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計算機組成原理目錄

第1章概論1

1.1電子計算機與存儲程序控制1

1.1.1電子計算機的發(fā)展1

1.1.2存儲程序概念2

1.2計算機的硬件組成3

1.2.1計算機的主要部件4

1.2.2計算機的總線結(jié)構(gòu)5

1.2.3大、中型計算機的典型結(jié)構(gòu)7

1.2.4不同對象觀察到的計算機硬件系統(tǒng)7

1.2.5馮?諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的存儲器設計思想9

1.3計算機系統(tǒng)10

1.3.1硬件與軟件的關系10

1.3.2系列機和軟件兼容11

1.3.3計算機系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)12

1.3.4實際機器和虛擬機器13

1.4計算機的工作過程和主要性能指標13

1.4.1計算機的工作過程13

1.4.2計算機的主要性能指標14

習題16

第2章數(shù)據(jù)的機器層次表示17

2.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示17

2.1.1計算機中的數(shù)值數(shù)據(jù)17

2.1.2無符號數(shù)和帶符號數(shù)18

2.1.3原碼表示法18

2.1.4補碼表示法19

2.1.5反碼表示法21

2.1.63種機器數(shù)的比較與轉(zhuǎn)換22

2.2機器數(shù)的定點表示與浮點表示23

2.2.1定點表示法23

2.2.2浮點表示法25

2.2.3浮點數(shù)階碼的移碼表示法27

2.2.4定點.浮點表示法與定點.浮點計算機29

2.2.5浮點數(shù)尾數(shù)的基數(shù)30

2.2.6實用浮點數(shù)舉例31

2.3非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示33

2.3.1字符和字符串的表示33

2.3.2漢字的表示35

2.3.3統(tǒng)一代碼38

2.4十進制數(shù)和數(shù)串的表示39

2.4.1十進制數(shù)的編碼39

2.4.2十進制數(shù)串41

2.5現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表示舉例42

2.6數(shù)據(jù)校驗碼44

2.6.1奇偶校驗碼44

2.6.2海明校驗碼46

2.6.3循環(huán)冗余校驗碼50

習題52

第3章指令系統(tǒng)55

3.1指令格式55

3.1.1機器指令的基本格式55

3.1.2地址碼結(jié)構(gòu)56

3.1.3指令的操作碼58

3.2尋址技術61

3.2.1編址方式61

3.2.2指令尋址和數(shù)據(jù)尋址62

3.2.3基本的數(shù)據(jù)尋址方式63

3.2.4變型或組合尋址方式69

3.3堆棧與堆棧操作71

3.3.1堆棧結(jié)構(gòu)71

3.3.2堆棧操作73

3.4指令類型74

3.4.1數(shù)據(jù)傳送類指令74

3.4.2運算類指令75

3.4.3程序控制類指令76

3.4.4輸入輸出類指令78

3.4.580x86指令系統(tǒng)舉例78

3.5指令系統(tǒng)的發(fā)展82

3.5.1x86架構(gòu)的擴展指令集82

3.5.2從復雜指令系統(tǒng)到精簡指令系統(tǒng)83

3.5.3VLIW和EPIC83

習題85

第4章數(shù)值的機器運算88

4.1基本算術運算的實現(xiàn)88

4.1.1加法器88

4.1.2進位的產(chǎn)生和傳遞90

4.1.3并行加法器的快速進位90

4.2定點加減運算93

4.2.1原碼加減運算93

4.2.2補碼加減運算94

4.2.3補碼的溢出判斷與檢測方法96

4.2.4補碼定點加減運算的實現(xiàn)99

4.3帶符號數(shù)的移位和舍入操作99

4.3.1帶符號數(shù)的移位操作100

4.3.2帶符號數(shù)的舍入操作101

4.4定點乘法運算102

4.4.1原碼一位乘法102

4.4.2補碼一位乘法104

4.4.3補碼兩位乘法108

4.4.4陣列乘法器110

4.5定點除法運算111

4.5.1原碼除法運算111

4.5.2補碼除法運算114

4.5.3陣列除法器118

4.6規(guī)格化浮點運算118

4.6.1浮點加減運算119

4.6.2浮點乘除運算121

4.6.3浮點運算器的實現(xiàn)123

4.7十進制整數(shù)的加法運算123

4.7.1一位十進制加法運算123

4.7.2十進制加法器125

4.7.3多位十進制加法126

4.8邏輯運算與實現(xiàn)127

4.9運算器的基本組成與實例129

4.9.1運算器結(jié)構(gòu)129

4.9.2ALU舉例131

4.9.3浮點運算器舉例133

習題135

第5章存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)138

5.1存儲系統(tǒng)的組成138

5.1.1存儲器分類138

5.1.2存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)140

5.2主存儲器的組織141

5.2.1主存儲器的基本結(jié)構(gòu)141

5.2.2主存儲器的存儲單元142

5.2.3主存儲器的主要技術指標143

5.2.4數(shù)據(jù)在主存中的存放144

5.3半導體隨機存儲器和只讀存儲器145

5.3.1RAM記憶單元電路146

5.3.2動態(tài)RAM的刷新148

5.3.3RAM芯片分析151

5.3.4半導體只讀存儲器154

5.3.5半導體存儲器的封裝156

5.4主存儲器的連接與控制156

5.4.1主存容量的擴展157

5.4.2存儲芯片的地址分配和片選159

