計算機(jī)組成原理實用教程

內(nèi)容概要

王萬生編著的本書共9章，第1章主要介紹計算機(jī)系統(tǒng)組成，計算機(jī)的發(fā)展歷史及計算機(jī)的應(yīng)用；第2章主要講解信息的數(shù)字化表示，重點討論數(shù)值數(shù)據(jù)的原碼、補(bǔ)碼和反碼表示方法，非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法；第3章介紹運算器的作用及實現(xiàn)，重點討論定點數(shù)的加法器、乘法器、除法器的設(shè)計方法；第4章介紹存儲器工作原理與存儲器體系結(jié)構(gòu)，重點討論半導(dǎo)體存儲器的工作原理和磁存儲器的工作原理，存儲器體系結(jié)構(gòu)及解決的問題；第5章介紹計算機(jī)指令系統(tǒng)，重點討論指令結(jié)構(gòu)及尋址方式；第6章介紹CPU的組成和作用，重點介紹組合邏輯控制器和微程序控制器的實現(xiàn)；第7章介紹總線及總線互連結(jié)構(gòu)；第8章介紹常用外部設(shè)備的作用與工作原理；第9章介紹輸入輸出系統(tǒng)，重點討論中斷與
DMA工作方式。
本書選材適當(dāng)、內(nèi)容豐富、層次分明、條理清晰、實用性強(qiáng)，為了幫助讀者鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，每章都配有大量習(xí)題。本書適合作為普通高等院校計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的教材。

