計算機組成與設計

內(nèi)容概要

本書是作者多年從事“計算機組成原理”課程教學和有關科研成果的結晶，在完成國家精品課程建設的基礎上對本書進行了重要修訂，使教材內(nèi)容更先進，學習難度也有所降低。本書簡要地介紹了數(shù)字電路基礎和邏輯設計的內(nèi)容，全面而比較深入地講解了計算機組成的原理知識和設計與實現(xiàn)的技術，包括數(shù)據(jù)表示和運算器、指令系統(tǒng)和控制器、三級結構的存儲器系統(tǒng)、輸入和輸出設備與系統(tǒng)，最后簡要地介紹了并行計算機體系結構的主要概念和基礎知識。本書既可作為高等院校計算機或相關專業(yè)“計算機組成原理”課程的教材，也可作為從事與計算機相關業(yè)務的生產(chǎn)、科研和工程技術人員的參考用書。

書籍目錄

1 計算機系統(tǒng)概述  1.1 計算機系統(tǒng)的基本組成和它的層次結構  1.2 計算機硬件系統(tǒng)的5個功能部件及其功能  1.3 計算機主要的技術與性能指標  1.4 計算機的體系結構、組成和實現(xiàn)概述  1.5 計算機發(fā)展進步、分類與拓展應用的進程  本章內(nèi)容小結  習題與思考題2 數(shù)字電路基礎和計算機中的邏輯部件  2.1 數(shù)字電路（digital circuit）基礎　　2.1.1 半導體材料和晶體二極管簡介　　2.1.2 雙極型三極管的結構及其伏安特性　　2.1.3 MOS管的結構和它的伏安特性  2.2 基本邏輯門和布爾代數(shù)知識基礎　　2.2.1 最基本的邏輯門電路　　2.2.2 布爾代數(shù)知識基礎及其應用  2.3 組合邏輯電路（combinational logic circuit）及其應用　　2.3.1 基本邏輯門　　2.3.2 三態(tài)門　　2.3.3 多路選擇器　　2.3.4 編碼器和譯碼器　　2.3.5 應用案例　2.4 時序（sequential）邏輯電路及其應用　　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 存儲器（memory）芯片（chip）簡介　　2.4.4 應用案例  2.5 現(xiàn)場可編程邏輯器件及其應用　　2.5.1 現(xiàn)場可編程器件概述　　2.5.2 現(xiàn)場可編程器件的編程和應用　　2.5.3 應用案例  本章內(nèi)容小結  習題與思考題3 數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)運算算法及其線路實現(xiàn)  3.1 數(shù)字化信息編碼的概念和二進制編碼知識　　3.1.1 數(shù)字化信息編碼的概念　　3.1.2 二進制編碼和碼制轉換　　3.1.3 檢錯糾錯碼  3.2 數(shù)據(jù)表示——常用的信息編碼　　3.2.1 邏輯類型數(shù)據(jù)的表示　　3.2.2 字符類型數(shù)據(jù)的表示　　3.2.3 數(shù)值類型數(shù)據(jù)的表示  3.3 二進制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運算算法　　3.3.1 原碼、反碼、補碼的定義　　3.3.2 補碼加、減運算規(guī)則和電路實現(xiàn)　　3.3.3 原碼一位乘法、除法的實現(xiàn)方案　　3.3.4 實現(xiàn)乘法、除法的其他方案  習題與思考題4 計算機的運算器部件  4.1 算術邏輯運算部件的功能設計與線路實現(xiàn)  4.2 計算機的定點運算器　　4.2.1 定點運算器部件的功能、組成與控制　　4.2.2 MIPS計算機多周期CPU系統(tǒng)中的運算器部件的組成與實現(xiàn)　　4.2.3 運算器芯片Am2901實例  4.3 基于Am2901芯片的運算器部件　　4.3.1 用4片Am2901芯片構建16位的運算器部件　　4.3.2 4片Am2901芯片之外的線路設計  4.4 浮點運算與浮點運算器　　4.4.1 浮點數(shù)的運算規(guī)則　　4.4.2 浮點運算器舉例  4.5 提高運算器部件處理能力的可行途徑　　4.5.1 計算機性能的演變和并行性發(fā)展概述　　4.5.2 提高計算機運算器處理能力的可行途徑  本章內(nèi)容小結  習題與思考題5 指令、指令系統(tǒng)和匯編語言程序設計6 計算機的控制器部件7 多級結構的存儲器系統(tǒng)8 計算機的總線與輸入輸出系統(tǒng)9 并行計算機體系結構參考文獻

章節(jié)摘錄

2　數(shù)字電路基礎和計算機中的邏輯部件本章安排了5部分內(nèi)容，大體上屬于“計算機組成原理”課程的先修知識，讀者可以根據(jù)自己的基礎，瀏覽或者選學其中的部分內(nèi)容。數(shù)字電路基礎部分介紹了半導體和晶體管的基礎知識，還給出了幾個應用案例?；具壿嬮T和布爾代數(shù)部分介紹了基本門電路的原理性線路、其真值表和邏輯表達式的描述，在常用公式和基本規(guī)則的基礎上，簡要地介紹了邏輯設計、邏輯函數(shù)化簡。計算機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序邏輯電路，并結合教學計算機中的實際應用需求，給出使用這些器件實現(xiàn)預期處理功能的設計過程，把線路的邏輯設計和計算機組成原理知識有機地結合起來，這是本書的特色之一。最后介紹PLD（GAL）CPLD和FPGA等現(xiàn)場可編程邏輯器件，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2.1.1　半導體材料和晶體二極管簡介1.本征半導體及二極管的單向導電性自然界中的物質根據(jù)其導電特性可以分為導體、絕緣體和半導體。大家熟知的金屬就是導體，橡皮、陶瓷和石英等為絕緣體，鍺、硅、砷化鎵等由于它們的導電特性處于導體和絕緣體之間而稱為半導體。不同的導電特性是由物質內(nèi)部原子結構的電特性的不同而造成的。計算機中的半導體器件和集成電路用得最多的半導體材料是正4價元素的硅或鍺等物質。通常稱完全績效的、結構完整的半導體晶體為本征半導體。因為本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱，幾乎是絕緣體。

編輯推薦

《清華大學信息科學技術學院教材學院公共基礎課程系列·計算機組成與設計(第3版)》既可作為高等院校計算機或相關專業(yè)“計算機組成原理”課程的教材，也可作為從事與計算機相關業(yè)務的生產(chǎn)、科研和工程技術人員的參考用書。

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