内容简介
本书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制，以及计算机体系结构的基本概念、结构和分析方法。全书共9章，主要内容包括计算机系统概述、数据的机器层次表示、指令系统、运算方法和运算器、主存储器、存储系统设计、中央处理器、总线与输入输出系统，以及并行体系结构等。本书内容由浅入深，通俗易懂，每章都附有学习指南和习题，便于学生巩固课堂所学。
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- 第1章 计算机系统概述
- 1.1 计算机的发展与存储程序概念
- 1.1.1 计算机的发展阶段
- 1.1.2 存储程序概念
- 1.2 计算机系统的基本组成
- 1.2.1 计算机硬件
- 1.2.2 计算机软件
- 1.2.3 硬件与软件的关系
- 1.3 计算机系统的层次结构
- 1.3.1 计算机系统的多层次结构
- 1.3.2 实际机器和虚拟机器
- 1.3.3 透明性问题
- 1.3.4 系列机与软件兼容
- 1.4 计算机的工作过程与主要性能指标
- 1.4.1 计算机的工作过程
- 1.4.2 计算机硬件的主要性能指标
- 1.5 计算机系统的性能评价
- 1.5.1 计算机系统设计的定量原理
- 1.5.2 计算机系统的性能评估方法
- 习 题
- 第2章 数据的机器层次表示
- 2.1 数值数据的表示
- 2.1.1 计算机中的数值数据
- 2.1.2 进位计数制及其相互转换
- 2.1.3 无符号数与带符号数
- 2.1.4 带符号机器数的表示
- 2.1.5 3 种机器数的比较与转换
- 2.2 机器数的定点表示与浮点表示
- 2.2.1 定点表示法
- 2.2.2 浮点表示法
- 2.2.3 浮点数阶码的移码表示法
- 2.2.4 IEEE 754 标准浮点数
- 2.3 非数值数据表示
- 2.3.1 逻辑数据的表示
- 2.3.2 字符的表示
- 2.3.3 汉字的表示
- 2.4 十进制数的编码
- 2.5 基本数据表示与高级数据表示
- 2.5.1 C 语言中的基本数据表示
- 2.5.2 高级数据表示
- 2.5.3 引入高级数据表示的原则
- 2.6 数据校验码
- 2.6.1 奇偶校验码
- 2.6.2 汉明校验码
- 2.6.3 循环冗余校验码
- 习 题
- 第3章 指令系统
- 3.1 指令格式
- 3.1.1 机器指令的基本格式
- 3.1.2 地址码结构
- 3.1.3 指令的操作码
- 3.2 寻址技术
- 3.2.1 编址方式
- 3.2.2 指令寻址与数据寻址
- 3.2.3 寻址方式
- 3.3 堆栈与堆栈操作
- 3.3.1 堆栈结构
- 3.3.2 堆栈操作
- 3.4 指令类型
- 3.4.1 数据传送类指令
- 3.4.2 运算类指令
- 3.4.3 程序控制类指令
- 3.4.4 输入/ 输出类指令
- 3.5 指令系统的发展
- 3.5.1 指令操作码的优化
- 3.5.2 从复杂指令系统到精简指令系统
- 3.5.3 设计RISC 的关键技术
- 习 题
- 第4章 运算方法和运算器
- 4.1 基本算术运算的实现
- 4.1.1 基本运算部件
- 4.1.2 进位的产生与传递
- 4.1.3 并行加法器的快速进位
- 4.2 定点数的移位运算与舍入操作
- 4.2.1 无符号数的移位
- 4.2.2 带符号数的移位
- 4.2.3 移位功能的实现
- 4.2.4 舍入操作
- 4.3 定点加减运算
- 4.3.1 原码加减运算
- 4.3.2 补码加减运算
- 4.3.3 补码的溢出判断与检测方法
- 4.3.4 补码定点加减运算的实现
- 4.4 定点乘除运算
- 4.4.1 原码乘法运算
- 4.4.2 补码乘法运算
- 4.4.3 原码除法运算
- 4.4.4 补码除法运算
- 4.5 规格化浮点运算
- 4.5.1 浮点加减运算
- 4.5.2 浮点乘除运算
- 4.6 十进制整数的加法运算
- 4.6.1 一位十进制加法运算
- 4.6.2 十进制加法器
- 4.7 逻辑运算与实现
- 4.8 运算器的基本组成
- 4.8.1 运算器结构
- 4.8.2 算术逻辑部件
- 4.8.3 浮点运算单元
- 习 题
- 第5章 主存储器
- 5.1 主存储器的组织
- 5.1.1 主存储器的基本结构
- 5.1.2 主存储器的存储单元
- 5.1.3 主存储器的分类
- 5.1.4 主存储器的主要技术指标
- 5.2 数据的宽度与存储
- 5.2.1 数据的宽度
- 5.2.2 数据的排列顺序
- 5.2.3 数据在主存中的存放
- 5.3 半导体随机存储器和只读存储器
- 5.3.1 RAM 的记忆单元
- 5.3.2 动态RAM 的刷新
- 5.3.3 RAM 芯片分析
- 5.3.4 半导体只读存储器
- 5.3.5 半导体Flash 存储器
- 5.4 主存储器的连接与控制
- 5.4.1 主存容量的扩展
- 5.4.2 存储芯片的地址分配与片选
- 5.4.3 主存储器与CPU 的连接
- 5.4.4 主存的校验
- 5.5 提高主存读写速度的技术
- 5.5.1 主存与CPU 速度的匹配
- 5.5.2 主存技术的发展
