計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1
1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 1
1.1.1馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 1
1.1.2現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 2
1.1.3計(jì)算機(jī)硬件的典型結(jié)構(gòu) 3
1.1.4計(jì)算機(jī)各大功能部件簡介 6
1.2計(jì)算機(jī)的工作過程 9
1.3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng) 11
1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 12
1.4.1計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu) 12
1.4.2軟件與硬件的邏輯等價(jià)性 14
1.5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 14
1.5.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo) 14
1.5.2計(jì)算機(jī)的成本與價(jià)格 15
習(xí)題 16
2計(jì)算機(jī)邏輯部件 17
2.1寄存器 17
2.1.1基本寄存器 17
2.1.2移位寄存器 18
2.1.3常用寄存器 19
2.2計(jì)數(shù)器 20
2.2.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 20
2.2.2非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 23
2.2.3典型計(jì)數(shù)器舉例 25
2.3編碼器和譯碼器 25
2.3.1編碼器 25
2.3.2譯碼器 27
2.3.3典型譯碼器舉例 28
2.4總線緩沖器和總線控制器 29
2.4.1三態(tài)電路 29
2.4.2總線緩沖器 30
2.4.3總線控制器 30
2.4.4微型機(jī)中的總線系統(tǒng) 30
2.5時(shí)鐘發(fā)生器 31
2.5.1時(shí)序的概念 31
2.5.2時(shí)序部件及控制方式 33
習(xí)題 35
3運(yùn)算方法與運(yùn)算器 36
3.1數(shù)的小數(shù)點(diǎn)表示方法 36
3.1.1定點(diǎn)數(shù)的表示方法 36
3.1.2浮點(diǎn)數(shù)的表示方法 36
3.2帶符號(hào)數(shù)的表示方法 37
3.2.1原碼的表示方法 38
3.2.2補(bǔ)碼的表示方法 38
3.2.3反碼的表示方法 39
3.2.4移碼的表示方法 40
3.2.5真值的四種機(jī)器數(shù)表示方法——原碼.補(bǔ)碼.反碼和移碼 40
3.3運(yùn)算器 40
3.3.1半加器與全加器 40
3.3.2串行加法器與并行加法器 41
3.3.3算術(shù)邏輯單元（ALU） 43
3.4定點(diǎn)加減法運(yùn)算 45
3.4.1原碼加減法 45
3.4.2補(bǔ)碼加減法 45
3.4.3溢出及判別方法 48
3.5定點(diǎn)乘法運(yùn)算 49
3.5.1原碼一位乘法 49
3.5.2補(bǔ)碼一位乘法 52
3.5.3補(bǔ)碼二位乘法 54
3.6定點(diǎn)除法運(yùn)算 55
3.6.1原碼一位除法 56
3.6.2補(bǔ)碼一位除法 59
3.7浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算 60
3.7.1浮點(diǎn)加減法運(yùn)算 61
3.7.2浮點(diǎn)乘除法運(yùn)算 62
習(xí)題 64
4存儲(chǔ)器系統(tǒng) 65
4.1存儲(chǔ)器的基本知識(shí) 65
4.1.1存儲(chǔ)器的分類 65
4.1.2主存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu) 68
4.1.3存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 71
4.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 73
4.2.1主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo) 73
4.2.2動(dòng)態(tài)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的刷新 74
4.2.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成及尋址 76
4.2.4半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與CPU的連接 79
4.2.5半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)步驟 79
4.3并行主存儲(chǔ)器 81
4.4高速緩沖存儲(chǔ)器 83
4.4.1高速緩沖存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu) 83
4.4.2高速緩沖存儲(chǔ)器的讀寫操作 85
4.4.3替換算法 85
4.5虛擬存儲(chǔ)器 86
4.5.1頁式虛擬存儲(chǔ)器 86
4.5.2段式虛擬存儲(chǔ)器 88
4.5.3段頁式虛擬存儲(chǔ)器 89
4.6存儲(chǔ)保護(hù) 89
4.6.1存儲(chǔ)區(qū)域保護(hù) 89