5.4.3主存儲器和CPU的連接161

5.4.4主存的校驗163

5.4.5PC系列微型計算機的存儲器接口164

5.5提高主存讀寫速度的技術168

5.5.1主存與CPU速度的匹配168

5.5.2FPMDRAM168

5.5.3EDODRAM169

5.5.4SDRAM169

5.5.5DDRSDRAM170

5.5.6DDR2SDRAM和DDR3SDRAM171

5.5.7RambusDRAM171

5.5.8雙通道內(nèi)存技術172

5.6多體交叉存儲技術..173

5.6.1并行訪問存儲器173

5.6.2交叉訪問存儲器173

5.7高速緩沖存儲器175

5.7.1高速緩存工作原理175

5.7.2Cache的讀寫操作176

5.7.3地址映像177

5.7.4替換算法177

5.7.5更新策略179

5.7.6PC機中Cache技術的實現(xiàn)179

5.8虛擬存儲器180

5.8.1虛擬存儲器的基本概念180

5.8.2頁式虛擬存儲器181

5.8.3段式虛擬存儲器182

5.8.4段頁式虛擬存儲器183

5.8.5快表與慢表183

習題184

第6章中央處理器187

6.1中央處理器的功能和組成187

6.1.1CPU的功能187

6.1.2CPU中的主要寄存器187

6.1.3CPU的組成189

6.1.4CPU的主要技術參數(shù)190

6.2控制器的組成和實現(xiàn)方法192

6.2.1控制器的基本組成193

6.2.2控制器的硬件實現(xiàn)方法194

6.3時序系統(tǒng)與控制方式195

6.3.1時序系統(tǒng)196

6.3.2控制方式198

6.3.3指令運行的基本過程199

6.3.4指令的微操作序列200

6.4微程序控制原理202

6.4.1微程序控制的基本概念202

6.4.2微指令編碼法204

6.4.3微程序控制器的組成和工作過程206

6.4.4微程序入口地址的形成208

6.4.5后繼微地址的形成208

6.4.6微程序設計209

6.5控制單元的設計212

6.5.1簡單的CPU模型212

6.5.2組合邏輯控制單元設計215

6.5.3微程序控制單元設計220

6.6流水線技術223

6.6.1重疊控制223

6.6.2先行控制原理224

6.6.3流水工作原理225

6.7精簡指令系統(tǒng)計算機227

6.7.1RISC的特點和優(yōu)勢227

6.7.2RISC基本技術229

6.8微處理器中的新技術230

6.8.1超標量和超流水線技術230

6.8.2EPIC的指令級并行處理230

6.8.3超線程技術231

6.8.4雙核與多核技術231

習題233

第7章外部設備237

7.1外部設備概述237

7.1.1外部設備的分類237

7.1.2外部設備的地位和作用238

7.2磁介質(zhì)存儲器的性能和原理239

7.2.1磁介質(zhì)存儲器的讀寫239

7.2.2磁介質(zhì)存儲器的技術指標241

7.2.3數(shù)字磁記錄方式242

7.2.4編碼方式的比較245

7.3磁介質(zhì)存儲設備246

7.3.1硬盤存儲器的基本結(jié)構(gòu)與分類246

7.3.2硬盤驅(qū)動器247

7.3.3硬盤的信息分布和磁盤地址248

7.3.4硬盤存儲器的技術參數(shù)249

7.3.5硬盤的分區(qū)域記錄252

7.3.6硬盤的NCQ技術252

7.3.7軟磁盤存儲器253

7.4磁盤陣列254

7.4.1RAID簡介255

7.4.2RAID的分級255

7.5光盤存儲器257

7.5.1光盤存儲器的類型257

7.5.2光盤存儲器的組成及工作原理257

7.5.3光盤驅(qū)動器260

7.5.4DVD261

7.6新型輔助存儲器262

7.6.1大容量可移動存儲器262

7.6.2閃存卡和USB電子盤265

7.7鍵盤輸入設備266

7.7.1鍵開關與鍵盤類型266

7.7.2鍵盤掃描267

7.7.3微型計算機鍵盤268

7.8其他輸入設備271

7.8.1鼠標器271

7.8.2其他定位設備272

7.8.3掃描儀272

7.9打印輸出設備275

7.9.1打印機概述275

7.9.2打印機的主要性能指標276

7.9.3針式打印機工作原理276

7.9.4噴墨打印機工作原理278

7.9.5激光打印機工作原理280

7.10顯示設備281

7.10.1顯示器概述281

7.10.2CRT顯示器281

7.10.3字符顯示器的工作原理285

7.10.4圖形顯示器的工作原理288

7.10.5LCD顯示器290

7.10.6視頻顯示標準292

7.10.7微型計算機的顯示適配器294

習題294

第8章輸入輸出系統(tǒng)297

8.1主機與外設的連接297

8.1.1輸入輸出接口297

8.1.2接口的功能和基本組成298

8.1.3外設的識別與端口尋址300

8.1.4輸入輸出信息傳送控制方式302

8.2程序查詢方式及其接口303

8.2.1程序查詢方式304

8.2.2程序查詢方式接口305

8.3中斷系統(tǒng)和程序中斷方式307

8.3.1中斷的基本概念307

8.3.2中斷請求和中斷判優(yōu)310

8.3.3中斷響應和中斷處理313

8.3.4多重中斷與中斷屏蔽317

8.3.5中斷全過程321

8.3.6程序中斷接口結(jié)構(gòu)322

8.4DMA方式及其接口323

8.4.1DMA方式的基本概念323

8.4.2DMA接口324

8.4.3DMA傳送方法與傳送過程328

8.5通道控制方式330

8.5.1通道的基本概念330

8.5.2通道的類型與結(jié)構(gòu)331

8.5.3通道程序334

8.5.4通道工作過程337

8.6總線技術337

8.6.1總線通信控制338

8.6.2總線管理339

8.6.3總線類型和總線標準342

8.6.4I/O接口標準344

習題348

索引351

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