包郵計(jì)算機(jī)組成原理(微課版 )(第2版)

作者：華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院著

出版社：人民郵電出版社出版時(shí)間：2025-01-01

開本： 16開 頁數(shù)： 368

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目錄

計(jì)算機(jī)組成原理(微課版 )(第2版) 版權(quán)信息

ISBN：9787115660626
條形碼：9787115660626 ; 978-7-115-66062-6
裝幀：平裝
冊(cè)數(shù)：暫無
重量：暫無
所屬分類：
教材
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研究生/本科/專科教材

計(jì)算機(jī)組成原理(微課版 )(第2版) 本書特色

1.立足經(jīng)典，體系創(chuàng)新：本書是在經(jīng)典課程體系框架下，從硬件設(shè)計(jì)師視角出發(fā)，逐步深入直至設(shè)計(jì)完整的CPU，以深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，掌握計(jì)算機(jī)部件構(gòu)成和運(yùn)行的基本原理。
2.所有重點(diǎn)難點(diǎn)均配套有豐富的虛擬仿真實(shí)驗(yàn):以動(dòng)手實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)課程理論知識(shí)，積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提升工程能力。
3.精彩的微課視頻教學(xué)內(nèi)容支撐:通過對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的微課講解大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
4.優(yōu)質(zhì)的教學(xué)輔助資源平臺(tái)支撐：通過中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上線的“計(jì)算機(jī)組成原理”課程，提供在線學(xué)習(xí)及輔導(dǎo)，通過EduCoder在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，進(jìn)行所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在線實(shí)操并實(shí)時(shí)診斷。
5.官方認(rèn)證優(yōu)質(zhì)教材：本書是國(guó)家級(jí)精品資源在線課“計(jì)算機(jī)組成原理”配套教材，也是軟件工程教指委推薦教材。

計(jì)算機(jī)組成原理(微課版 )(第2版) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書利用組合邏輯、同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，從邏輯門開始逐步構(gòu)建運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)通路和控制器，*終集成為完整的CPU原型系統(tǒng)，使讀者從設(shè)計(jì)者的角度理解計(jì)算機(jī)部件構(gòu)成及運(yùn)行的基本原理，掌握軟硬件協(xié)同的概念。全書共9章，主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、數(shù)據(jù)信息的表示、運(yùn)算方法與運(yùn)算器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、中央處理器、指令流水線、總線系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)。本書可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教材，也可作為碩士研究生入學(xué)考試的參考書，還可作為計(jì)算機(jī)工程技術(shù)人員的參考書。

