計算機組成原理

前言

　　《計算機組成原理》是計算機科學(xué)與計算機工程學(xué)科中“計算機結(jié)構(gòu)與組織”知識領(lǐng)域的課程，主要講述計算機硬件系統(tǒng)的工作原理和組成結(jié)構(gòu)，包括運算器、控制器、存儲器、輸入，輸出系統(tǒng)及計算機中數(shù)據(jù)表示與運算的基礎(chǔ)知識。它的特點是涉及的知識面廣，內(nèi)容多，更新快，在課程體系中起著承上啟下的作用。　　與傳統(tǒng)的計算機組成原理教材相比，本書既注意基本概念和基本原理的介紹，又特別強調(diào)實際應(yīng)用，對于每個關(guān)鍵的知識點都給出了詳細的應(yīng)用實例，如主存儲器的組織、控制器的設(shè)計等。這樣既避免了理論與實際應(yīng)用脫節(jié)，又突出了應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。在內(nèi)容的選取上，以夠用為度，難度適中?！　∪珪卜譃?章，主要內(nèi)容如下：　　第1章計算機系統(tǒng)概論，主要介紹了計算機系統(tǒng)的組成、特點、主要性能指標(biāo)、層次結(jié)構(gòu)及應(yīng)用概況?！　〉?章計算機中的數(shù)據(jù)表示，介紹非數(shù)值型數(shù)據(jù)和數(shù)值型數(shù)據(jù)的計算機表示及數(shù)據(jù)正確性校驗方面的知識，為后續(xù)各章的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！　〉?章運算方法和運算器，從運算方法出發(fā)，講述計算機中各種運算的實現(xiàn)原理及運算器的組成?！　〉?章存儲系統(tǒng)，在介紹半導(dǎo)體存儲器芯片工作原理的基礎(chǔ)上，重點講述計算機主存儲器的構(gòu)成、組織和控制。同時還介紹了各種存儲器組成的計算機存儲系統(tǒng)，包括高速緩沖存儲器、虛擬存儲器等的工作原理。　　第5章指令系統(tǒng)，介紹尋址方式、指令格式、種類和指令系統(tǒng)的構(gòu)成及CISC和RISC指令的特點?！　〉?章中央處理器，在介紹CUJ的組成、功能，控制器的構(gòu)成、工作原理，時序系統(tǒng)和控制方式的基礎(chǔ)上，重點講述了微程序控制器和組合邏輯控制器的設(shè)計原理和設(shè)計方法?！　〉?章計算機的輸入／輸出系統(tǒng)，討論了計算機輸入／輸出系統(tǒng)的組成、與CU的接口方式及常用的總線?！　〉?章計算機的外部設(shè)備，講述常用外部設(shè)備的工作原理以及與主機的連接方式，包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示和打印設(shè)備及輔助存儲器?！　”緯且槐緦嵱眯暂^強的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，可作為高等學(xué)校計算機及相關(guān)專業(yè)的計算機組成原理課程用書，參考學(xué)時為56～72，可根據(jù)課程目標(biāo)對內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)娜∩帷！　”緯蓜⒓t玲主編，其中第5、6章由徐州工程學(xué)院劉紅玲編寫，第2、7章由徐州工程學(xué)院邵曉根編寫，第3、4章由西北民族大學(xué)李應(yīng)興編寫，第1、8章由徐州空軍學(xué)院秦敬輝編寫，孫金萍參與了第7.2、7.3和7.4節(jié)的編寫，全書由劉紅玲統(tǒng)稿、定稿。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了計算機硬件系統(tǒng)的工作原理和組成結(jié)構(gòu)，包括運算器、控制器、存儲器、輸入／輸出系統(tǒng)及計算機中數(shù)據(jù)表示與運算的基礎(chǔ)知識。全書共分8章，第1、2章介紹計算機的基礎(chǔ)知識；第3～8章講述計算機各個組成部分的工作原理和設(shè)計方法。　　本書既注意基本概念和基本原理的介紹，又特別強調(diào)實際應(yīng)用，在每個關(guān)鍵知識點都給出了詳細的應(yīng)用實例。全書內(nèi)容由淺入深，每章都附有大量的習(xí)題，為讀者提供較多的練習(xí)機會。　　本書是江蘇省立項建設(shè)精品教材，可作為高等院校計算機及相關(guān)專業(yè)“計算機組成原理”課程的教材，也可供非計算機專業(yè)和計算機工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章　計算機系統(tǒng)概論  1.1　計算機的發(fā)展及其應(yīng)用  1.2　計算機系統(tǒng)的組成  1.3　計算機的分類和主要性能指標(biāo)  1.4　計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)  1.5　計算機組成、體系結(jié)構(gòu)及計算機組成原理研究的內(nèi)容  習(xí)題第2章  計算機中的數(shù)據(jù)表示　2.1　數(shù)據(jù)、信息　2.2　