計算機(jī)組成原理教程（第8版）

目??錄
第1章 計算機(jī)系統(tǒng)概述 1
1.1 計算工具自動化的形成軌跡 1
1.1.1 算盤和算籌——軟件與硬件的起源 1
1.1.2 從提花機(jī)到巴貝奇分析機(jī)——內(nèi)程序計算機(jī)模型的提出 5
1.1.3 內(nèi)動力計算機(jī)的形成軌跡 9
1.1.4 從八卦圖到布爾代數(shù)——電子數(shù)字計算機(jī)的理論基礎(chǔ) 16
1.1.5 馮·諾依曼電子數(shù)字計算機(jī)體系的確立 24
1.1.6 操作系統(tǒng)——計算機(jī)的自我管理 28
1.1.7 現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 30
1.1.8 自動計算機(jī)理論的再討論 32
1.2 0、1編碼 33
1.2.1 數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位與量級 33
1.2.2 十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 34
1.2.3 八進(jìn)制、十六進(jìn)制和二-十進(jìn)制 36
1.2.4 原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼 37
1.2.5 浮點(diǎn)數(shù)與定點(diǎn)數(shù) 40
1.2.6 聲音的0、1編碼 42
1.2.7 圖形/圖像的0、1編碼 43
1.2.8 文字的0、1編碼 46
1.2.9 指令的0、1編碼與計算機(jī)程序設(shè)計語言 49
1.2.10 數(shù)據(jù)傳輸中的抗干擾編碼 51
1.3 電子數(shù)字計算機(jī)的基本原理 54
1.3.1 電子數(shù)字計算機(jī)的運(yùn)算器 54
1.3.2 計算機(jī)存儲器 56
1.3.3 計算機(jī)控制器 60
1.3.4 總線 63
1.3.5 計算機(jī)中的時序控制 64
1.4 馮·諾依曼計算機(jī)體系改進(jìn) 66
1.4.1 馮·諾依曼體系的瓶頸 66
1.4.2 并行與共享 67
1.4.3 哈佛結(jié)構(gòu) 70
1.5 計算機(jī)性能評測 71
1.5.1 計算機(jī)的主要性能指標(biāo) 71
1.5.2 計算機(jī)性能測試工具 76
1.5.3 天梯圖 78
習(xí)題 79
第2章 存儲系統(tǒng) 83
2.1 主存儲器概述 83
2.1.1 ROM元件 83
2.1.2 RAM元件與存儲結(jié)構(gòu) 85
2.1.3 DRAM元件與基本存儲結(jié)構(gòu) 88
2.2 主存儲體組織 91
2.2.1 內(nèi)存條的結(jié)構(gòu) 91
2.2.2 存儲體的基本擴(kuò)展方式 94
2.2.3 Bank 95
2.2.4 并行存儲器 97
2.2.5 并行處理機(jī)的主存儲器 99
2.2.6 存儲器控制器 100
2.3 SDRAM內(nèi)部操作與性能參數(shù) 101
2.3.1 SDRAM的主要引腳 101
2.3.2 SDRAM的讀寫時序 101
2.3.3 突發(fā)傳輸 104
2.3.4 數(shù)據(jù)掩碼 105
2.3.5 DRAM的動態(tài)刷新 106
2.3.6 芯片初始化與預(yù)充電 109
2.3.7 RAM的一般性能參數(shù) 111
2.3.8 DDR SDRAM芯片參數(shù) 113
2.4 磁盤存儲器 114
2.4.1 磁表面存儲原理 114
2.4.2 硬磁盤存儲器的存儲結(jié)構(gòu) 117
2.4.3 磁盤格式化 118
2.4.4 硬磁盤存儲器與主機(jī)的連接 121
2.4.5 硬磁盤存儲器的技術(shù)參數(shù) 123
2.4.6 磁盤陣列RAID 125
2.5 光盤存儲器 129
2.5.1 光盤的技術(shù)特點(diǎn)與類型 129
2.5.2 可擦寫型光盤的讀寫原理 129
2.5.3 光盤規(guī)格 130
2.6 閃速存儲器 133
2.6.1 閃存的原理 134
2.6.2 固態(tài)硬盤 134
2.7 存儲體系 136
2.7.1 多級存儲體系的建立 136
2.7.2 多級存儲體系的性能參數(shù) 138
2.7.3 Cache-主存機(jī)制 139
2.7.4 虛擬存儲器 144
2.8 未來記憶元件 148
2.8.1 磁隨機(jī)存取存儲器 148
2.8.2 鐵電隨機(jī)存取存儲器 149
2.8.3 相變隨機(jī)存取存儲器 149
2.8.4 阻變隨機(jī)存取存儲器 150
習(xí)題 151
第3章 總線與主板 154
3.1 總線的概念 154
3.1.1 總線及其規(guī)范 154
3.1.2 總線分類 155
3.1.3 總線的性能指標(biāo) 158
3.1.4 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線 159
3.2 總線的工作原理 160
3.2.1 總線的組成與基本傳輸過程 160
