計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

本書(shū)是作者多年從事“計(jì)算機(jī)組成原理”課程教學(xué)和有關(guān)科研成果的結(jié)晶，在完成國(guó)家精品課程建設(shè)的基礎(chǔ)上對(duì)本書(shū)進(jìn)行了重要修訂，使教材內(nèi)容更先進(jìn)，學(xué)習(xí)難度也有所降低。本書(shū)簡(jiǎn)要地介紹了數(shù)字電路基礎(chǔ)和邏輯設(shè)計(jì)的內(nèi)容，全面而比較深入地講解了計(jì)算機(jī)組成的原理知識(shí)和設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，包括數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算器、指令系統(tǒng)和控制器、三級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)、輸入和輸出設(shè)備與系統(tǒng)，最后簡(jiǎn)要地介紹了并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要概念和基礎(chǔ)知識(shí)。本書(shū)既可作為高等院校計(jì)算機(jī)或相關(guān)專(zhuān)業(yè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教材，也可作為從事與計(jì)算機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)的生產(chǎn)、科研和工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述  1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成和它的層次結(jié)構(gòu)  1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的5個(gè)功能部件及其功能  1.3 計(jì)算機(jī)主要的技術(shù)與性能指標(biāo)  1.4 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)概述  1.5 計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)步、分類(lèi)與拓展應(yīng)用的進(jìn)程  本章內(nèi)容小結(jié)  習(xí)題與思考題2 數(shù)字電路基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)中的邏輯部件  2.1 數(shù)字電路（digital circuit）基礎(chǔ)　　2.1.1 半導(dǎo)體材料和晶體二極管簡(jiǎn)介　　2.1.2 雙極型三極管的結(jié)構(gòu)及其伏安特性　　2.1.3 MOS管的結(jié)構(gòu)和它的伏安特性  2.2 基本邏輯門(mén)和布爾代數(shù)知識(shí)基礎(chǔ)　　2.2.1 最基本的邏輯門(mén)電路　　2.2.2 布爾代數(shù)知識(shí)基礎(chǔ)及其應(yīng)用  2.3 組合邏輯電路（combinational logic circuit）及其應(yīng)用　　2.3.1 基本邏輯門(mén)　　2.3.2 三態(tài)門(mén)　　2.3.3 多路選擇器　　2.3.4 編碼器和譯碼器　　2.3.5 應(yīng)用案例　2.4 時(shí)序（sequential）邏輯電路及其應(yīng)用　　2.4.1 基本R-S觸發(fā)器（flip flop） 　　2.4.2 D型觸發(fā)器與寄存器　　2.4.3 存儲(chǔ)器（memory）芯片（chip）簡(jiǎn)介　　2.4.4 應(yīng)用案例  2.5 現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件及其應(yīng)用　　2.5.1 現(xiàn)場(chǎng)可編程器件概述　　2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)可編程器件的編程和應(yīng)用　　2.5.3 應(yīng)用案例  本章內(nèi)容小結(jié)  習(xí)題與思考題3 數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)運(yùn)算算法及其線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)  3.1 數(shù)字化信息編碼的概念和二進(jìn)制編碼知識(shí)　　3.1.1 數(shù)字化信息編碼的概念　　3.1.2 二進(jìn)制編碼和碼制轉(zhuǎn)換　　3.1.3 檢錯(cuò)糾錯(cuò)碼  3.2 數(shù)據(jù)表示——常用的信息編碼　　3.2.1 邏輯類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示　　3.2.2 字符類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示　　3.2.3 數(shù)值類(lèi)型數(shù)據(jù)的表示  3.3 二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運(yùn)算算法　　3.3.1 原碼、反碼、補(bǔ)碼的定義　　3.3.2 補(bǔ)碼加、減運(yùn)算規(guī)則和電路實(shí)現(xiàn)　　3.3.3 原碼一位乘法、除法的實(shí)現(xiàn)方案　　3.3.4 實(shí)現(xiàn)乘法、除法的其他方案  習(xí)題與思考題4 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件  4.1 算術(shù)邏輯運(yùn)算部件的功能設(shè)計(jì)與線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)  4.2 計(jì)算機(jī)的定點(diǎn)運(yùn)算器　　4.2.1 定點(diǎn)運(yùn)算器部件的功能、組成與控制　　4.2.2 MIPS計(jì)算機(jī)多周期CPU系統(tǒng)中的運(yùn)算器部件的組成與實(shí)現(xiàn)　　4.2.3 運(yùn)算器芯片Am2901實(shí)例  4.3 基于Am2901芯片的運(yùn)算器部件　　4.3.1 用4片Am2901芯片構(gòu)建16位的運(yùn)算器部件　　4.3.2 4片Am2901芯片之外的線(xiàn)路設(shè)計(jì)  4.4 浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算器　　4.4.1 浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則　　4.4.2 浮點(diǎn)運(yùn)算器舉例  4.5 提高運(yùn)算器部件處理能力的可行途徑　　4.5.1 計(jì)算機(jī)性能的演變和并行性發(fā)展概述　　4.5.2 提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算器處理能力的可行途徑  本章內(nèi)容小結(jié)  習(xí)題與思考題5 指令、指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)6 計(jì)算機(jī)的控制器部件7 多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)8 計(jì)算機(jī)的總線(xiàn)與輸入輸出系統(tǒng)9 并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

