高等院校计算机类规划教材 计算机组成原理PDF电子书下载

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第1章 计算机系统概述 1

1.1 计算机的发展历程 1

1.1.1 计算机的起源 1

1.1.2 计算机的发展简史 2

1.1.3 计算机硬件发展的特点和规律 3

1.1.4 计算机的形态和分类 4

1.1.5 丘奇－图灵论题 6

1.2 计算机的基本组成 6

1.2.1 冯·诺依曼计算机原型 6

1.2.2 计算机硬件组成和工作原理 8

1.2.3 个人计算机的物理结构 12

1.2.4 计算机软件分类 13

1.3 计算机系统的层级结构 13

1.3.1 计算机系统的层级结构概述 13

1.3.2 计算机体系结构和计算机组成 14

1.3.3 计算机硬件和软件的逻辑等价性 15

1.4 计算机系统的性能指标 16

1.5 本章小结 18

习题 19

第2章 运算方法和运算器 21

2.1 数据信息和二进制编码 21

2.1.1 数据信息 21

2.1.2 进位计数制 22

2.2 数据的编码表示 25

2.2.1 符号位的表示 25

2.2.2 定点数表示 29

2.2.3 浮点数表示 31

2.2.4 十进制数的表示 35

2.2.5 非数值数据的表示 36

2.2.6 数据的宽度和存储顺序 41

2.3 数据的校验 43

2.3.1 奇偶校验 43

2.3.2 海明校验 45

2.3.3 循环冗余校验 46

2.4 定点运算和定点运算器 47

2.4.1 定点数的加、减法运算 48

2.4.2 定点数的乘、除法运算 52

2.4.3 逻辑运算 53

2.4.4 定点运算器 55

2.5 浮点运算和浮点运算器 60

2.5.1 浮点数的加、减法运算 60

2.5.2 浮点数的乘、除法运算 66

2.5.3 浮点运算器 66

2.5.4 浮点运算流水线 67

2.6 本章小结 68

习题 70

第3章 存储系统 73

3.1 存储器概述 73

3.1.1 存储器容量单位 73

3.1.2 存储器的分类 74

3.1.3 存储器的多级结构 76

3.2 半导体存储器 77

3.2.1 随机读写存储器 77

3.2.2 微型计算机内存 79

3.2.3 只读存储器 81

3.3 主存储器 83

3.3.1 主存储器技术指标 83

3.3.2 主存储器的基本组成 84

3.3.3 主存储器扩展 86

3.4 高速存储器 92

3.4.1 双端口存储器 92

3.4.2 单体多字存储器 93

3.4.3 多模块存储器 94

3.4.4 相联存储器 97

3.5 高速缓冲存储器 98

3.5.1 cache的基本原理 98

3.5.2 cache－主存地址映射方式 102

3.5.3 替换策略 107

3.5.4 写操作策略 107

3.6 虚拟存储器 108

3.6.1 虚拟存储器的基本原理 108

3.6.2 页式虚拟存储器 109

3.6.3 段式虚拟存储器 110

3.6.4 段页式虚拟存储器 111

3.6.5 快表 111

3.6.6 内页表和外页表 112

3.6.7 CPU访存过程总结 112

3.6.8 替换算法 113

3.7 本章小结 114

习题 115

第4章 指令系统 119

4.1 指令系统概述 119

4.1.1 机器指令和指令系统 119

4.1.2 指令系统的设计要求 119

4.2 指令格式 120

4.2.1 指令的组成 120

4.2.2 操作码 121

4.2.3 地址码 121

4.2.4 二地址指令类型 123

4.3 指令字长和指令助记符 124

4.3.1 指令字长 124

4.3.2 定长指令和不定长指令 125

4.3.3 指令助记符 125

4.4 指令种类 126

4.4.1 指令操作种类 126

4.4.2 操作数风格分类 127

4.5 寻址方式 128

4.5.1 指令寻址方式 128

4.5.2 操作数寻址方式 129

4.6 RISC技术 136

4.7 指令系统实例 138

4.7.1 ARM指令系统 138

4.7.2 RISC－V指令系统 141

4.8 本章小结 145

习题 146

第5章 中央处理器 148

5.1 CPU的功能和组成 148

5.1.1 CPU的功能 148

5.1.2 CPU的基本组成 149

5.1.3 CPU中的主要寄存器 151

5.1.4 操作控制器和时序发生器 153

5.2 CPU的工作过程 153

5.2.1 指令的执行过程 153

5.2.2 指令周期 154

5.2.3 数据通路 159

5.2.4 时序信号和时序发生器 165

5.2.5 控制方式 166

5.3 操作控制器 167

5.3.1 组合逻辑控制器 167

5.3.2 微程序控制器 169

5.3.3 硬布线逻辑控制器与微程序控制器的比较 174

5.4 流水线技术 174

5.4.1 并行处理技术概述 174

5.4.2 流水线技术概述 175

5.4.3 流水线中的冒险处理 180

5.5 本章小结 183

习题 184

第6章 总线系统 187

6.1 总线系统概述 187

6.1.1 总线的基本概念 187

6.1.2 总线的特性及其标准化 189

6.1.3 总线性能指标 190

6.2 总线结构 191

6.2.1 总线内部结构 191

6.2.2 总线接口 193

6.2.3 总线的连接方式 193

6.3 总线控制与通信 197

6.3.1 总线控制方式 197

6.3.2 总线通信方式 199

6.3.3 信息传送方式 200

6.4 总线系统实例 201

6.4.1 微型计算机多总线结构 202

6.4.2 微型计算机总线介绍 203

6.5 本章小结 205

习题 206

第7章 输入／输出系统 208

7.1 外围设备的分类和特点 208

7.1.1 外围设备的基本结构 208

7.1.2 外围设备的分类 209

7.1.3 外围设备的特点 209

7.1.4 常见的输入／输出设备 209

7.1.5 外部存储器 212

7.2 I／O接口 217

7.2.1 I／O接口的功能和基本结构 217

7.2.2 I／O编址方式 219

7.3 输入／输出控制方式 220

7.4 程序中断方式 222

7.4.1 中断的基本概念 222

7.4.2 I／O中断的产生和执行 222

7.4.3 中断源和中断分级 223

7.4.4 程序中断的接口电路 224

7.5 DMA方式 227

7.5.1 DMA的基本概念 227

7.5.2 基本的DMA控制器 229

7.5.3 选择型DMA控制器和多路型DMA控制器 232

7.6 本章小结 234

习题 235

参考文献 237

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