數(shù)值數(shù)據(jù)的表示　2.3　機器數(shù)的定點表示與浮點表示　2.4　非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示　2.5　十進制數(shù)和數(shù)串的表示　2.6　現(xiàn)代微型機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表示舉例　2.7　數(shù)據(jù)校驗碼　習(xí)題第3章　運算方法和運算器　3.1　定點補碼加減法運算及其實現(xiàn)　3.2　定點乘法運算及其實現(xiàn)　3.3　定點除法運算及其實現(xiàn)　3.4　浮點數(shù)的算術(shù)運算　3.5　邏輯運算　3.6　運算器的組成與結(jié)構(gòu)　習(xí)題第4章　存儲系統(tǒng)　4.1　概述　4.2　半導(dǎo)體存儲器　4.3　主存儲器的組成與控制　4.4　并行存儲器　4.5　高速緩沖存儲器　4.6　虛擬存儲系統(tǒng)　習(xí)題第5章　指令系統(tǒng)  5.1　指令系統(tǒng)概述  5.2　指令的格式  5.3　尋址方式  5.4　指令類型  5.5　指令系統(tǒng)舉例  習(xí)題第6章  中央處理器  6.1　中央處理器的總體結(jié)構(gòu)  6.2　控制器的組成和設(shè)計方法  6.3　時序系統(tǒng)與控制方式  6.4　組合邏輯控制器  6.5　微程序設(shè)計技術(shù)和微程序控制器  6.6　CPU新技術(shù)  6.7　CPU舉例  習(xí)題第7章　計算機的輸入/輸出系統(tǒng)  7.1　輸入/輸出系統(tǒng)概述　7.2　計算機總線　7.3　輸入/輸出接口  7.4　I/O端口的編址方式和數(shù)據(jù)傳送控制方式  7.5　程序查詢方式  7.6　程序中斷方式  7.7　DMA方式  7.8　通道方式  習(xí)題第8章  計算機的外部設(shè)備　8.1　概述　8.2　輸入設(shè)備　8.3　顯示設(shè)備　8.4　打印設(shè)備　8.5　磁介質(zhì)存儲設(shè)備　8.6　光盤存儲器　8.7　新型輔助存儲器　習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　計算機系統(tǒng)概論　　計算機，顧名思義就是用于計算的工具。電子計算機從總體上來說可以分為兩大類：電子模擬計算機和電子數(shù)字計算機。電子模擬計算機中處理的信息是時間上連續(xù)變化的物理量，運算的過程也是連續(xù)的；而電子數(shù)字計算機中處理的信息是時間上離散的數(shù)字量。今天我們所講的計算機都是指電子數(shù)字計算機。因此計算機的一個比較確切的定義是：計算機是一種以電子器件為基礎(chǔ)，不需要人工直接干預(yù)，能夠自動、高速、準(zhǔn)確地對各種信息進行存儲和處理的工具，是一種由硬件和軟件組成的復(fù)雜自動化設(shè)備。　　計算機是20世紀(jì)人類最重要的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，它的誕生、發(fā)展和應(yīng)用徹底改變了人類社會的生產(chǎn)和生活方式。本章在簡要介紹計算機的發(fā)展、應(yīng)用、分類的基礎(chǔ)上，重點介紹馮?諾依曼型計算機的基本組成、各部件的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，同時說明了本課程要研究的主要內(nèi)容。　　1.1　計算機的發(fā)展及其應(yīng)用　　1.1.1　計算機的發(fā)展　　隨著社會的進步和生產(chǎn)力的發(fā)展，人類用于計算的工具經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的發(fā)展過程，在人類的文明史上相繼產(chǎn)生了諸如算盤、計算尺、手搖機械計算機和電動式機械計算機等計算工具?！　∪祟悮v史上第一臺真正的電子計算機產(chǎn)生于1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)摩爾學(xué)院與美國軍方阿伯丁彈道實驗室試制成功一臺電子數(shù)字積分和計算機（Electronic Numerical Integrator And Calculator，ENIAC）。ENIAC是一個龐然大物，它共用了18000多個電子管，重達30t，占地面積170m（2），功耗為150kW，每秒可做5000次加法運算。但ENIAC有兩個致命的弱點：一是它的存儲容量小，只能存儲20個字長為10位的十進制數(shù)，因此計算程序需要靠外部的開關(guān)、繼電器和插線來設(shè)置，準(zhǔn)備時間大大超過實際計算時間；二是使用的電子管太多，功耗大，容易出故障，工作可靠性差。盡管如此，作為人類歷史上的第一臺電子數(shù)字計算機，還是取得了劃時代的發(fā)展，奠定了現(xiàn)代計算機發(fā)展的理論基礎(chǔ)?！　　?/pre>








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