計算機組成原理實用教程

前言

時光更迭、歷史嬗遞。中國經濟以她足以令世人驚嘆的持續(xù)高速發(fā)展駛入了一個新的世紀，一個新的千年。世紀之初，以微電子、計算機、軟件和通信技術為主導的信息技術革命給我們生存的社會所帶來的變化令人目不暇接。軟件是優(yōu)化我國產業(yè)結構、加速傳統(tǒng)產業(yè)改造和用信息化帶動工業(yè)化的基礎產業(yè)，是體現(xiàn)國家競爭力的戰(zhàn)略性產業(yè)，是從事知識的提煉、總結、深化和應用的高智型產業(yè)；軟件關系到國家的安全，是保證我國政治獨立、文化不受侵蝕的重要因素；軟件也是促進其他學科發(fā)展和提升的基礎學科；軟件作為20世紀人類文明進步的最偉大成果之一，代表了先進文化的前進方向。美國政府早在1992年“國家關鍵技術”一文中提出“美國在軟件開發(fā)和應用上所處的傳統(tǒng)領先地位是信息技術及其他重要領域競爭能力的一個關鍵因素”，“一個成熟的軟件制造工業(yè)的發(fā)展是滿足商業(yè)與國防對復雜程序日益增長的要求所必需的”，“在很多國家關鍵技術中，軟件是關鍵的、起推動作用（或阻礙作用）的因素”。在1999年1月美國總統(tǒng)信息技術顧問委員會的報告“21世紀的信息技術”中指出“從臺式計算機、電話系統(tǒng)到股市，我們的經濟與社會越來越依賴于軟件”，“軟件研究為基礎研究方面最優(yōu)先發(fā)展的領域”。而軟件人才的缺乏和激烈競爭是當前國際的共性問題。各國、各企業(yè)都對培養(yǎng)、引進軟件人才采取了特殊政策與措施。為了滿足社會對軟件人才的需要，為了讓更多的人可以更快地學到實用的軟件理論、技術與方法，我們編著了《普通高等院校計算機專業(yè)（本科）實用教程系列》。本套叢書面向普通高等院校學生，以培養(yǎng)面向21世紀計算機專業(yè)應用人才（以軟件工程師為主）為目標，以簡明實用、便于自學、反映計算機技術最新發(fā)展和應用為特色，具體歸納為以下幾點：1．講透基本理論、基本原理、方法和技術，在寫法上力求敘述詳細，算法具體，通俗易懂，便于自學。

內容概要

本書在修訂過程中，繼承了原書前兩版的特點，根據(jù)CC2005指導計劃和教育部計算機科學與技術教學指導委員會制定的教學大綱，進行了內容的調整。全書共分9章，內容包括計算機系統(tǒng)概述、數(shù)碼系統(tǒng)、運算方法與運算器、存儲系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線系統(tǒng)、輸入輸出設備以及輸入輸出系統(tǒng)，各章后均配有習題和思考題。    本書內容全面、概念清楚、選材適當、結構合理、深入淺出、循序漸進，具有科學性和啟發(fā)性，是作者多年教學經驗的精華。    本書可作為普通高校計算機等理工科專業(yè)學生的教材，也可供從事計算機工作的工程技術人員自學或參考。

