的組成及工作原理。第6章和第7章主要研究與輸入輸出有關(guān)的問題，包括常用的輸入輸出設(shè)備的介紹和輸入輸出系統(tǒng)的原理。第8章重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)。    本書內(nèi)容豐富，取材合理，每章后有適量習(xí)題。本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科學(xué)生的教學(xué)用書，也可作為從事計(jì)算機(jī)研究的科技人員的技術(shù)參考書。

書籍目錄

第1章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論  1.1  計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史    1.1.1  計(jì)算機(jī)的發(fā)展    1.1.2  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用    1.1.3  計(jì)算機(jī)的特性    1.1.4  計(jì)算機(jī)的分類  1.2  計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)    1.2.1  計(jì)算機(jī)的主要部件    1.2.2  計(jì)算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)  1.3  計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)    1.3.1  軟件系統(tǒng)    1.3.2  軟件和硬件的邏輯等價(jià)性  1.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)  1.5  計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)  思考與練習(xí)第2章  數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)運(yùn)算  2.1  數(shù)據(jù)信息的表示    2.1.1  數(shù)的機(jī)器碼表示    2.1.2  機(jī)器數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示    2.1.3  十進(jìn)制數(shù)的表示    2.1.4  非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示  2.2  數(shù)據(jù)信息的校驗(yàn)    2.2.1  數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼    2.2.2  奇偶校驗(yàn)碼    2.2.3  海明校驗(yàn)碼    2.2.4  循環(huán)冗余校驗(yàn)碼  2.3  定點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算    2.3.1  機(jī)器數(shù)的移位與舍人    2.3.2  補(bǔ)碼加、減運(yùn)算方法    2.3.3  補(bǔ)碼加、減運(yùn)算的溢出問題    2.3.4  補(bǔ)碼加、減運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)  2.4  定點(diǎn)數(shù)乘除法運(yùn)算    2.4.1  原碼乘法運(yùn)算    2.4.2  補(bǔ)碼乘法運(yùn)算    2.4.3  原碼除法運(yùn)算    2.4.4  補(bǔ)碼除法運(yùn)算    2.4.5  陣列乘法器和除法器  2.5  規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算    2.5.1  浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算    2.5.2  浮點(diǎn)數(shù)乘除運(yùn)算  2.6  邏輯運(yùn)算  2.7  運(yùn)算器的組成及功能    2.7.1  運(yùn)算器的組成    2.7.2  用集成電路構(gòu)成ALU    2.7.3  定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器  思考與練習(xí)第3章  計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)  3.1  概述    3.1.1  指令系統(tǒng)的基本概念    3.1.2  指令的要素  3.2  指令格式    3.2.1  指令字長(zhǎng)    3.2.2  地址碼    3.2.3  操作碼    3.2.4  指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)  3.3  尋址技術(shù)    3.3.1  編址方式    3.3.2  指令的尋址方式    3.3.3  數(shù)據(jù)的尋址方式    3.3.4  堆棧操作與尋址  3.4  指令系統(tǒng)    3.4.1  指令的分類    3.4.2  指令系統(tǒng)的發(fā)展    3.4.3  指令系統(tǒng)舉例  思考與練習(xí)第4章  中央處理器  4.1  控制器概述    4.1.1  控制器的功能    4.1.2  控制器的組成    4.1.3  控制器的組成方式    4.1.4  指令執(zhí)行過程  4.2  時(shí)序系統(tǒng)與控制方式    4.2.1  時(shí)序系統(tǒng)    4.2.2  同步控制方式    4.2.3  異步控制方式    4.2.4  聯(lián)合控制方式  4.3  CPU的總體結(jié)構(gòu)    4.3.1  寄存器的設(shè)置    4.3.2  CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路    4.3.3  指令的微操作控制  4.4  模型機(jī)    4.4.1  模型機(jī)的總體結(jié)構(gòu)    4.4.2  模型機(jī)的指令系統(tǒng)  4.5  組合邏輯控制器    4.5.1  設(shè)計(jì)方法    4.5.2  微操作控制信號(hào)的產(chǎn)生    4.5.3  組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)  4.6  微程序控制器    4.6.1  微程序控制的基本概念    4.6.2  微指令編碼法    4.6.3  微程序流的控制    4.6.4  微指令格式設(shè)計(jì)及執(zhí)行方式    4.6.5  微程序控制器的設(shè)計(jì)  4.7  PLA(可編程邏輯陣列)控制器  思考與練習(xí)第5章  存儲(chǔ)系統(tǒng)  5.1  存儲(chǔ)系統(tǒng)概述    5.1.1  存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)    5.1.2  存儲(chǔ)器的分類    5.1.3  主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)  5.2  主存儲(chǔ)器    5.2.1  主存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)    5.2.2  半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(RAM)    5.2.3  半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器(ROM)    5.2.4  存儲(chǔ)器芯片    5.2.5  主存儲(chǔ)器的組成與控制  5.3  提高主存儲(chǔ)器性能的措施    5.3.1  并行主存系統(tǒng)    5.3.2  高速緩沖存儲(chǔ)器    5.3.3  相聯(lián)存儲(chǔ)器    5.3.4  虛擬存儲(chǔ)器    5.3.5  存儲(chǔ)保護(hù)  5.4  輔助存儲(chǔ)器    5.4.1  