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編輯推薦: |
本书按照先总后分、由表及里的方法,综合运用各种基础知识,讲解计算机组成结构相关的基本概念和原理。
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內容簡介: |
本书按照先总后分、由表及里的方法,脱离具体机型和具体芯片,综合运用各种基础知识,讲解计算机组成结构相关的基本概念和原理。全书共10章,除第1章对计算机系统基本概念进行介绍外,其余各章分别讲解计算机的各主要功能部件的工作原理,包括计算机的逻辑部件、运算方法和运算器、主存储器、指令系统、中央处理器、存储系统、辅助存储器、输入/输出设备、输入/输出系统。
來源:香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk 本书可作为高等院校计算机类相关专业的“计算机组成与结构”“计算机组成原理”课程教材或考研参考书,也可作为感兴趣读者的自学读物,并可作为相关行业技术人员的参考用书。
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目錄:
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第1章计算机系统概论
1.1计算机系统简介
1.1.1计算机系统的软件和硬件
1.1.2计算机系统的层次结构
1.2存储程序控制计算机基本结构
1.2.1存储程序控制原理
1.2.2存储程序控制计算机的硬件组成
1.2.3存储程序控制计算机的特点
1.2.4计算机非冯·诺依曼化
1.3计算机的主要技术指标
1.3.1常用的计算机硬件相关性能指标
1.3.2RAS特性
1.3.3其他性能指标
1.4计算机发展、计算机分类与计算机应用
1.4.1计算机发展
1.4.2计算机分类
1.4.3计算机应用
习题
第2章计算机的逻辑部件
2.1数字逻辑基础
2.1.1基本门电路与基本逻辑
2.1.2逻辑代数基础
2.1.3逻辑函数及其表示
2.1.4逻辑函数化简
2.2常见的组合逻辑电路
2.2.1译码器
2.2.2编码器
2.2.3数据选择器
2.3常见的时序逻辑部件
2.3.1触发器
2.3.2寄存器
2.3.3计数器
2.4加法器及其加速方法
2.4.1半加器与全加器
2.4.2加法器
2.4.34位一组先行进位加法器
2.4.416位加法器及其加速方法
2.5算术逻辑单元
2.5.1算术逻辑单元的结构与功能
2.5.2算术逻辑单元位扩展
习题
第3章运算方法和运算器
3.1信息表示
3.1.1二进制数值型数据的表示方法
3.1.2十进制数编码
3.1.3汉字的表示方法
3.2带符号二进制数据表示及定点数加减法运算
3.2.1带符号定点二进制数据表示
3.2.2定点数加减法运算
3.2.3浮点数据表示
3.3二进制乘法运算
3.3.1定点原码乘法
3.3.2定点补码乘法
3.4二进制除法运算
3.4.1定点原码一位除
3.4.2定点数补码除法
3.5浮点数运算方法
3.5.1浮点数加减法运算
3.5.2浮点数乘除法运算
3.5.3关于阶码的底为8或16的浮点数运算
3.6运算部件
3.7数据校验码
3.7.1奇偶校验码
3.7.2海明校验码
3.7.3循环冗余校验码
习题
第4章主存储器
4.1存储器概述
4.1.1存储器的分类
4.1.2存储器的主要技术指标
4.2主存储器的基本组成与基本操作
4.2.1主存储器的基本组成
4.2.2主存储器的基本操作
4.3半导体随机存储器
4.3.1半导体存储器的分类
4.3.2静态随机存储器
4.3.3动态随机存储器
4.4半导体只读存储器
4.4.1掩膜式只读存储器
4.4.2一次性可编程只读存储器
4.4.3(紫外线)可擦除可编程只读存储器
4.4.4电可擦除电可编程只读存储器
4.4.5快闪存储器
4.5存储器容量扩展以及存储器与CPU的连接
4.5.1存储模块与存储器容量扩展
4.5.2存储器与CPU的连接
4.6存储控制
4.7并行主存系统
4.7.1双端口存储器
4.7.2单体多字存储器
4.7.3多体并行存储器
习题
第5章指令系统
5.1指令系统概述
5.2指令格式
5.2.1指令应包含的信息
5.2.2指令格式
5.2.3操作码编码
5.2.4扩展操作码技术
5.2.5指令字长
5.3寻址方式
5.4指令的类型
5.5指令系统的发展
5.5.1从CISC到RISC到融合
5.5.2指令系统举例
习题
第6章中央处理器
6.1控制器的功能与组成
6.1.1控制器的组成部件
6.1.2指令的执行过程
6.1.3时序信号及工作脉冲的形成
6.1.4机器周期
6.1.5控制器的控制方式与控制器的组成方式
6.2微程序控制计算机基本原理
6.2.1微程序控制的基本概念
6.2.2微程序控制计算机工作过程
6.3微程序设计技术
6.3.1微指令控制字段的编译法
6.3.2微指令格式
6.3.3微程序流的控制
6.3.4微指令的时序控制
6.3.5微程序控制存储器及其他
6.4硬布线控制计算机
6.4.1时序与节拍
6.4.2操作控制信号的产生
6.4.3硬布线控制器组成