4.6.2訪問方式保護(hù) 91
習(xí)題 91
5指令系統(tǒng) 94
5.1指令系統(tǒng) 94
5.1.1指令系統(tǒng)的發(fā)展 94
5.1.2對指令系統(tǒng)的要求 95
5.2指令格式 95
5.2.1指令格式 96
5.2.2操作碼的編碼 98
5.3尋址方式 99
5.3.1隱含尋址 99
5.3.2立即尋址 100
5.3.3直接尋址 100
5.3.4寄存器尋址 100
5.3.5間接尋址 100
5.3.6變址尋址 101
5.3.7相對尋址 102
5.3.8基址尋址 102
5.4指令的分類 103
5.4.1數(shù)據(jù)傳送指令 103
5.4.2算術(shù)邏輯運(yùn)算指令 103
5.4.3移位指令 104
5.4.4字符串處理指令 104
5.4.5轉(zhuǎn)移類指令 104
5.4.6堆棧及堆棧操作指令 105
5.4.7輸入/輸出（I/O）指令 106
5.4.8浮點(diǎn)運(yùn)算指令 106
5.4.9向量與多處理機(jī)指令 106
5.4.10控制指令 107
5.5精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC 107
5.5.1CISC與RISC 107
5.5.2RISC的特點(diǎn) 108
習(xí)題 109
6控制器 111
6.1中央處理器的功能與組成 111
6.1.1中央處理器的功能 112
6.1.2中央處理器的結(jié)構(gòu)框圖 113
6.2控制器的功能與結(jié)構(gòu) 116
6.2.1控制器的功能 116
6.2.2控制器的結(jié)構(gòu)框圖 118
6.3時(shí)序 121
6.3.1時(shí)序控制方式 121
6.3.2多級(jí)時(shí)序的建立 123
6.3.3典型的指令周期 125
6.4微程序控制器 127
6.4.1微程序控制器的基本概念 127
6.4.2微程序控制器組成原理 128
6.4.3微程序控制器的設(shè)計(jì)技術(shù) 130
6.5組合邏輯控制器 133
6.6PLA邏輯控制器 135
6.7系統(tǒng)總線 138
6.7.1總線結(jié)構(gòu) 138
6.7.2總線的控制方式 140
6.7.3總線的通信方式 144
習(xí)題 145
7輸入輸出系統(tǒng) 146
7.1概述 146
7.1.1I/O系統(tǒng)的功能和組成 146
7.1.2輸入輸出設(shè)備的尋址方式 147
7.1.3輸入輸出指令 148
7.1.4輸入輸出接口 148
7.2主機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式 149
7.2.1程序查詢方式 149
7.2.2程序中斷方式 149
7.2.3DMA輸入輸出方式 153
7.2.4通道方式 158
7.2.5不同傳送方式的比較 160
7.3外圍設(shè)備 161
7.3.1輸入設(shè)備 162
7.3.2顯示器 164
7.3.3打印機(jī) 167
7.3.4磁盤存儲(chǔ)器 168
習(xí)題 174
8計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 175
8.1標(biāo)量流水技術(shù) 175
8.1.1控制流及其改變 175
8.1.2標(biāo)量流水工作原理 176
8.1.3流水操作中的主要障礙 180
8.1.4流水的實(shí)現(xiàn)與控制 183
8.1.5先進(jìn)的流水技術(shù) 198
8.2向量流水處理 204
8.2.1向量流水處理 204
8.2.2向量流水機(jī)的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 204
8.2.3向量操作長度控制和向量訪問步長 212
8.2.4向量處理方法 215
8.2.5增強(qiáng)向量處理性能的方法 216
8.2.6向量處理性能 220
8.2.7向量化編譯技術(shù) 221
8.3并行處理與多處理機(jī)系統(tǒng) 222
8.3.1并行性的概念 222
8.3.2并行處理機(jī) 223
8.3.3多處理機(jī)系統(tǒng) 226
習(xí)題 238
9計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向 244
9.1數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī) 244
9.1.1數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的基本原理 244
9.1.2數(shù)據(jù)流圖與數(shù)據(jù)流程序 248
9.1.3數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)分類 253
9.1.4數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的性能分析 257
9.2數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī) 260
9.2.1數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī)模型 260
9.2.2數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 262
9.2.3典型的數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī) 263
9.3歸約機(jī) 266
9.3.1函數(shù)式語言 266
9.3.2歸約機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 268
9.3.3歸約機(jī)分類 270
習(xí)題 272