輔助存儲(chǔ)器的分類及發(fā)展    5.4.2  硬磁盤存儲(chǔ)器    5.4.3  軟磁盤存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器    5.4.4  光盤存儲(chǔ)器  思考與練習(xí)第6章  輸入輸出設(shè)備  6.1  輸入輸出設(shè)備概述  6.2  輸入設(shè)備    6.2.1  鍵盤    6.2.2  鼠標(biāo)    6.2.3  掃描儀    6.2.4  其他輸入設(shè)備  6.3  輸出設(shè)備    6.3.1  顯示器    6.3.2  打印機(jī)    6.3.3  漢字處理設(shè)備  思考與練習(xí)第7章  輸入輸出系統(tǒng)  7.1  輸入輸出系統(tǒng)慨述    7.1.1  I/O接口的功能    7.1.2  I/O接口的分類    7.1.3  I/O接口的基本組成  7.2  總線結(jié)構(gòu)    7.2.1  計(jì)算機(jī)總線概述    7.2.2  總線的控制方式    7.2.3  總線的通信方式    7.2.4  總線上信息的傳送方式    7.2.5  總線標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)總線  7.3  輸入輸出控制方式    7.3.1  程序直接控制方式    7.3.2  程序中斷控制方式    7.3.3  DMA控制方式    7.3.4  通道控制方式和I/O處理機(jī)方式  思考與練習(xí)第8章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  8.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述    8.1.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類    8.1.2  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)測(cè)  8.2  微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工作站與服務(wù)器    8.2.1  微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)    8.2.2  工作站    8.2.3  服務(wù)器  8.3  流水線技術(shù)    8.3.1  流水線的基本概念    8.3.2  流水線的性能指標(biāo)    8.3.3  流水線中的相關(guān)問題  8.4  并行處理機(jī)系統(tǒng)    8.4.1  并行處理機(jī)系統(tǒng)概述    8.4.2  SIMD并行計(jì)算機(jī)（陣列處理機(jī)）    8.4.3  多處理機(jī)系統(tǒng)  8.5  非馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    8.5.1  數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)    8.5.2  歸約機(jī)    8.5.3  人工智能計(jì)算機(jī)  思考與練習(xí)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論本章概要地介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程、應(yīng)用、特征及分類方法，從軟、硬件的組成和結(jié)構(gòu)方面分析了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)概念，最后講述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)涉及的主要技術(shù)指標(biāo)。通過本章學(xué)習(xí)，可以初步建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，為深入研究計(jì)算機(jī)各個(gè)部分的組成與結(jié)構(gòu)提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。1.1　計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)是一種能夠自動(dòng)、高速、精確地對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理的現(xiàn)代化電子設(shè)備?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的種類很多，小到單片機(jī)、大到超級(jí)計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)，但它們?cè)诔杀?、尺寸、性能和?yīng)用上的差別非常大。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得構(gòu)成計(jì)算機(jī)部件的底層集成電路技術(shù)以及由這些部件組合而成的并行組織技術(shù)都有很大的改進(jìn)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生半個(gè)多世紀(jì)以來，其功能性能提高之快、應(yīng)用領(lǐng)域拓展之寬、對(duì)社會(huì)發(fā)展影響之深是有目共睹的。1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)40年代，無線電技術(shù)和無線電工業(yè)的發(fā)展為電子計(jì)算機(jī)的研制準(zhǔn)備了物質(zhì)基礎(chǔ)。l946年2月15日，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），它的名稱可直譯為“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”。ENIAC是一個(gè)龐然大物，共用了1.8萬個(gè)電子管，耗電150kW，重量達(dá)30t，占地170m2，其運(yùn)算速度為5000次每秒左右?，F(xiàn)在看來它性能不高，但是在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上它成為一個(gè)重要的里程碑，被稱為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的始祖。由它奠定了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，開創(chuàng)了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的新紀(jì)元。

媒體關(guān)注與評(píng)論

內(nèi)容難度適當(dāng)，注重知識(shí)的連貫性注重與相關(guān)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的知識(shí)銜接性注重實(shí)踐性和實(shí)用性，適當(dāng)介紹了基本的邏輯部件提供了大量實(shí)例分析與習(xí)題，適合學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)

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《21世紀(jì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育實(shí)用規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》內(nèi)容豐富，取材合理，每章后有適量習(xí)題。《21世紀(jì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育實(shí)用規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科學(xué)生的教學(xué)用書，也可作為從事計(jì)算機(jī)研究的科技人員的技術(shù)參考書。

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