計算機組成原理

前言

“計算機組成原理”是各類高等院校計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下屬各專業(yè)的一門主干必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是電子、信息類學(xué)科各專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它的特點是涉及的知識面廣、概念多、內(nèi)容抽象、難度大，在專業(yè)課與基礎(chǔ)課之間起著承上啟下的作用。計算機科學(xué)與技術(shù)是一門知識更新速度非?？斓膶W(xué)科，有關(guān)計算機學(xué)科的教材必須及時更新。本書自2004年6月第1版出版以來，深受廣大高職高專院校計算機教師和學(xué)生的歡迎。許多同行教師積極肯定了本書的成功之處，同時也提出了許多中肯的意見，希望本書繼續(xù)修訂，補充適當內(nèi)容后再版。為了使廣大讀者更好地學(xué)習(xí)“計算機組成原理”這門課，本書在第1版的基礎(chǔ)上進行了修訂。《計算機組成原理》第2版主要按照以下5條原則進行修訂。（1）教材的總體結(jié)構(gòu)保持不變，適當?shù)卣{(diào)整和增加內(nèi)容。（2）充分利用當代計算機技術(shù)硬件的發(fā)展成果，盡量吸收當代計算機硬件發(fā)展的先進技術(shù)，使教材體現(xiàn)先進性。（3）內(nèi)容要適合高職高專層次學(xué)生，不涉及計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面太深的內(nèi)容，刪除了第1版中部分過深的內(nèi)容。（4）基本概念必須清楚；系統(tǒng)性要強，使學(xué)生能建立計算機的整機概念。（5）為了使教師更好地布置作業(yè)和學(xué)生練習(xí)，每章都適當增加了例題和習(xí)題的內(nèi)容。寧波大學(xué)信息學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)系的同仁對本書的編寫大綱和具體內(nèi)容提出了許多寶貴的修改意見，編者在此表示衷心感謝。由于作者的經(jīng)驗和水平所限，書中難免存在一些不妥之處，歡迎各位專家、同仁及廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

全書按基礎(chǔ)、組成、系統(tǒng)三個層次介紹了計算機的組成原理?；A(chǔ)部分包括計算機系統(tǒng)概述、信息編碼及在計算機中的表示、代碼校驗、計算機的基本器件、機器數(shù)的運算方法；組成部分包括運算器、指令系統(tǒng)、主存儲器和中央處理器；系統(tǒng)部分包括計算機的存儲系統(tǒng)、系統(tǒng)總線、外圍設(shè)備和輸入／輸出系統(tǒng)。    本書針對高職高專的特點編寫，立足于計算機專業(yè)，并兼顧信息技術(shù)的其他專業(yè)，注重內(nèi)容的先進性、實用性。    本書概念清晰、重點突出、語言簡潔、深入淺出、通俗易懂、例題豐富、圖文并茂，每章后均附有相當數(shù)量的習(xí)題，適合作為高職高專計算機專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材。

