計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)用教程

前言

時(shí)光更迭、歷史嬗遞。中國經(jīng)濟(jì)以她足以令世人驚嘆的持續(xù)高速發(fā)展駛?cè)肓艘粋€(gè)新的世紀(jì)，一個(gè)新的千年。世紀(jì)之初，以微電子、計(jì)算機(jī)、軟件和通信技術(shù)為主導(dǎo)的信息技術(shù)革命給我們生存的社會(huì)所帶來的變化令人目不暇接。軟件是優(yōu)化我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和用信息化帶動(dòng)工業(yè)化的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是體現(xiàn)國家競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是從事知識(shí)的提煉、總結(jié)、深化和應(yīng)用的高智型產(chǎn)業(yè)；軟件關(guān)系到國家的安全，是保證我國政治獨(dú)立、文化不受侵蝕的重要因素；軟件也是促進(jìn)其他學(xué)科發(fā)展和提升的基礎(chǔ)學(xué)科；軟件作為20世紀(jì)人類文明進(jìn)步的最偉大成果之一，代表了先進(jìn)文化的前進(jìn)方向。美國政府早在1992年“國家關(guān)鍵技術(shù)”一文中提出“美國在軟件開發(fā)和應(yīng)用上所處的傳統(tǒng)領(lǐng)先地位是信息技術(shù)及其他重要領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)關(guān)鍵因素”，“一個(gè)成熟的軟件制造工業(yè)的發(fā)展是滿足商業(yè)與國防對(duì)復(fù)雜程序日益增長(zhǎng)的要求所必需的”，“在很多國家關(guān)鍵技術(shù)中，軟件是關(guān)鍵的、起推動(dòng)作用（或阻礙作用）的因素”。在1999年1月美國總統(tǒng)信息技術(shù)顧問委員會(huì)的報(bào)告“21世紀(jì)的信息技術(shù)”中指出“從臺(tái)式計(jì)算機(jī)、電話系統(tǒng)到股市，我們的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)越來越依賴于軟件”，“軟件研究為基礎(chǔ)研究方面最優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域”。而軟件人才的缺乏和激烈競(jìng)爭(zhēng)是當(dāng)前國際的共性問題。各國、各企業(yè)都對(duì)培養(yǎng)、引進(jìn)軟件人才采取了特殊政策與措施。為了滿足社會(huì)對(duì)軟件人才的需要，為了讓更多的人可以更快地學(xué)到實(shí)用的軟件理論、技術(shù)與方法，我們編著了《普通高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)（本科）實(shí)用教程系列》。本套叢書面向普通高等院校學(xué)生，以培養(yǎng)面向21世紀(jì)計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用人才（以軟件工程師為主）為目標(biāo)，以簡(jiǎn)明實(shí)用、便于自學(xué)、反映計(jì)算機(jī)技術(shù)最新發(fā)展和應(yīng)用為特色，具體歸納為以下幾點(diǎn)：1．講透基本理論、基本原理、方法和技術(shù)，在寫法上力求敘述詳細(xì)，算法具體，通俗易懂，便于自學(xué)。

內(nèi)容概要

本書在修訂過程中，繼承了原書前兩版的特點(diǎn)，根據(jù)CC2005指導(dǎo)計(jì)劃和教育部計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的教學(xué)大綱，進(jìn)行了內(nèi)容的調(diào)整。全書共分9章，內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、數(shù)碼系統(tǒng)、運(yùn)算方法與運(yùn)算器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備以及輸入輸出系統(tǒng)，各章后均配有習(xí)題和思考題。    本書內(nèi)容全面、概念清楚、選材適當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理、深入淺出、循序漸進(jìn)，具有科學(xué)性和啟發(fā)性，是作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的精華。    本書可作為普通高校計(jì)算機(jī)等理工科專業(yè)學(xué)生的教材，也可供從事計(jì)算機(jī)工作的工程技術(shù)人員自學(xué)或參考。