書籍目錄

第1章 計算機(jī)系統(tǒng)概論
  1.1 計算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
    1.1.1 計算機(jī)的定義
    1.1.2 計算機(jī)的發(fā)展
    1.1.3 微處理器的發(fā)展
  1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成
    1.2.1 計算機(jī)硬件系統(tǒng)
    1.2.2 PC系列微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
    1.2.3 計算機(jī)軟件系統(tǒng)
  1.3 計算機(jī)的應(yīng)用
  1.4 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
    1.4.1 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
    1.4.2 本課程研究的主要內(nèi)容
  1.5 計算機(jī)的主要性能指標(biāo)
  習(xí)題1
第2章 計算機(jī)中信息的表示方法
  2.1 概述
  2.2 數(shù)據(jù)信息的機(jī)內(nèi)表示方法
    2.2.1 數(shù)值數(shù)據(jù)在機(jī)內(nèi)的表示
    2.2.2 進(jìn)位計數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換
    2.2.3 數(shù)的符號表示
    2.2.4 數(shù)的小數(shù)點表示
    2.2.5 十進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示
  2.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示
    2.3.1 邏輯數(shù)據(jù)
    2.3.2 字符編碼
    2.3.3 漢字編碼
    2.3.4 圖像（圖形）的數(shù)字表示
    2.3.5 語言的計算機(jī)表示
    2.3.6 校驗碼
  習(xí)題2
第3章 運算方法和運算器
  3.1 定點數(shù)的加法、減法運算
    3.1.1 補(bǔ)碼加減法所依據(jù)的關(guān)系
    3.1.2 補(bǔ)碼加減法運算規(guī)則
    3.1.3 溢出的概念及檢測方法
  3.2 二進(jìn)制加法器
    3.2.1 半加器
    3.2.2 全加器
    3.2.3 加法器
    3.2.4 十進(jìn)制加法器
  3.3 定點數(shù)的乘、除法運算
    3.3.1 移位操作
    3.3.2 原碼一位乘法
    3.3.3 陣列乘法器
    3.3.4 定點除法運算
  3.4 邏輯運算
    3.4.1 邏輯與
    3.4.2 邏輯或
    3.4.3 邏輯異或
    3.4.4 邏輯非
  3.5 定點運算器的組成
    3.5.1 定點運算器的基本結(jié)構(gòu)
    3.5.2 集成多功能算術(shù)／邏輯運算器
  3.6 浮點數(shù)運算
    3.6.1 浮點數(shù)的加、減法運算
    3.6.2 浮點數(shù)的乘、除法運算
  習(xí)題3
第4章 存儲器系統(tǒng)
  4.1 存儲器概述
    4.1.1 基本概念
    4.1.2 存儲器分類
    4.1.3 存儲器的性能指標(biāo)
  4.2 半導(dǎo)體存儲器
    4.2.1 半導(dǎo)體存儲器概述
    4.2.2 RAM存儲原理
    4.2.3 半導(dǎo)體RAM芯片
    4.2.4 半導(dǎo)體只讀存儲器ROM的工作原理
  4.3 存儲器的組織
  4.4 輔助存儲器
    4.4.1 磁表面存儲器
    4.4.2 硬磁盤存儲器
    4.4.3 光盤存儲器
  4.5 存儲體系的概述
  4.6 高速緩沖存儲器工作原理簡介
    4.6.1 高速緩沖存儲器的引入
    4.6.2 cache工作原理
    4.6.3 主存—cache地址變換的地址映像
    4.6.4 替換算法
    4.6.5 主存—cache內(nèi)容的一致性問題
    4.6.6 cache結(jié)構(gòu)舉例
  4.7 虛擬存儲器概念
  4.8 存儲器的校驗方法
  習(xí)題4
第5章 指令系統(tǒng)
  5.1 概述
  5.2 機(jī)器指令
    5.2.1 機(jī)器指令格式
    5.2.2 操作數(shù)類型和存儲方式
    5.2.3 指令類型
    5.2.4 指令助記符
  5.3 尋址方式
    5.3.1 指令的尋址方式
    5.3.2 操作數(shù)的尋址方式
  5.4 RISC技術(shù)
    5.4.1 復(fù)雜指令CISC十算機(jī)
    5.4.2 RISC技術(shù)的產(chǎn)生
  5.5 MMX技術(shù)
  習(xí)題5
第6章 中央處理機(jī)的組織
  6.1 CPU的功能
  6.2 CPU的基本組成
    6.2.1 運算部件
    6.2.2 寄存器設(shè)置
    6.2.3 時序部件
    6.2.4 控制單元CU
  6.3 指令的執(zhí)行過程
    6.3.1 模型計算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)
    6.3.2 模型機(jī)的指令系統(tǒng)
    6.3.3 時序系統(tǒng)
    6.3.4 指令執(zhí)行流程
    6.3.5 指令的微操作序列
  6.4 組合邏輯控制器的設(shè)計
  6.5 微程序控制器的設(shè)計
    6.5.1 微程序控制的基本原理
    6.5.2 微程序設(shè)計技術(shù)
  6.6 CPU性能設(shè)計
  習(xí)題6
第7章 總線及總線互連結(jié)構(gòu)
  7.1 總線的基本概念
    7.1.1 總線的特性
    7.1.2 總線的類型
    7.1.3 系統(tǒng)總線的組成
    7.1.4 總線的數(shù)據(jù)傳輸方式
  7.2 總線的設(shè)計要素
    7.2.1 信號線類型
    7.2.2 仲裁方法
    7.2.3 定時方式
    7.2.4 總線事務(wù)類型
    7.2.5 總線帶寬
  7.3 總線接口單元
  7.4 總線性能指標(biāo)
  7.5 總線標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展過程
  7.6 總線結(jié)構(gòu)
    7.6.1 總線結(jié)構(gòu)的物理實現(xiàn)
    7.6.2 總線結(jié)構(gòu)
    7.6.3 多總線分級結(jié)構(gòu)舉例
  習(xí)題7
第8章 輸入輸出設(shè)備
  8.1 輸入輸出設(shè)備的分類與特點
    8.1.1 外設(shè)的分類
    8.1.2 外設(shè)特點
  8.2 輸入設(shè)備
    8.2.1 鍵盤
    8.2.2 鼠標(biāo)器
    8.2.3 觸摸屏
  8.3 輸出設(shè)備
    8.3.1 打印機(jī)
    8.3.2 顯示設(shè)備
  習(xí)題8
第9章 輸入輸出系統(tǒng)
  9.1 I／O接口
    9.1.1 I／O接口的功能
    9.1.2 I／O接口的基本組成
    9.1.3 接口的分類
  9.2 I／O設(shè)備的尋址
  9.3 I／O數(shù)據(jù)傳輸控制方式
  9.4 程序直接控制的數(shù)據(jù)傳輸方式
    9.5 程序中斷控制數(shù)據(jù)傳輸
    9.5.1 中斷的基本概念
    9.5.2 中斷結(jié)構(gòu)
    9.5.3 中斷響應(yīng)及響應(yīng)的條件
    9.5.4 向量中斷
    9.5.5 中斷服務(wù)處理
  9.6 DMA直接存儲器訪問
    9.6.1 直接存儲器訪問DMA
    9.6.2 DMA的特點
    9.6.3 DMA三種工作方式
    9.6.4 DMA控制器的組成
    9.6.5 DMA操作過程
  9.7 通道和I／O處理器方式
    9.7.1 通道的基本概念
    9.7.2 輸入輸出處理機(jī)
  9.8 常用標(biāo)準(zhǔn)接口舉例
  習(xí)題9
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：操作碼是指令中表示機(jī)器操作類型的部分，其長度（二進(jìn)制碼位數(shù)）決定了指令系統(tǒng)中完成不同操作的指令的條數(shù)。操作碼位數(shù)越多，所能表示的操作種類越多。操作碼的長度取決于計算機(jī)指令系統(tǒng)的規(guī)模，指令系統(tǒng)愈大，包含的操作愈多，操作碼的長度相應(yīng)就要長些，反之，操作碼的長度可以短一些。通常，一個含有n位長度的操作碼，最多能表示2條指令。例如，設(shè)計具有32條指令的計算機(jī)，操作碼的長度需要5位（2一32）就可以滿足需要了。（1）固定長度操作碼操作碼的長度固定，且集中放在指令字的一個字段中，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是有利用簡化硬件譯碼邏輯，減少指令的譯碼時間，而且便于擴(kuò)充操作種類。（2）可變長操作碼可變長操作碼是操作碼的長度允許有幾種不同的選擇，不再是固定長度。當(dāng)指令長度較長時，可以利用某些類型指令中地址位數(shù)的減少擴(kuò)充操作碼的位數(shù)，所以又稱為擴(kuò)充操作碼。在擴(kuò)充操作碼時，首先分析指令系統(tǒng)中的地址結(jié)構(gòu)，即不同類型指令所需要的地址數(shù)，按指令中給出的地址數(shù)，可將指令分成三地址指令、二地址指令、單地址指令和零地址指令。地址數(shù)較多的指令其地址段所需要的位數(shù)較多，允許操作碼占有的位數(shù)較少。地址數(shù)少的指令，其地址段位數(shù)一般也較少，并允許將地址段減少的位數(shù)分配給操作碼使用，當(dāng)然也可以不考慮地址碼而直接擴(kuò)充操作碼的位數(shù)。早期的計算機(jī)都采用單一固定長度（所有的指令長度都是相同的）的指令，稱為定長指令格式，現(xiàn)代計算機(jī)大多采用變長指令格式。例如，8086的指令為1～6個字節(jié)，80386／804.86最長的指令達(dá)15個字節(jié)，而Pentium的指令最長指令達(dá)16個字節(jié)。變長.指令使用靈活，執(zhí)行效率高。通常，指令的長度都是字節(jié)的整數(shù)倍。