計(jì)算機(jī)組成原理(微課版 )(第2版) 目錄

第 1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1
1.1　計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程　1
1.1.1　國(guó)外計(jì)算機(jī)發(fā)展概況　1
1.1.2　摩爾定律　2
1.1.3　集成電路工藝發(fā)展概況　2
1.1.4　我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展概況　3
1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成　4
1.2.1　計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)　4
1.2.2　計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)　7
1.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)　8
1.3.1　系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)　8
1.3.2　各層之間的關(guān)系　10
1.3.3　軟件和硬件的邏輯功能等價(jià)性　10
1.4　計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)和評(píng)價(jià)　10
1.4.1　基本性能指標(biāo)　10
1.4.2　與時(shí)間有關(guān)的性能指標(biāo)　11
1.4.3　CPU性能公式應(yīng)用　14
1.4.4　性能測(cè)試及其工具　15
1.5　課程學(xué)習(xí)的建議　16
習(xí)題1　17
實(shí)踐訓(xùn)練　18
第　2章數(shù)據(jù)信息的表示　19
2.1　數(shù)據(jù)表示的作用　19
2.2　數(shù)值數(shù)據(jù)的表示　19
2.2.1　數(shù)的機(jī)器碼表示　19
2.2.2　定點(diǎn)數(shù)表示　25
2.2.3　浮點(diǎn)數(shù)表示　26
2.2.4　十進(jìn)制編碼*　31
2.2.5　計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)類型　33
2.3　非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示　40
2.3.1　字符表示　40
2.3.2　漢字編碼　40
2.4　數(shù)據(jù)信息的校驗(yàn)　42
2.4.1　碼距與校驗(yàn)　43
2.4.2　奇偶校驗(yàn)　44
2.4.3　海明校驗(yàn)　45
2.4.4　循環(huán)冗余校驗(yàn)　49
習(xí)題2　53
實(shí)踐訓(xùn)練　56
第3章　運(yùn)算方法與運(yùn)算器　57
3.1　計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算　57
3.1.1　C語言中的位運(yùn)算　57
3.1.2　C語言中的邏輯運(yùn)算　57
3.1.3　C語言中的移位運(yùn)算　58
3.1.4　C語言中的算術(shù)運(yùn)算　59
3.2　定點(diǎn)加減法運(yùn)算　60
3.2.1　補(bǔ)碼加減法運(yùn)算方法　60
3.2.2　溢出及檢測(cè)　62
3.2.3　加減法的邏輯實(shí)現(xiàn)　64
3.3　定點(diǎn)乘法運(yùn)算　69
3.3.1　原碼一位乘法　69
3.3.2　補(bǔ)碼一位乘法　72
3.3.3　陣列乘法器　75
3.3.4　補(bǔ)碼陣列乘法器　76
3.3.5　乘法器性能優(yōu)化*　77
3.4　定點(diǎn)除法運(yùn)算　77
3.4.1　原碼一位除法　78
3.4.2　陣列除法器　81
3.5　浮點(diǎn)運(yùn)算　83
3.5.1　浮點(diǎn)加減法運(yùn)算　83
3.5.2　浮點(diǎn)乘法運(yùn)算　86
3.5.3　浮點(diǎn)除法運(yùn)算　86
3.6　運(yùn)算器　87
3.6.1　定點(diǎn)運(yùn)算器　87
3.6.2　浮點(diǎn)運(yùn)算器　91
習(xí)題3　92
實(shí)踐訓(xùn)練　94
第4章　存儲(chǔ)系統(tǒng)　95
4.1　存儲(chǔ)器概述　95
4.1.1　存儲(chǔ)器分類　95
4.1.2　存儲(chǔ)器技術(shù)指標(biāo)　96
4.1.3　存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)　97
4.1.4　主存的基本結(jié)構(gòu)　97
4.1.5　主存中數(shù)據(jù)的存放　98
4.2　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器　100
4.2.1　靜態(tài)MOS存儲(chǔ)器　100
4.2.2　動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)器　105
4.2.3　只讀存儲(chǔ)器　110
4.2.4　DRAM的發(fā)展*　112
4.3　主存的組織及與CPU的連接　116
4.3.1　存儲(chǔ)器與CPU的連接　116
4.3.2　存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　116
4.4　并行主存系統(tǒng)　118
4.5　高速緩沖存儲(chǔ)器　121
4.5.1　cache工作原理　121
4.5.2　程序局部性　122
4.5.3　cache的基本概念　122
4.5.4　cache讀、寫流程與關(guān)鍵技術(shù)　123
4.5.5　相聯(lián)存儲(chǔ)器　125
4.5.6　地址映射　126
4.5.7　替換算法　134
4.5.8　寫入策略　136
4.5.9　cache應(yīng)用　137
4.6　虛擬存儲(chǔ)器　138
4.6.1　虛擬存儲(chǔ)器的工作原理　138
4.6.2　虛擬存儲(chǔ)器的地址映射與變換　139
4.6.3　頁式虛擬存儲(chǔ)器　139
習(xí)題4　147
實(shí)踐訓(xùn)練　152
第5章　指令系統(tǒng)　153
5.1　指令系統(tǒng)概述　153
5.2　指令格式　154
5.2.1　指令字長(zhǎng)度　154