書籍目錄

第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述　1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用　　1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概況　　1.1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用　1.2 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成　　1.2.1 計(jì)算機(jī)硬件　　1.2.2 計(jì)算機(jī)軟件　1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　1.4 計(jì)算機(jī)的工作過程　1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)　　1.5.1 機(jī)器字長(zhǎng)　　1.5.2 運(yùn)算速度　　1.5.3 機(jī)器容量　　1.5.4 吞吐量　　1.5.5 響應(yīng)時(shí)間　習(xí)題與思考題第2章 數(shù)碼系統(tǒng)　2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換　　2.1.1 常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制　　2.1.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換　2.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示　　2.2.1 符號(hào)數(shù)據(jù)的表示方法　　2.2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法　2.3 機(jī)器數(shù)的編碼格式　　2.3.1 原碼表示法　　2.3.2 補(bǔ)碼表示法　　2.3.3 反碼表示法　　2.3.4 浮點(diǎn)數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼表示法　　2.3.5 移碼表示法　　2.3.6 IEEE754標(biāo)準(zhǔn)　　2.3.7 十進(jìn)制數(shù)的編碼格式　2.4 校驗(yàn)碼　　2.4.1 奇偶校驗(yàn)碼　　2.4.2 漢明碼　　2.4.3 循環(huán)校驗(yàn)碼　習(xí)題與思考題第3章 運(yùn)算方法與運(yùn)算器　3.1 定點(diǎn)加、減法運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　　3.1.1 補(bǔ)碼加、減法運(yùn)算方法　　3.1.2 定點(diǎn)加、減法運(yùn)算中的溢出問題　　3.1.3 補(bǔ)碼加、減法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)　3.2 定點(diǎn)乘法運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　　3.2.1 原碼一位乘法　　3.2.2 補(bǔ)碼一位乘法　3.3 定點(diǎn)除法運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　　3.3.1 原碼除法運(yùn)算　　3.3.2 補(bǔ)碼除法運(yùn)算　3.4 浮點(diǎn)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算方法　　3.4.1 浮點(diǎn)數(shù)的加、減法運(yùn)算　　3.4.2 浮點(diǎn)數(shù)的乘、除法運(yùn)算　3.5 邏輯運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　3.6 運(yùn)算器的分析與組成　　3.6.1 并行進(jìn)位方式的實(shí)現(xiàn)　　3.6.2 兩級(jí)分組“并一并”行進(jìn)位方式的實(shí)現(xiàn)　　3.6.3 多功能算術(shù)邏輯運(yùn)算單元　　3.6.4 組間并行進(jìn)位邏輯　　3.6.5 定點(diǎn)運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)　習(xí)題與思考題第4章 存儲(chǔ)系統(tǒng)　4.1 概述　　4.1.1 主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)　　4.1.2 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)　　4.1.3 存儲(chǔ)器的分類　4.2 半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器　　4.2.1 MOS存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)元電路　　4.2.2 半導(dǎo)體讀寫存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)　　4.2.3 靜態(tài)MOS隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片舉例　　4.2.4 動(dòng)態(tài)MOS隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片舉例　……第5章 指令系統(tǒng)第6章 中央處理器第7章 總線系統(tǒng)第8章 輸入輸出設(shè)備第9章 輸入輸出系統(tǒng)附錄 新舊邏輯電路圖形符號(hào)對(duì)照表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1．1．2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，小到電子手表、兒童玩具，大到衛(wèi)星、導(dǎo)彈的發(fā)射，應(yīng)該說計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，是否使用計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各單位或部門技術(shù)應(yīng)用水平高低的重要標(biāo)志。下面從幾個(gè)主要方面簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。1．科學(xué)計(jì)算方面科學(xué)計(jì)算從來就是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)過程中，常常會(huì)有大量的數(shù)值計(jì)算問題。例如導(dǎo)彈或衛(wèi)星的發(fā)射，必須精確地計(jì)算其運(yùn)行軌道和目標(biāo)；24小時(shí)天氣預(yù)報(bào)，用手搖計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算需要幾個(gè)星期，改用高速計(jì)算機(jī)則只需要幾個(gè)小時(shí)或更短時(shí)間；生命科學(xué)中為測(cè)定胰島素的晶體結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行大量的、高精度的復(fù)雜運(yùn)算，只有采用高速計(jì)算機(jī)才成為可能。最近有資料報(bào)道，關(guān)于人類基因密碼的研究，需要對(duì)32億個(gè)堿基對(duì)按照正常順序加以排列，為了完成這一計(jì)算動(dòng)用了700臺(tái)互連的A1pha64位處理器，其運(yùn)算能力達(dá)到每秒1．3萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。實(shí)踐證明，計(jì)算機(jī)的高速度、高精度的計(jì)算改變了科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)的面貌，使得計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為廣大科學(xué)工作者和工程設(shè)計(jì)人員不可缺少的重要工具。2．?dāng)?shù)據(jù)處理方面數(shù)據(jù)處理與科學(xué)計(jì)算不同，數(shù)據(jù)處理的任務(wù)是要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、加工、變換或綜合處理等。完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)的計(jì)算機(jī)面對(duì)的是大量的數(shù)據(jù)，對(duì)它們不要求進(jìn)行復(fù)雜的高精度的運(yùn)算，目前國內(nèi)外有大量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用于財(cái)會(huì)系統(tǒng)、銀行管理、市場(chǎng)預(yù)測(cè)和銷售分析等各個(gè)領(lǐng)域，還有圖書資料管理、情報(bào)檢索、飛機(jī)和火車的訂票系統(tǒng)等均屬于數(shù)據(jù)處理的范疇。應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)應(yīng)具有足夠大的存儲(chǔ)容量。

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《計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)用教程》：滿足2009年教育部考研大綱要求，與主流接軌——全書理論聯(lián)系實(shí)際，體系結(jié)構(gòu)合理，概念清楚、選材適當(dāng)、系統(tǒng)性強(qiáng)。以運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器為主線，講透基本理論、基本原理、基本方法和基本技術(shù)。配有教學(xué)課件，包括供教師使用的PPT和動(dòng)畫CAI。

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