編輯推薦

《計算機(jī)組成原理實用教程(第2版)》是針對普通院校計算機(jī)應(yīng)用類專業(yè)的學(xué)生編寫的。在第1版成功的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機(jī)組成原理的教學(xué)改革需要以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展編寫了第2版。?全書選材適當(dāng).內(nèi)容完整，層次分明.條理清晰。教材中詳細(xì)介紹了計算機(jī)系統(tǒng)的組成：計算機(jī)的一般工作過程；五大功能部件的作用和工作原理。在內(nèi)容的組織上采用從整體（發(fā)明計算機(jī)的目的是什么，作為一個自動、連續(xù)、高速、準(zhǔn)確的電子計算工具應(yīng)該包括哪些功能部件）到局部（每一個功能部件的作用是什么，如何實現(xiàn)）再到整體（這些功能部件如何組合在一起構(gòu)成一臺完整的計算機(jī)系統(tǒng)，如何提高計算機(jī)整體性能指標(biāo)等）的思路。?內(nèi)容新穎。計算機(jī)發(fā)展技術(shù)日新月異，教材中對當(dāng)今計算機(jī)發(fā)展的最新技術(shù)都做了介紹。?實用性強(qiáng)。在講清理論的前提下突出應(yīng)用，結(jié)合總線發(fā)展技術(shù)和PC機(jī)的主板芯片組具體介紹了如何將五大功能部件組合在一起構(gòu)成一臺高性能的計算機(jī)。?為了幫助讀者鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，每章都有大量的習(xí)題。

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