- 习 题
- 第6章 存储系统设计
- 6.1 存储系统的组成
- 6.1.1 存储器分类与存储系统定义
- 6.1.2 存储系统的层次结构
- 6.1.3 存储系统的性能参数
- 6.2 并行存储系统
- 6.2.1 交叉访问存储器
- 6.2.2 双端口存储器
- 6.3 Cache存储系统
- 6.3.1 程序访问的局部性
- 6.3.2 高速缓冲存储器
- 6.3.3 Cache 存储系统基本结构
- 6.3.4 地址映像和变换
- 6.3.5 Cache 替换算法
- 6.3.6 Cache 更新策略
- 6.4 虚拟存储系统
- 6.4.1 虚拟存储管理方式
- 6.4.2 页式虚拟存储器构成
- 6.4.3 TLB
- 6.4.4 CPU 的一次访存操作
- 习 题
- 第7章 中央处理器
- 7.1 中央处理器概述
- 7.1.1 CPU 的功能
- 7.1.2 CPU 的组成与主要寄存器
- 7.1.3 CPU 的主要技术参数
- 7.2 时序系统
- 7.2.1 基本概念
- 7.2.2 控制方式
- 7.2.3 指令运行的基本过程
- 7.3 数据通路的组成与实现方法
- 7.3.1 数据通路概念
- 7.3.2 数据通路结构及其设计
- 7.3.3 数据通路实例分析
- 7.4 控制器原理与实现方法
- 7.4.1 控制器的基本组成
- 7.4.2 控制器的硬件实现方法
- 7.4.3 单周期处理器的控制原理
- 7.4.4 多周期处理器的控制原理
- 7.5 微程序控制原理
- 7.5.1 微程序控制的基本概念
- 7.5.2 微指令编码法
- 7.5.3 微程序控制器的基本组成与工作过程
- 7.5.4 微程序入口地址的形成
- 7.5.5 后继微地址的形成
- 7.5.6 微程序设计
- 7.6 流水线技术
- 7.6.1 重叠与先行控制
- 7.6.2 指令流水工作原理
- 7.6.3 流水线的主要性能指标
- 7.6.4 指令流水线的相关性问题
- 7.6.5 流水线相关性解决方案
- 7.6.6 流水线数据通路与控制器设计
- 习 题
- 第8章 总线与输入/输出系统
- 8.1 总线设计
- 8.1.1 总线概述
- 8.1.2 总线定时控制
- 8.1.3 总线仲裁
- 8.2 外部设备
- 8.2.1 外存储器
- 8.2.2 常见输入设备
- 8.2.3 常见输出设备
- 8.3 主机与外设的连接
- 8.3.1 接口的功能与基本组成
- 8.3.2 外设的识别与端口寻址
- 8.4 输入/输出信息传送控制方式
- 8.4.1 程序查询方式
- 8.4.2 程序中断方式
- 8.4.3 直接存储器访问方式
- 8.4.4 通道控制方式
- 8.5 中断系统
- 8.5.1 中断请求与中断判优
- 8.5.2 中断响应与中断处理
- 8.5.3 多重中断与中断屏蔽
- 8.5.4 中断全过程
- 8.5.5 中断与异常
- 8.6 DMA的实现
- 8.6.1 DMA 接口
- 8.6.2 DMA 的传送方法
- 8.6.3 DMA 的传送过程
- 8.7 通道处理机
- 8.7.1 通道的工作过程
- 8.7.2 通道的类型
- 8.7.3 通道的流量分析
- 习 题
- 第9章 并行体系结构
- 9.1 并行处理机系统概述
- 9.1.1 系统结构中的并行性
- 9.1.2 并行处理系统的分类
- 9.2 指令级高度并行的处理机
- 9.2.1 超标量处理机
- 9.2.2 超流水线处理机
- 9.2.3 超标量超流水线处理机
- 9.2.4 指令级并行处理机性能比较
- 9.3 超长指令字处理机
- 9.3.1 VLIW处理机的特点
- 9.3.2 VLIW 处理机的基本结构
- 9.4 超线程与多核处理器
- 9.4.1 指令级并行与线程级并行
- 9.4.2 超线程技术
- 9.4.3 多核处理技术
- 9.5 向量处理机
- 9.5.1 向量处理的基本概念
- 9.5.2 向量流水处理机
- 9.5.3 并行向量处理机
- 9.6 并行处理机
- 9.6.1 并行处理机原理
- 9.6.2 阵列处理机的结构
- 9.6.3 ILLIAC Ⅳ机的互连结构
- 9.6.4 阵列处理机的并行算法
- 9.6.5 互连网络基本概念
- 9.6.6 基本的单级互连网络
- 9.7 多处理机与多计算机
- 9.7.1 多处理机和多计算机的耦合度
- 9.7.2 多处理机概念
- 9.7.3 多处理机结构
- 9.7.4 多处理机的Cache 一致性
- 9.7.5 多处理机的机间互连形式
- 9.7.6 多处理机操作系统
- 9.7.7 大规模并行处理机
- 9.7.8 机群系统
- 9.7.9 高性能并行计算机系统结构比较
- 习 题
- 参考文献
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版权信息
出版社：人民邮电出版社
出版时间：2022
作者：蒋本珊 主编
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出版时间：2022
作者：蒋本珊 主编
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