2　數(shù)字電路基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)中的邏輯部件本章安排了5部分內(nèi)容，大體上屬于“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的先修知識(shí)，讀者可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)，瀏覽或者選學(xué)其中的部分內(nèi)容。數(shù)字電路基礎(chǔ)部分介紹了半導(dǎo)體和晶體管的基礎(chǔ)知識(shí)，還給出了幾個(gè)應(yīng)用案例。基本邏輯門(mén)和布爾代數(shù)部分介紹了基本門(mén)電路的原理性線(xiàn)路、其真值表和邏輯表達(dá)式的描述，在常用公式和基本規(guī)則的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要地介紹了邏輯設(shè)計(jì)、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)。計(jì)算機(jī)的邏輯部件部分主要介紹了最常用的中小規(guī)模邏輯電路，包括組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，并結(jié)合教學(xué)計(jì)算機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用需求，給出使用這些器件實(shí)現(xiàn)預(yù)期處理功能的設(shè)計(jì)過(guò)程，把線(xiàn)路的邏輯設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這是本書(shū)的特色之一。最后介紹PLD（GAL）CPLD和FPGA等現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件，以及它們的內(nèi)部組成和使用特性。2.1　數(shù)字電路（digitalcircuit）基礎(chǔ)2.1.1　半導(dǎo)體材料和晶體二極管簡(jiǎn)介1.本征半導(dǎo)體及二極管的單向?qū)щ娦宰匀唤缰械奈镔|(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電特性可以分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。大家熟知的金屬就是導(dǎo)體，橡皮、陶瓷和石英等為絕緣體，鍺、硅、砷化鎵等由于它們的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間而稱(chēng)為半導(dǎo)體。不同的導(dǎo)電特性是由物質(zhì)內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)的電特性的不同而造成的。計(jì)算機(jī)中的半導(dǎo)體器件和集成電路用得最多的半導(dǎo)體材料是正4價(jià)元素的硅或鍺等物質(zhì)。通常稱(chēng)完全績(jī)效的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體為本征半導(dǎo)體。因?yàn)楸菊靼雽?dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，幾乎是絕緣體。

編輯推薦

《清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教材學(xué)院公共基礎(chǔ)課程系列·計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)(第3版)》既可作為高等院校計(jì)算機(jī)或相關(guān)專(zhuān)業(yè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教材，也可作為從事與計(jì)算機(jī)相關(guān)業(yè)務(wù)的生產(chǎn)、科研和工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

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