5.2.2　指令地址碼　155
5.2.3　指令操作碼　156
5.3　尋址方式　157
5.3.1　指令尋址方式　157
5.3.2　操作數(shù)尋址方式　158
5.4　指令類型　164
5.5　指令格式設(shè)計(jì)　166
5.6　CISC和RISC　167
5.6.1　復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)　168
5.6.2　精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)　168
5.7　指令系統(tǒng)舉例　169
5.7.1　PDP-11指令系統(tǒng)　169
5.7.2　Intel x86指令系統(tǒng)*　170
5.7.3　MIPS指令系統(tǒng)　175
5.7.4　RISC-V指令系統(tǒng)*　178
習(xí)題5　182
實(shí)踐訓(xùn)練　185
第6章　中央處理器　186
6.1　中央處理器概述　186
6.1.1　中央處理器的功能　186
6.1.2　中央處理器的組成　186
6.2　指令周期　189
6.2.1　指令執(zhí)行的一般流程　189
6.2.2　指令周期的基本概念　189
6.2.3　寄存器傳送語言　191
6.3　數(shù)據(jù)通路及指令操作流程　191
6.3.1　數(shù)據(jù)通路模型與定時(shí)　192
6.3.2　單總線結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通路　193
6.3.3　專用通路結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通路　201
6.4　時(shí)序與控制　218
6.4.1　中央處理器的時(shí)序　218
6.4.2　控制方式　219
6.4.3　時(shí)序發(fā)生器　220
6.5　硬布線控制器　223
6.5.1　三級(jí)時(shí)序硬布線控制器　223
6.5.2　三級(jí)時(shí)序硬布線控制器設(shè)計(jì)　224
6.5.3　現(xiàn)代時(shí)序硬布線控制器　225
6.5.4　現(xiàn)代時(shí)序硬布線控制器設(shè)計(jì)　226
6.6　微程序控制器　229
6.6.1　微程序控制的基本概念　229
6.6.2　微程序控制器組成原理　231
6.6.3　微程序控制器設(shè)計(jì)　234
6.6.4　微指令及其編碼方法　239
6.7　異常與中斷處理　241
6.7.1　異常與中斷的基本概念　241
6.7.2　異常與中斷處理過程　242
6.7.3　支持中斷的CPU設(shè)計(jì)　243
習(xí)題6　247
實(shí)踐訓(xùn)練　253
第7章　指令流水線　254
7.1　流水線概述　254
7.1.1　流水線的基本概念　254
7.1.2　MIPS指令流水線　254
7.1.3　流水線的時(shí)空?qǐng)D表示　255
7.2　流水線數(shù)據(jù)通路　257
7.2.1　單周期數(shù)據(jù)通路流水改造　257
7.2.2　流水線中的控制信號(hào)及傳遞　259
7.2.3　指令在流水線中的執(zhí)行過程　260
7.3　流水線沖突與處理　263
7.3.1　流水線沖突　263
7.3.2　結(jié)構(gòu)沖突處理　265
7.3.3　控制沖突處理　265
7.3.4　插入氣泡解決數(shù)據(jù)沖突　267
7.3.5　使用重定向解決數(shù)據(jù)沖突　271
7.3.6　動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)*　275
7.3.7　流水線性能分析　279
7.4　流水線的異常與中斷　280
7.5　指令級(jí)并行技術(shù)　282
習(xí)題7　283
實(shí)踐訓(xùn)練　286
第8章　總線系統(tǒng)　287
8.1　總線概述　287
8.1.1　總線分類　287
8.1.2　總線組成　289
8.1.3　總線標(biāo)準(zhǔn)　291
8.1.4　總線與三態(tài)門　291
8.1.5　總線性能指標(biāo)　293
8.2　總線傳輸機(jī)制　294
8.2.1　總線傳輸過程　294
8.2.2　總線的信息傳送　295
8.2.3　總線仲裁　298
8.2.4　總線定時(shí)　301
8.3　總線結(jié)構(gòu)　306
8.3.1　單總線結(jié)構(gòu)　306
8.3.2　雙總線結(jié)構(gòu)　307
8.3.3　三總線結(jié)構(gòu)　308
8.3.4　高性能總線結(jié)構(gòu)　309
8.4　常用總線　312
8.4.1　常用片內(nèi)總線　312
8.4.2　常用系統(tǒng)總線　313
8.4.3　常用I/O總線　315
8.4.4　常用外部總線　317
習(xí)題8　318
第9章　輸入輸出系統(tǒng)　321
9.1　輸入輸出設(shè)備與特性　321
9.2　I/O接口　322
9.2.1　I/O接口的功能　322
9.2.2　I/O接口的結(jié)構(gòu)　322
9.2.3　I/O接口的編址　323
9.2.4　I/O接口的軟件　325
9.2.5　I/O接口的分類　326
9.3　數(shù)據(jù)傳輸控制方式　326
9.4　程序控制方式　327
9.4.1　簡(jiǎn)單設(shè)備程序查詢流程　328
9.4.2　復(fù)雜設(shè)備程序查詢流程　329
9.4.3　程序查詢特點(diǎn)　330
9.5　程序中斷控制方式　332
9.5.1　中斷的基本概念　333
9.5.2　中斷請(qǐng)求　337
9.5.3　中斷響應(yīng)　341
9.5.4　中斷識(shí)別　341
9.5.5　中斷處理　343
9.6　DMA方式　347
9.6.1　DMA的基本概念　347
9.6.2　內(nèi)存爭(zhēng)用問題　347
9.6.3　DMA控制器　348
9.6.4　DMA傳輸流程　349
9.7　通道方式　351
9.7.1　通道的基本概念　351
9.7.2　通道的類型　352
9.7.3　CPU對(duì)通道的控制　354
9.7.4　通道結(jié)構(gòu)的發(fā)展　354
9.8　常見I/O設(shè)備*　354
9.8.1　鍵盤　354
9.8.2　鼠標(biāo)　355
9.8.3　打印機(jī)　356
9.8.4　顯示器　358
9.8.5　硬盤存儲(chǔ)器　359
9.8.6　磁盤陣列　362
9.8.7　光盤存儲(chǔ)器　365
習(xí)題9　368
實(shí)踐訓(xùn)練　371
參考文獻(xiàn)　372