計(jì)算機(jī)組成原理

內(nèi)容概要

計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本門課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立一個(gè)整體概念。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)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(duì)象。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)能全面地反映計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件之間的關(guān)系。我們?cè)诮滩闹?，除了?duì)計(jì)算機(jī)的硬件組成及工作原理進(jìn)行較為詳細(xì)的討論外，還對(duì)層次結(jié)構(gòu)中的微程序機(jī)器級(jí)、機(jī)器語(yǔ)言級(jí)及操作系統(tǒng)級(jí)作為重點(diǎn)來(lái)討論。對(duì)機(jī)器指令是軟件硬件之間的界面，操作系統(tǒng)是人機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件與軟件的界線不是固定不變的。過(guò)去用硬件完成的功能，現(xiàn)在可以用軟件來(lái)執(zhí)行，過(guò)一段時(shí)間可能又要用硬件來(lái)完成。例如，早期計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令是用硬件電路來(lái)執(zhí)行，隨著指令系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，相對(duì)應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，使硬件設(shè)計(jì)規(guī)范化，出現(xiàn)了微程序技術(shù)，機(jī)器指令就由微程序(軟件)來(lái)解釋執(zhí)行了。但相對(duì)來(lái)說(shuō)，指令的執(zhí)行速度要慢一些，為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，又出現(xiàn)了簡(jiǎn)化指令集計(jì)算機(jī)，它的指令系統(tǒng)又由硬件電路來(lái)執(zhí)行，使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度達(dá)到了幾十，甚至上百個(gè)M1Ps。其它還可舉出很多例子。因此，計(jì)算機(jī)的某一功能是用軟件還是硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在邏輯功能上應(yīng)是等效的，而在性能指標(biāo)上會(huì)有很大差別。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，都應(yīng)掌握計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。    有的教材用《計(jì)算機(jī)組織(Organization)和結(jié)構(gòu)(Architecture)》的名稱。計(jì)算機(jī)的組織和結(jié)構(gòu)是兩個(gè)不同的概念。計(jì)算機(jī)組織是指計(jì)算機(jī)的各個(gè)操作部件，以及它們之間的聯(lián)系。計(jì)算機(jī)組織對(duì)程序員是透明的。這些操作部件用來(lái)具體實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的屬性。例如，計(jì)算機(jī)的內(nèi)部控制信號(hào)、計(jì)算機(jī)使用的存儲(chǔ)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的接口等。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)是程序員能看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)屬性。例如，計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)的基本組織　　1.1.1　計(jì)算機(jī)的工作原理　　1.1.2　計(jì)算機(jī)的基本功能　　1.1.3　計(jì)算機(jī)的主要部件　　1.1.4　計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)　1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)　　1.2.1　語(yǔ)言、級(jí)和虛擬機(jī)　　1.2.2　實(shí)際的多級(jí)計(jì)算機(jī)　　1.2.3　計(jì)算機(jī)的硬件和軟件　1.3　計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)與分類　  1.3.1　計(jì)算機(jī)基本性能指標(biāo)　  1.3.2　計(jì)算機(jī)的分類　1.4　計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史　1.5　計(jì)算機(jī)的應(yīng)用簡(jiǎn)介　1.6　小結(jié)  習(xí)題第二章　計(jì)算機(jī)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(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　　2.1.2　數(shù)的機(jī)器碼表示方法　　2.1.3　數(shù)據(jù)校驗(yàn)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(diǎn)加減運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　  2.3.1　原碼加減運(yùn)算　  2.3.2　補(bǔ)碼加減運(yùn)算　  2.3.3　溢出檢測(cè)　2.4　定點(diǎn)乘法運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　  2.4.1　原碼乘法　  2.4.2　補(bǔ)碼乘法　2.5　定點(diǎn)除法運(yùn)算及其實(shí)現(xiàn)　2.6　浮點(diǎn)運(yùn)算　　2.6.1　浮點(diǎn)加、減、乘、除運(yùn)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(guò)程　  3.2.3　控制方式及時(shí)序部件……第四章　機(jī)器語(yǔ)言級(jí)第五章　微程序機(jī)器級(jí)第六章　存儲(chǔ)系統(tǒng)第七章　輸入輸出系統(tǒng)第八章　操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)

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