3.2.2 總線的爭用與仲裁 161
3.2.3 總線通信中主從之間的時序控制 164
3.3 幾種標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線分析 168
3.3.1 ISA總線 168
3.3.2 PCI總線 169
3.3.3 AGP總線 173
3.3.4 PCI-Express總線 174
3.4 幾種標(biāo)準(zhǔn)I/O總線分析 175
3.4.1 ATA與SATA總線 175
3.4.2 SCSI與SAS總線 177
3.4.3 USB總線 180
3.4.4 光纖總線FC 183
3.5 微型計算機(jī)主板 183
3.5.1 主板的概念 183
3.5.2 主板的組成 184
3.5.3 主板架構(gòu)及其進(jìn)展 190
3.5.4 主板選擇參數(shù) 194
3.5.5 主板整合技術(shù) 196
3.5.6 智慧型主板 196
習(xí)題 199
第4章 I/O接口與數(shù)據(jù)交換控制 201
4.1 I/O接口 201
4.1.1 影響I/O設(shè)備與計算機(jī)連接的主要因素 201
4.1.2 I/O接口的功能與類型 203
4.1.3 I/O接口的一般結(jié)構(gòu) 203
4.1.4 緩沖 204
4.1.5 I/O端口及其編址 206
4.2 I/O過程的程序直接控制 207
4.2.1 I/O過程的程序無條件傳送控制方式 207
4.2.2 I/O過程的程序查詢傳送方式 208
4.3 I/O過程的程序中斷控制 209
4.3.1 程序中斷控制的核心概念 209
4.3.2 中斷關(guān)鍵技術(shù) 212
4.3.3 中斷接口 216
4.3.4 多重中斷 218
4.4 I/O數(shù)據(jù)傳送的DMA控制 218
4.4.1 DMA的基本概念 218
4.4.2 DMA與CPU共享存儲器沖突的解決方案 219
4.4.3 DMA控制器 221
4.4.4 DMA傳送過程 222
4.4.5 DMA方式與中斷方式的比較 224
4.5 I/O過程的通道控制 225
4.5.1 通道控制及其特點(diǎn) 225
4.5.2 通道控制原理 227
4.5.3 通道類型 229
習(xí)題 230
第5章 計算機(jī)輸入輸出設(shè)備 233
5.1 計算機(jī)輸入輸出設(shè)備概述 233
5.1.1 計算機(jī)人-機(jī)界面技術(shù)的進(jìn)步 233
5.1.2 I/O設(shè)備的分類 235
5.1.3 綠色計算機(jī)設(shè)備 236
5.2 鍵盤與鼠標(biāo) 237
5.2.1 物理鍵盤及其原理 237
5.2.2 鍵盤布局類型 238
5.2.3 軟鍵盤 239
5.2.4 虛擬激光鍵盤 240
5.2.5 鼠標(biāo) 240
5.3 打印設(shè)備 241
5.3.1 打印設(shè)備及其分類 241
5.3.2 打印機(jī)的基本性能指標(biāo) 242
5.3.3 噴墨打印機(jī) 243
5.3.4 激光打印機(jī) 245
5.3.5 3D打印機(jī) 247
5.3.6 4D打印機(jī) 250
5.4 顯示器 251
5.4.1 平板顯示器的基本原理 252
5.4.2 圖像顯示關(guān)鍵技術(shù) 255
5.4.3 平板顯示器的技術(shù)指標(biāo) 256
5.4.4 觸摸屏 258
5.5 虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)實(shí)虛擬 260
5.5.1 虛擬現(xiàn)實(shí) 260
5.5.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 262
5.5.3 現(xiàn)實(shí)虛擬、混合現(xiàn)實(shí)與介導(dǎo)現(xiàn)實(shí) 265
5.6 I/O設(shè)備適配器 266
5.6.1 顯示適配器 267
5.6.2 聲卡 270
5.6.3 網(wǎng)絡(luò)適配器 272
5.7 設(shè)備驅(qū)動程序與BIOS 274
5.7.1 設(shè)備驅(qū)動程序 274
5.7.2 ROM BIOS 277
習(xí)題 279
第6章 控制器邏輯 281
6.1 處理器的外特性——指令系統(tǒng) 281
6.1.1 指令系統(tǒng)與匯編語言概述 281
6.1.2 尋址方式 284
6.1.3 Intel 8086指令簡介 289
6.1.4 CISC與RISC 296
6.1.5 指令系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 301
6.2 組合邏輯控制器 301
6.2.1 指令的微操作分析 302
6.2.2 指令的時序控制與時序部件 304
6.2.3 組合邏輯控制器設(shè)計舉例 306
6.3 微程序控制器 308
6.3.1 概述 308
6.3.2 微程序操作控制部件的組成 309
6.3.3 微程序操作控制部件設(shè)計舉例 310
習(xí)題 312