計算機組成原理

內(nèi)容概要

計算機組成原理是計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本門課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對計算機系統(tǒng)建立一個整體概念。計算機系統(tǒng)是一個復(fù)雜的軟件硬件綜合體，硬件不僅是軟件的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)軟件的管理對象。因此，計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)能全面地反映計算機系統(tǒng)硬件和軟件之間的關(guān)系。我們在教材中，除了對計算機的硬件組成及工作原理進行較為詳細的討論外，還對層次結(jié)構(gòu)中的微程序機器級、機器語言級及操作系統(tǒng)級作為重點來討論。對機器指令是軟件硬件之間的界面，操作系統(tǒng)是人機之間的界面的概念在層次結(jié)構(gòu)中都有明確的討論。  隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，硬件與軟件的界線不是固定不變的。過去用硬件完成的功能，現(xiàn)在可以用軟件來執(zhí)行，過一段時間可能又要用硬件來完成。例如，早期計算機的機器指令是用硬件電路來執(zhí)行，隨著指令系統(tǒng)越來越復(fù)雜，相對應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，為了簡化硬件結(jié)構(gòu)，使硬件設(shè)計規(guī)范化，出現(xiàn)了微程序技術(shù)，機器指令就由微程序(軟件)來解釋執(zhí)行了。但相對來說，指令的執(zhí)行速度要慢一些，為了提高計算機的運行速度，又出現(xiàn)了簡化指令集計算機，它的指令系統(tǒng)又由硬件電路來執(zhí)行，使計算機的運行速度達到了幾十，甚至上百個M1Ps。其它還可舉出很多例子。因此，計算機的某一功能是用軟件還是硬件來實現(xiàn)，在邏輯功能上應(yīng)是等效的，而在性能指標上會有很大差別。對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說，都應(yīng)掌握計算機的硬件和軟件。這樣，一方面使我們的畢業(yè)生能適應(yīng)不同工作崗位的需要，另一方面也能適應(yīng)計算機技術(shù)不斷發(fā)展的需要。    有的教材用《計算機組織(Organization)和結(jié)構(gòu)(Architecture)》的名稱。計算機的組織和結(jié)構(gòu)是兩個不同的概念。計算機組織是指計算機的各個操作部件，以及它們之間的聯(lián)系。計算機組織對程序員是透明的。這些操作部件用來具體實現(xiàn)計算機結(jié)構(gòu)的屬性。例如，計算機的內(nèi)部控制信號、計算機使用的存儲技術(shù)、計算機與外部設(shè)備的接口等。計算機結(jié)構(gòu)是程序員能看到的計算機系統(tǒng)屬性。例如，計算機的指令系統(tǒng)、存儲器的尋址技術(shù)，不同數(shù)據(jù)類型的表示方法等。

書籍目錄

前  言第一章  緒論　1.1　計算機的基本組織　　1.1.1　計算機的工作原理　　1.1.2　計算機的基本功能　　1.1.3　計算機的主要部件　　1.1.4　計算機的總線結(jié)構(gòu)　1.2　計算機系統(tǒng)的分級結(jié)構(gòu)　　1.2.1　語言、級和虛擬機　　1.2.2　實際的多級計算機　　1.2.3　計算機的硬件和軟件　1.3　計算機性能指標與分類　  1.3.1　計算機基本性能指標　  1.3.2　計算機的分類　1.4　計算機的發(fā)展簡史　1.5　計算機的應(yīng)用簡介　1.6　小結(jié)  習(xí)題第二章　計算機數(shù)據(jù)表示及其算法　2.1　數(shù)值數(shù)據(jù)的表示法　　2.1.1　各種進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　　2.1.2　數(shù)的機器碼表示方法　　2.1.3　數(shù)據(jù)校驗碼　2.2　非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示法　  2.2.1　字符數(shù)據(jù)　  2.2.2　邏輯數(shù)據(jù)　  2.2.3　漢字表示法　2.3　定點加減運算及其實現(xiàn)　  2.3.1　原碼加減運算　  2.3.2　補碼加減運算　  2.3.3　溢出檢測　2.4　定點乘法運算及其實現(xiàn)　  2.4.1　原碼乘法　  2.4.2　補碼乘法　2.5　定點除法運算及其實現(xiàn)　2.6　浮點運算　　2.6.1　浮點加、減、乘、除運算規(guī)則　　2.6.2　舍入方法　2.7　小結(jié)　習(xí)題第三章　中央處理器　3.1  中央處理器的基本結(jié)構(gòu)與功能　  3.1.1　內(nèi)部寄存器組　  3.1.2　算術(shù)邏輯單元的基本功能　  3.1.3　控制器的基本功能　  3.1.4　CPu內(nèi)部總線與外部總努　3.2　控制器　  3.2.1　控制器的基本結(jié)構(gòu)　  3.2.2　指令的執(zhí)行過程　  3.2.3　控制方式及時序部件……第四章　機器語言級第五章　微程序機器級第六章　存儲系統(tǒng)第七章　輸入輸出系統(tǒng)第八章　操作系統(tǒng)機器級

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