書籍目錄

第1章 計算機系統(tǒng)概述　1.1 計算機的發(fā)展與應用　　1.1.1 計算機發(fā)展概況　　1.1.2 計算機的應用　1.2 計算機的系統(tǒng)組成　　1.2.1 計算機硬件　　1.2.2 計算機軟件　1.3 計算機系統(tǒng)的層次結構　1.4 計算機的工作過程　1.5 計算機系統(tǒng)的主要技術指標　　1.5.1 機器字長　　1.5.2 運算速度　　1.5.3 機器容量　　1.5.4 吞吐量　　1.5.5 響應時間　習題與思考題第2章 數(shù)碼系統(tǒng)　2.1 進位計數(shù)制及其相互轉換　　2.1.1 常用的進位計數(shù)制　　2.1.2 數(shù)制轉換　2.2 計算機中數(shù)據(jù)的表示　　2.2.1 符號數(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 機器數(shù)的編碼格式　　2.3.1 原碼表示法　　2.3.2 補碼表示法　　2.3.3 反碼表示法　　2.3.4 浮點數(shù)的原碼、反碼和補碼表示法　　2.3.5 移碼表示法　　2.3.6 IEEE754標準　　2.3.7 十進制數(shù)的編碼格式　2.4 校驗碼　　2.4.1 奇偶校驗碼　　2.4.2 漢明碼　　2.4.3 循環(huán)校驗碼　習題與思考題第3章 運算方法與運算器　3.1 定點加、減法運算及其實現(xiàn)　　3.1.1 補碼加、減法運算方法　　3.1.2 定點加、減法運算中的溢出問題　　3.1.3 補碼加、減法運算的實現(xiàn)　3.2 定點乘法運算及其實現(xiàn)　　3.2.1 原碼一位乘法　　3.2.2 補碼一位乘法　3.3 定點除法運算及其實現(xiàn)　　3.3.1 原碼除法運算　　3.3.2 補碼除法運算　3.4 浮點數(shù)的算術運算方法　　3.4.1 浮點數(shù)的加、減法運算　　3.4.2 浮點數(shù)的乘、除法運算　3.5 邏輯運算及其實現(xiàn)　3.6 運算器的分析與組成　　3.6.1 并行進位方式的實現(xiàn)　　3.6.2 兩級分組“并一并”行進位方式的實現(xiàn)　　3.6.3 多功能算術邏輯運算單元　　3.6.4 組間并行進位邏輯　　3.6.5 定點運算器的基本結構　習題與思考題第4章 存儲系統(tǒng)　4.1 概述　　4.1.1 主存儲器的主要技術指標　　4.1.2 存儲器的層次結構　　4.1.3 存儲器的分類　4.2 半導體隨機讀寫存儲器　　4.2.1 MOS存儲器的存儲元電路　　4.2.2 半導體讀寫存儲器的基本結構　　4.2.3 靜態(tài)MOS隨機存儲器芯片舉例　　4.2.4 動態(tài)MOS隨機存儲器芯片舉例　……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 輸入輸出設備第9章 輸入輸出系統(tǒng)附錄 新舊邏輯電路圖形符號對照表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．1．2計算機的應用隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，計算機的應用范圍在不斷地擴大，小到電子手表、兒童玩具，大到衛(wèi)星、導彈的發(fā)射，應該說計算機已經滲透到國民經濟的各個部門，是否使用計算機已經成為各單位或部門技術應用水平高低的重要標志。下面從幾個主要方面簡述計算機的應用領域。1．科學計算方面科學計算從來就是計算機應用最廣泛的領域之一，在科學研究和工程設計過程中，常常會有大量的數(shù)值計算問題。例如導彈或衛(wèi)星的發(fā)射，必須精確地計算其運行軌道和目標；24小時天氣預報，用手搖計算器進行計算需要幾個星期，改用高速計算機則只需要幾個小時或更短時間；生命科學中為測定胰島素的晶體結構，需要進行大量的、高精度的復雜運算，只有采用高速計算機才成為可能。最近有資料報道，關于人類基因密碼的研究，需要對32億個堿基對按照正常順序加以排列，為了完成這一計算動用了700臺互連的A1pha64位處理器，其運算能力達到每秒1．3萬億次浮點運算。實踐證明，計算機的高速度、高精度的計算改變了科學研究和工程設計的面貌，使得計算機已經成為廣大科學工作者和工程設計人員不可缺少的重要工具。2．數(shù)據(jù)處理方面數(shù)據(jù)處理與科學計算不同，數(shù)據(jù)處理的任務是要對大量數(shù)據(jù)進行分析、加工、變換或綜合處理等。完成數(shù)據(jù)處理任務的計算機面對的是大量的數(shù)據(jù)，對它們不要求進行復雜的高精度的運算，目前國內外有大量的計算機應用于財會系統(tǒng)、銀行管理、市場預測和銷售分析等各個領域，還有圖書資料管理、情報檢索、飛機和火車的訂票系統(tǒng)等均屬于數(shù)據(jù)處理的范疇。應用于數(shù)據(jù)處理的計算機應具有足夠大的存儲容量。

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《計算機組成原理實用教程》：滿足2009年教育部考研大綱要求，與主流接軌——全書理論聯(lián)系實際，體系結構合理，概念清楚、選材適當、系統(tǒng)性強。以運算器、存儲器、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。配有教學課件，包括供教師使用的PPT和動畫CAI。

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