計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容概要

　　《高等院校計(jì)算機(jī)教育系列教材：計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示，基本的運(yùn)算方法與運(yùn)算器的構(gòu)成，中央處理器的指令系統(tǒng)、尋址方式及控制器等基礎(chǔ)知識(shí)，以及構(gòu)成計(jì)算機(jī)的其他組成部件（如總線、存儲(chǔ)器、輸入／輸出技術(shù)與設(shè)備）?！　　陡叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)教育系列教材：計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》共分為9章，第1章緒論主要介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展史以及計(jì)算機(jī)的基本組成和分類，第2章全面介紹計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示方法，包括數(shù)據(jù)編碼、非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼和檢錯(cuò)與糾錯(cuò)編碼。第3章包括定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法、算術(shù)邏輯單元和浮點(diǎn)運(yùn)算的方法。第4章著重講解指令格式、存儲(chǔ)及尋址方式、指令系統(tǒng)和精簡指令集計(jì)算機(jī)。第5章講解CPU的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)、CPU執(zhí)行指令的過程和CPU的部件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。第6章介紹流水線技術(shù)，包括流水線的性能分析、流水線中的相關(guān)、指令級(jí)并行和其他有關(guān)技術(shù)。第7章包括存儲(chǔ)器的分類、主存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器等內(nèi)容。第8章介紹輸入／輸出基本原理、中斷方式、直接存儲(chǔ)器存取、通道方式。第9章包括多機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、對稱多處理機(jī)系統(tǒng)、分布式共享存儲(chǔ)器多機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)其他結(jié)構(gòu)形式等內(nèi)容。綜觀全書，既有宏觀的指導(dǎo)，也有微觀細(xì)節(jié)的介紹；既有生動(dòng)的實(shí)例講解，也有典型經(jīng)驗(yàn)的分享。　　《高等院校計(jì)算機(jī)教育系列教材：計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》內(nèi)容充實(shí)、簡明扼要、重點(diǎn)突出，涵蓋了計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容，并增加了一些新的內(nèi)容。本書可作為高校理工科專業(yè)“計(jì)算機(jī)組成原理”或“計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的教科書，也可作為從事計(jì)算機(jī)行業(yè)的一般工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章緒論 1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 1.1.1發(fā)展經(jīng)歷 1.1.2摩爾定律 1.2計(jì)算機(jī)的基本組成 1.2.1硬件系統(tǒng) 1.2.2軟件系統(tǒng) 1.3計(jì)算機(jī)的分層組織結(jié)構(gòu) 1.3.1計(jì)算機(jī)分層結(jié)構(gòu)形式 1.3.2汁算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn) 1.4計(jì)算機(jī)的分類及性能描述 1.4.1計(jì)算機(jī)的分類 1.4.2汁算機(jī)的性能描述 1.5課后練習(xí) 第2章計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示 2.1數(shù)據(jù)編碼 2.1.1數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼 2.1.2數(shù)據(jù)的浮點(diǎn)表示 2.1.3BCD碼 2.2非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼 2.2.1ASCⅡ碼 2.2.2漢字編碼 2.3檢錯(cuò)與糾錯(cuò)編碼 2.3.1奇偶校驗(yàn)碼 2.3.2海明碼 2.3.3循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 2.4課后練習(xí) 第3章運(yùn)算方法與運(yùn)算器 3.1定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 3.1.1加減運(yùn)算 3.1.2乘法運(yùn)算 3.1.3除法運(yùn)算 3.2算術(shù)邏輯單元 3.2.1單元電路 3.2.2算術(shù)單元 3.2.3運(yùn)算器的結(jié)構(gòu) 3.3浮點(diǎn)運(yùn)算 3.3.1浮點(diǎn)加減運(yùn)算 3.3.2浮點(diǎn)乘除運(yùn)算 3.3_3浮點(diǎn)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn) 3.4課后練習(xí) 第4章指令系統(tǒng) 4.1指令格式 4.1.1概述 4.1.2指令信息及格式 4.1.3指令設(shè)計(jì) 4.2存儲(chǔ)及尋址方式 4.2.1主存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式 4.2.2尋址方式 4.3指令系統(tǒng) 4.3.1傳送指令 4.3.2算術(shù)運(yùn)算指令 4.3.3邏輯運(yùn)算指令 4.3.4移位及循環(huán)移位指令 4.3.5程序控制指令 4.3.6處理器控制指令 4.3.7串操作指令 4.3.8位操作指令 4.3.9其他指令 4.4精簡指令集計(jì)算機(jī) 4.4.1指令系統(tǒng)的從簡到繁 4.4.2精簡指令集計(jì)算機(jī)的由來及特點(diǎn) 4.5課后練習(xí) 第5章中央處理器 5.1CPU的結(jié)構(gòu) 5.1.1CPU的功能 5.1.2構(gòu)成CPU的主要部件 5.2指令系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.2.1設(shè)計(jì)CPU的尋址方式 5.2.2指令的設(shè)計(jì) 5.3CPU執(zhí)行指令的過程 5.3.1指令時(shí)序 5.3.2指令執(zhí)行過程分析 5.4CPU的部件設(shè)計(jì) 5.4.1熟悉部件的回顧 5.4.2指令執(zhí)行的詳細(xì)說明 5.4.3組合邏輯控制器設(shè)計(jì) 5.4.4微程序控制器設(shè)計(jì) 5.5課后練習(xí) 第6章流水線技術(shù) 6.1概述 6.1.1流水線概述 6.1.2.