書籍目錄

計算機組成原理（第2版）第1章 計算機系統(tǒng)概述  1.1 計算機的發(fā)展  1.2 計算機的分類及其應(yīng)用  1.3 計算機系統(tǒng)的組成  1.4 計算機的特點和主要性能指標  本章小結(jié)  習(xí)題1第2章 信息編碼及其在計算機中的表示  2.1 信息的數(shù)字化編碼  2.2 進位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換  2.3 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示和運算  2.4 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示  2.5 數(shù)據(jù)校驗碼  本章小結(jié)  習(xí)題2第3章 運算方法和運算器  3.1 組成計算機硬件電路的基本器件  3.2 機器數(shù)的加減運算及其實現(xiàn)  3.3 定點乘法及其實現(xiàn)  3.4 定點除法及其實現(xiàn)  3.5 浮點數(shù)的算術(shù)運算  3.6 運算器的組成和結(jié)構(gòu)  3.7 浮點運算器  本章小結(jié)  習(xí)題3第4章 計算機的指令系統(tǒng)  4.1 機器指令的格式  4.2 尋址方式  4.3 指令的種類  4.4 指令的執(zhí)行方式  4.5 精簡指令計算機（RISC）的指令系統(tǒng)  本章小結(jié)  習(xí)題4第5章 計算機的存儲系統(tǒng)  5.1 存儲器與存儲系統(tǒng)概述  5.2 主存儲器  5.3 并行主存儲器  5.4 高速緩沖存儲器  5.5 虛擬存儲器  5.6 存儲保護  本章小結(jié)  習(xí)題5第6章 中央處理器  6.1 中央處理器的功能及組成  6.2 指令周期  6.3 組合邏輯控制器  6.4 微程序控制器  6.5 流水線處理器  6.6 RISC硬件結(jié)構(gòu)  6.6.1 RISC的特點  6.6.2 RISCCPU  6.7 CPU的發(fā)展  本章小結(jié)  習(xí)題6第7章 系統(tǒng)總線  7.1 總線概述  7.2 總線的組成  7.3 微機總線  本章小結(jié)  習(xí)題7第8章 外圍設(shè)備第9章 輸入/輸出系統(tǒng)習(xí)題參考答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：運算器和控制器之間在結(jié)構(gòu)關(guān)系上是非常密切的，它們之間有大量的信息頻繁地交換。在第三代計算機中，還可以從結(jié)構(gòu)上分清楚哪是運算器，哪是控制器；到了第四代計算機，由于半導(dǎo)體制造工藝的進步，運算器和控制器被集成在一個芯片上，這樣的集成電路稱為中央處理器（CPU）。CPU對外有標準的信號連接線，我們稱它為總線，包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。通過總線可以把整個計算機的各個部件連接起來。中央處理器CPU主要包括運算器、控制器、系統(tǒng)總線和時鐘等部件，計算機的主機則由CPU和內(nèi)存儲器組成。在微機中使用的CPU也稱為微處理器。5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備的功能是用來輸出計算機的處理結(jié)果。輸出的形式可以是數(shù)字、字母、文字、表格、圖形、圖像和聲音等。最常用的輸出設(shè)備是顯示器和打印機，還有繪圖儀、X-Y記錄儀、音箱、各種數(shù)／模（D／A）轉(zhuǎn)換器等。從數(shù)據(jù)輸入／輸出的角度看，磁盤機（硬盤和軟盤）和磁帶機也可以被看作輸入／輸出設(shè)備。當從磁盤或磁帶讀取文件時，它們是輸入設(shè)備；當向磁盤或磁帶保存文件時，它們是輸出設(shè)備。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備又統(tǒng)稱I／O設(shè)備，鍵盤、鼠標和顯示器是每臺現(xiàn)代微型計算機必備的I／O設(shè)備，其他的設(shè)備則根據(jù)應(yīng)用的需要有選擇地配置。I／O設(shè)備屬于外部設(shè)備，但外部設(shè)備除I／O設(shè)備外，還應(yīng)包括外存儲器設(shè)備、多媒體設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和輸入／輸出處理機等。1.3.4計算機的軟件系統(tǒng)一臺計算機中全部程序的集合統(tǒng)稱為該計算機的軟件系統(tǒng)。軟件按其功能劃分，有應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件兩大類。應(yīng)用軟件是用戶為解決某種應(yīng)用問題而編制的一些程序；而系統(tǒng)軟件是用于實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)等功能，其目的是方便用戶，提高計算機的使用效率，擴充計算機的功能。為了更好地理解軟件系統(tǒng)的功能，下面對程序、指令和計算機語言的概念作些解釋。1.程序計算機的程序（program）就是用某種特定的符號系統(tǒng)（指令或語言）對被處理的數(shù)據(jù)和實現(xiàn)算法的過程進行的描述，它是由一系列指令或語句組成的，是為解決某一問題而設(shè)計的一系列排列有序的指令或語句的集合。程序送人計算機，存放在存儲器中，計算機按照程序，即按照為解決某一問題而設(shè)計的一系列排好順序的指令或語句進行工作。人們要讓計算機做的工作可能是很復(fù)雜的，因而指揮計算機工作的程序也就可能是龐大而復(fù)雜的，還可能經(jīng)常要對程序進行修改與完善，為了便于閱讀和修改，必須對程序作必要的說明，并整理出有關(guān)的資料。要運行程序，有時需要輸入一些必要的數(shù)據(jù)。所以，計算機軟件就是能指揮計算機工作的程序和程序運行時所需要的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和圖表資料，其中文字說明和圖表資料又稱為文檔。

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