計算機組成原理

目　錄

第1章　計算機組成概述　1
1.1　計算機的由來　1
1.2　計算機的組成　2
1.2.1　計算機硬件　2
1.2.2　計算機軟件　4
1.3　計算機發(fā)展歷程　5
1.4　計算機的性能指標　9
1.5　計算機的應(yīng)用　11
1.6　小結(jié)　12
習題1　13

第2章　計算機運算方法　15
2.1　數(shù)制與編碼　15
2.1.1　數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　15
2.1.2　BCD碼　17
2.1.3　校驗碼　18
2.2　數(shù)據(jù)的表示方法　21
2.2.1　真值和機器數(shù)　22
2.2.2　字符與字符串　22
2.2.3　定點數(shù)表示法　25
2.2.4　浮點數(shù)表示法　29
2.3　定點數(shù)加減法運算　32
2.3.1　運算規(guī)則　32
2.3.2　運算實例　33
2.3.3　溢出判斷　34
2.4　定點數(shù)乘法運算　35
2.4.1　原碼一位乘法　35
2.4.2　原碼二位乘法　37
2.4.3　補碼一位乘法　38
2.4.4　補碼二位乘法　40
2.5　定點數(shù)除法運算　41
2.5.1　原碼一位除法　41
2.5.2　補碼一位除法　42
2.6　浮點數(shù)算術(shù)運算　44
2.6.1　浮點數(shù)加減運算　44
2.6.2　浮點數(shù)乘除運算　46
2.6.3　浮點運算器　47
2.7　算術(shù)邏輯單元　50
2.7.1　算術(shù)邏輯單元簡介　50
2.7.2　多功能算術(shù)邏輯單元　51
2.7.3　運算器　55
2.8　小結(jié)　56
習題2　57

第3章　存儲器　59
3.1　存儲器概述　59
3.1.1　存儲器分類　59
3.1.2　存儲器主要技術(shù)指標　61
3.1.3　存儲器層次結(jié)構(gòu)　61
3.2　主存儲器　64
3.2.1　半導體只讀存儲器　64
3.2.2　半導體隨機存儲器　66
3.2.3　靜態(tài)MOS存儲器　66
3.2.4　動態(tài)MOS存儲器　70
3.3　主存與CPU的連接　71
3.3.1　連接的意義　71
3.3.2　主存容量的擴展　72
3.3.3　存儲芯片的分配與片選　74
3.3.4　存儲器與CPU的連接　74
3.4　雙口RAM和多模塊存儲器　75
3.4.1　雙端口RAM　75
3.4.2　多模塊存儲器　76
3.5　高速緩沖存儲器　77
3.5.1　高速緩沖存儲器的組織與管理　78
3.5.2　地址映像與轉(zhuǎn)換　78
3.5.3　替換策略　81
3.5.4　Cache的一致性問題　83
3.5.5　Cache性能分析　83
3.5.6　相聯(lián)存儲器　84
3.6　虛擬存儲器　85
3.6.1　虛擬存儲器的基本概念　85
3.6.2　頁式虛擬存儲器　86
3.6.3　段式虛擬存儲器　87
3.6.4　段頁式虛擬存儲器　87
3.6.5　快表　87
3.7　外部存儲器　88
3.7.1　外部存儲器簡介　88
3.7.2　磁盤存儲器　88
3.7.3　光盤存儲器　93
3.7.4　磁帶　94
3.7.5　其他存儲器　95
3.8　小結(jié)　96
習題3　96

第4章　中央處理器　99
4.1　中央處理器的結(jié)構(gòu)　100
4.2　指令周期與時序產(chǎn)生器　100
4.2.1　指令周期　100
4.2.2　時序產(chǎn)生器　101
4.3　微程序控制與設(shè)計　101
4.3.1　微程序控制簡介　101
4.3.2　微指令簡介　102
4.3.3　微程序控制器　102
4.3.4　微程序設(shè)計　103
4.4　硬布線邏輯控制器　104
4.4.1　硬布線邏輯控制器　104
4.4.2　硬布線邏輯設(shè)計　104
4.5　多核處理器　105
4.6　指令執(zhí)行過程與數(shù)據(jù)通路　106
4.7　指令流水線與沖突處理　107
4.8　中央處理器的新進展　110
4.8.1　流水線處理器簡介　110
4.8.2　超標量處理器簡介　110
4.8.3　奔騰處理器簡介　110
4.8.4　其他發(fā)展　114
4.9　小結(jié)　114
習題4　114

第5章　指令系統(tǒng)　118
5.1　指令系統(tǒng)簡介　118
5.1.1　指令系統(tǒng)的發(fā)展歷程　118
5.1.2　指令系統(tǒng)的特點　119
5.1.3　指令系統(tǒng)的性能指標　119
5.2　指令格式　120
5.2.1　指令格式簡介　120
5.2.2　操作碼　120
5.2.3　地址碼　120
5.2.4　指令字長度與擴展方法　122
5.2.5　典型指令格式實例　124
5.3　尋址方式　126
5.3.1　指令尋址　127
5.3.2　數(shù)據(jù)尋址　128
5.3.3　尋址實例　132
5.4　復雜指令集和精簡指令集　135
5.4.1　復雜指令集簡介　136
5.4.2　精簡指令集簡介　136
5.4.3　CISC和RISC的比較　137
5.5　小結(jié)　137
習題5　138

第6章　總線　141
6.1　總線的概述　141
6.2　總線的結(jié)構(gòu)和分類　141
6.2.1　總線的結(jié)構(gòu)　141
6.2.2　總線的分類　143
6.2.3　總線的性能指標　144
6.3　總線通信與控制　144
6.3.1　信息的傳送方式　144
6.3.2　總線的通信　145
6.3.3　總線的控制　146
6.4　典型的總線　148
6.4.1　ISA和EISA總線　148
6.4.2　PCI和AGP總線　150
6.4.3　USB總線　152
6.4.4　其他類型的總線　152
6.5　小結(jié)　153
習題6　153

第7章　輸入與輸出系統(tǒng)　155
7.1　輸入與輸出系統(tǒng)簡介　155
7.2　程序查詢及中斷　156
7.2.1　程序查詢方式　156
7.2.2　程序中斷簡介　157
7.2.3　程序中斷處理　158
7.3　存儲器直接存取方式　159
7.3.1　存儲器直接存取的基本概念　159
7.3.2　存儲器直接存取的特點　160
7.3.3　存儲器直接存取的工作過程　160
7.4　通道方式　161
7.4.1　通道的作用和功能　161
7.4.2　通道的類型　162
7.4.3　通道的工作過程　162
7.4.4　通道方式的發(fā)展　163
7.5　輸入與輸出設(shè)備簡介　163
7.5.1　輸入設(shè)備簡介　164
7.5.2　輸出設(shè)備簡介　166
7.6　I/O接口　167
7.7　小結(jié)　168
習題7　169

附錄　172
期末復習題(一)　172
期末復習題(二)　173
期末復習題(三)　175
期末復習題(四)　176
期末復習題(五)　178
期末復習題(六)　179