6.4.4硬布线控制器逻辑设计
6.4.5硬布线控制与微程序控制的比较
6.5流水线工作原理
6.5.1流水线基本概念
6.5.2经典的5段RISC流水线
6.5.3相关与流水线冲突
6.6中断原理
6.6.1中断基本概念
6.6.2中断建立与判优
6.6.3中断屏蔽与禁止中断
6.6.4中断响应
6.6.5多重中断与中断屏蔽技术
习题
第7章存储系统
7.1存储系统层次结构
7.1.1程序访问局部性原理
7.1.2存储系统层次结构
7.2高速缓冲存储器Cache
7.2.1Cache工作原理
7.2.2Cache地址映像与变换
7.2.3Cache替换算法
7.3虚拟存储器
7.3.1基本概念
7.3.2段式虚拟存储器
7.3.3页式虚拟存储器
7.3.4段页式虚拟存储器
7.3.5虚拟存储器工作过程
7.4相联存储器
7.5存储保护
习题
第8章辅助存储器
8.1辅存的种类与技术指标
8.2磁表面存储器
8.3光盘存储器
习题
第9章输入/输出设备
9.1输入/输出设备概述
9.2常用的输入设备
9.2.1键盘
9.2.2鼠标
9.2.3跟踪球
9.2.4触摸屏
9.2.5数位板(手绘屏)
9.2.6图像输入设备
9.3常用的输出设备
9.3.1显示器
9.3.2打印机
习题
第10章输入/输出系统
10.1输入/输出系统概述
10.1.1输入/输出系统组成
10.1.2I/O接口
10.1.3I/O组织的基本原则
10.2主机与外设间数据传送控制方式
10.2.1程序直接控制方式
10.2.2程序中断传送方式
10.2.3直接存储器存取方式
10.2.4I/O通道控制方式
10.2.5外围处理机方式
10.3总线
10.3.1总线的类型
10.3.2总线的特性及性能指标
10.3.3总线结构
10.3.4总线通信控制
10.3.5微型计算机常用标准总线
10.4设备接口
习题
参考文献
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內容試閱:
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党的二十大报告指出: 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,这三大战略共同服务于创新型国家的建设。高等教育与经济社会发展紧密相连,对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。
计算机科学与技术是现代信息技术的基石,“计算机组成与结构”是计算机科学与技术专业的核心专业基础课,更是整个计算机及相关专业知识的枢纽。“计算机组成与结构”将计算机巧妙而复杂的底层实现与丰富多彩的上层应用有机联系起来,处于学科知识体系的核心地位,在读者掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术、理解计算机内部工作原理、学习设计开发计算机系统等方面起着重要作用。
本书侧重于讲授计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理、基本单元的设计思想等,具体讲述单处理机计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法和互连构成整机的技术。全书共10章,第1章对计算机系统基本概念进行介绍,第2章、第3章在简单介绍计算机基本逻辑器件的基础上重点介绍运算方法和运算器的实现方法,第4章、第7章讨论计算机主存储器与存储系统,第5章、第6章以指令及其执行过程为主线讨论控制器的组成、结构及实现技术,第8章、第9章介绍辅助存储器及其他常见输入/输出设备的工作原理,第10章介绍输入/输出系统的组成。
本书主要特色如下。
(1) 立足经典知识体系,充分借鉴和吸收国内外优秀教材的优点,结合编者长期的教学实践经验,在确保内容准确的基础上,力求将繁杂的内容系统化、抽象的原理形象化、枯燥的知识趣味化。
(2) 概念清晰,内容翔实,图文并茂,相关教学辅助资源丰富,不仅适合教师开展高质量的教学,而且高度契合学生高效学习的需求。
(3) 紧扣全国硕士研究生招生考试大纲,不仅章节安排与其基本保持一致,而且在知识点上做到全面覆盖、融会贯通,并通过例题、习题与思考题等形式引导读者将各章节知识有机联系,有助于计算机及相关专业考研学生快速、准确、系统、全面地理解和掌握“计算机组成原理”相关知识。
为便于教学,本书提供丰富的配套资源,包括教学课件、电子教案、教学大纲和习题答案。通过扫描目录上方的二维码,读者可以获取资源下载提示。
本书由课程组集体讨论、编写,王炜对全书进行了修改和整理。在本书编写过程中,庞建民、单征给出了很多具体的指导意见,信息工程大学网络空间安全学院对于本书的编写、出版工作给予了大力支持,部分同学参与了初稿的审校工作,在此对他们一并表示感谢。同时,感谢使用本书作为教材或参考书的老师和同学们,正是因为你们的选择,本书的作用才得以充分发挥。
由于编者水平有限,书中难免有疏漏或不当之处,敬请同行专家和广大读者批评指正。
编者
2025年3月
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