流水線的分類 6.2流水線的性能分析 6.2.1吞吐率 6.2.2加速比 6.2.3效率 6.3流水線中的相關(guān) 6.3.1概述 6.3.2結(jié)構(gòu)相關(guān) 6.3.3數(shù)據(jù)相關(guān) 6.3.4控制相關(guān) 6.3.5流水線的中斷處理 6.3.6帶成功開銷的流水線性能 6.4指令級(jí)并行 6.4.1指令級(jí)并行概述 6.4.2提高指令級(jí)并行的方法 6.5其他有關(guān)技術(shù) 6.5.1超標(biāo)量處理機(jī) 6.5.2超流水線處理機(jī) 6.5.3超標(biāo)量超流水線處理機(jī) 6.5.4超長指令字處理機(jī) 6.6課后練習(xí) 第7章存儲(chǔ)系統(tǒng) 7.1存儲(chǔ)系統(tǒng)概述 7.1.1存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 7.1.2存儲(chǔ)器的分類 7.1.3存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 7.2主存儲(chǔ)器 7.2.1隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 7.2.2只讀存儲(chǔ)器 7.2.3動(dòng)態(tài)讀寫存儲(chǔ)器 7.2.4.主存儲(chǔ)器校驗(yàn) 7.2.5其他存儲(chǔ)器 7.3高速緩沖存儲(chǔ)器 7.3.1工作原理 7.3.2替換算法 7.3.3主存與Cache內(nèi)容的一致性問題 7.3.4Cache性能分析 7.3.5Pentium的Cache 7.4虛擬存儲(chǔ)器 7.4.1虛擬存儲(chǔ)器的概念 7.4.2虛擬存儲(chǔ)器的管理 7.4.3幾點(diǎn)說明 7.4.4Pentium虛擬存儲(chǔ)器 7.5課后練習(xí) 第8章輸入／輸出系統(tǒng) 8.1總線 8.1.1概述 8.1.2總線的信息傳送 8.1.3典型總線介紹 8.2輸入／輸出基本原理 8.2.1外部設(shè)備 8.2.2程序控制輸入／輸出技術(shù) 8.3中斷方式 8.3.1中斷的基本概念 8.3.2中斷優(yōu)先級(jí)控制 8.4直接存儲(chǔ)器存取 8.4.1DMA概述 8.4.2DMA的一般過程 8.5通道方式 8.5.1通道方式的特點(diǎn) 8.5.2通道的類型 8.5.3通道的發(fā)展 8.6課后練習(xí) 第9章多機(jī)系統(tǒng) 9.1概述 9.1.1并行處理 9.1.2并行計(jì)算機(jī)分類 9.2多機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 9.2.1互聯(lián)函數(shù) 9.2.2靜念互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 9.2.3動(dòng)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 9.3對稱多處理機(jī)系統(tǒng) 9.3.1對稱多處理機(jī)的構(gòu)成 9.3.2多機(jī)系統(tǒng)的性能分析 9.3.3對稱多處理機(jī)系統(tǒng)Cache的一致性 9.3.4多處理機(jī)系統(tǒng)的調(diào)度與負(fù)載平衡 9.4分布式共享存儲(chǔ)器多機(jī)系統(tǒng) 9.4.1分布式共享存儲(chǔ)器多機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 9.4.2CC—NUMA系統(tǒng) 9.5多機(jī)系統(tǒng)其他結(jié)構(gòu)形式 9.5.1大規(guī)模并行處理系統(tǒng) 9.5.2集群系統(tǒng) 9.5.3向量處理機(jī) 9.5.4高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展 9.6課后練習(xí)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算可以用不同的方法。 1.軟件方法 在一些比較簡單的微型機(jī)、單片機(jī)中，已設(shè)置有加減法指令，其內(nèi)部有算術(shù)邏輯單元，可以通過編寫程序的方法來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算。例如，利用浮點(diǎn)運(yùn)算，在Z80上可實(shí)現(xiàn)FFT的譜分析功能。這種方法速度慢、工作量很大，應(yīng)盡可能避免使用這種方法。 2.配置專用浮點(diǎn)處理器 對于許多沒有處理能力的處理器，可以另外配上浮點(diǎn)處理器。例如，在8086構(gòu)成的微型機(jī)中可以配置浮點(diǎn)協(xié)處理器8087，對80286配置80287，對80386可以配置80387等。這樣就可以提高計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)處理能力。當(dāng)然，今天的高檔處理器早已把浮點(diǎn)協(xié)處理器集成在處理器芯片內(nèi)部，如從80486DX之后全是這樣。 將來用戶在設(shè)計(jì)一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，若采用的處理器不支持浮點(diǎn)運(yùn)算，而系統(tǒng)又需要進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，可以考慮在此系統(tǒng)中配置獨(dú)立的浮點(diǎn)協(xié)處理器。 3.在處理器中設(shè)置浮點(diǎn)運(yùn)算部件 如果有浮點(diǎn)運(yùn)算的需求，在設(shè)汁處理器時(shí)，可以將浮點(diǎn)運(yùn)算器放進(jìn)處理器中。這樣的處理器在設(shè)計(jì)制造出來之后就能實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算的功能。 顯然，后兩種方法要付出硬件上的代價(jià)，但浮點(diǎn)運(yùn)算的速度必然比軟件實(shí)現(xiàn)要來得快。 4.浮點(diǎn)運(yùn)算的流水線處理 有關(guān)流水線的問題將在本書后面的章節(jié)中詳細(xì)講述，在這里不作介紹。

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