普通高等教育“十一五”国家级规划教材 计算机组成原理 第4版 立体化教材PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第一章　计算机系统概论1

1.1　计算机的分类1

1.2　计算机的发展简史2

1.2.1　计算机的五代变化2

1.2.2　半导体存储器的发展3

1.2.3　微处理器的发展3

1.2.4　计算机体系结构的变化5

1.3　计算机的硬件5

1.3.1　硬件组成要素5

1.3.2　运算器7

1.3.3　存储器7

1.3.4　控制器8

1.3.5　适配器与输入输出设备10

1.4　计算机的软件11

1.4.1　软件的组成与分类11

1.4.2　软件的发展演变12

1.5　计算机系统的层次结构13

1.5.1　多级组成的计算机系统13

1.5.2　软件与硬件的逻辑等价性14

本章小结15

习题15

第二章　运算方法和运算器16

2.1　数据与文字的表示方法16

2.1.1　数据格式16

2.1.2　数的机器码表示19

2.1.3　字符与字符串的表示方法23

2.1.4　汉字的表示方法24

2.1.5　校验码25

2.2　定点加法、减法运算26

2.2.1　补码加法26

2.2.2　补码减法27

2.2.3　溢出概念与检测方法28

2.2.4　基本的二进制加法／减法器30

2.3　定点乘法运算31

2.3.1　原码并行乘法31

2.3.2　直接补码并行乘法37

2.4　定点除法运算40

2.4.1　原码除法算法原理40

2.4.2　并行除法器41

2.5　定点运算器的组成44

2.5.1　逻辑运算44

2.5.2　多功能算术／逻辑运算单元（ALU）46

2.5.3　内部总线51

2.5.4　定点运算器的基本结构51

2.6　浮点运算方法和浮点运算器53

2.6.1　浮点加法、减法运算53

2.6.2　浮点乘法、除法运算56

2.6.3　浮点运算流水线58

2.6.4　浮点运算器实例61

本章小结63

习题63

第三章　内部存储器65

3.1　存储器概述65

3.1.1　存储器的分类65

3.1.2　存储器的分级66

3.1.3　主存储器的技术指标66

3.2　SRAM存储器67

3.2.1　基本的静态存储元阵列67

3.2.2　基本的SRAM逻辑结构68

3.2.3　读／写周期波形图69

3.3　DRAM存储器70

3.3.1　DRAM存储位元的记忆原理70

3.3.2　DRAM芯片的逻辑结构71

3.3.3　读／写周期、刷新周期72

3.3.4　存储器容量的扩充73

3.3.5　高级的DRAM结构75

3.3.6　DRAM主存读／写的正确性校验79

3.4　只读存储器和闪速存储器80

3.4.1　只读存储器ROM80

3.4.2　FLASH存储器83

3.5　并行存储器86

3.5.1　双端口存储器86

3.5.2　多模块交叉存储器89

3.6　cache存储器92

3.6.1　cache基本原理92

3.6.2　主存与cache的地址映射94

3.6.3　替换策略98

3.6.4　cache的写操作策略99

3.6.5　Pentium 4的cache组织100

本章小结101

习题101

第四章　指令系统103

4.1　指令系统的发展与性能要求103

4.1.1　指令系统的发展103

4.1.2　对指令系统性能的要求104

4.1.3　低级语言与硬件结构的关系104

4.2　指令格式105

4.2.1　操作码105

4.2.2　地址码106

4.2.3　指令字长度107

4.2.4　指令助记符107

4.2.5　指令格式举例108

4.3　操作数类型110

4.3.1　一般的数据类型110

4.3.2　Pentium数据类型110

4.3.3　Power PC数据类型111

4.4　指令和数据的寻址方式111

4.4.1　指令的寻址方式112

4.4.2　操作数基本寻址方式112

4.4.3　寻址方式举例116

4.5　典型指令119

4.5.1　指令的分类119

4.5.2　基本指令系统的操作121

4.5.3　精简指令系统121

本章小结124

习题125

第五章　中央处理机127

5.1　CPU的功能和组成127

5.1.1　CPU的功能127

5.1.2　CPU的基本组成127

5.1.3　CPU中的主要寄存器128

5.1.4　操作控制器与时序产生器130

5.2　指令周期130

5.2.1　指令周期的基本概念130

5.2.2　MOV指令的指令周期132

5.2.3　LAD指令的指令周期134

5.2.4　ADD指令的指令周期135

5.2.5　STO指令的指令周期135

5.2.6　JMP指令的指令周期137

5.2.7　用方框图语言表示指令周期139

5.3　时序产生器和控制方式141

5.3.1　时序信号的作用和体制141

5.3.2　时序信号产生器142

5.3.3　控制方式144

5.4　微程序控制器145

5.4.1　微程序控制原理145

5.4.2　微程序设计技术151

5.5　硬连线控制器155

5.6　传统CPU158

5.6.1 Intel 8088 CPU158

5.6.2　IBM 370系列CPU160

5.7　流水CPU161

5.7.1　并行处理技术161

5.7.2　流水CPU的结构161

5.7.3　流水线中的主要问题164

5.7.4　奔腾CPU166

5.8 RISC CPU171

5.8.1　RISC机器的特点171

5.8.2　RISC CPU实例172

5.9　多媒体CPU175

5.9.1　多媒体技术的主要问题175

5.9.2　MMX技术176

5.9.3　动态执行技术179

本章小结180

习题181

第六章　总线系统184

6.1　总线的概念和结构形态184

6.1.1　总线的基本概念184

6.1.2　总线的连接方式185

6.1.3　总线的内部结构187

6.1.4　总线结构实例188

6.2　总线接口190

6.2.1　信息传送方式190

6.2.2　总线接口的基本概念191

6.3　总线的仲裁193

6.3.1　集中式仲裁193

6.3.2　分布式仲裁195

6.4　总线的定时和数据传送模式196

6.4.1　总线的定时196

6.4.2　总线数据传送模式198

6.5 HOST总线和PCI总线199

6.5.1　多总线结构199

6.5.2　PCI总线信号200

6.5.3　总线周期类型201

6.5.4　总线周期操作202

6.5.5　总线仲裁204

6.6 InfiniBand标准204

6.6.1　InfiniBand的体系结构204

6.6.2　InfiniBand的通信协议205

本章小结207

习题207

第七章　外围设备209

7.1　外围设备概述209

7.1.1　外围设备的一般功能209

7.1.2　外围设备的分类209

7.2　磁盘存储设备210

7.2.1　磁记录原理210

7.2.2　磁盘的组成和分类213

7.2.3　磁盘驱动器和控制器214

7.2.4　磁盘上信息的分布215

7.2.5　磁盘存储器的技术指标216

7.3　磁盘存储设备的技术发展218

7.3.1　磁盘cache218

7.3.2　磁盘阵列RAID218

7.3.3　可移动存储设备219

7.4　磁带存储设备220

7.5　光盘和磁光盘存储设备221

7.5.1　光盘存储设备221

7.5.2　磁光盘存储设备223

7.6　显示设备224

7.6.1　显示设备的分类与有关概念224

7.6.2　字符／图形显示器225

7.6.3　图像显示设备227

7.6.4　VESA显示标准228

7.7　输入设备和打印设备230

7.7.1　输入设备230

7.7.2　打印设备232

本章小结233

习题234

第八章　输入输出系统236

8.1　外围设备的速度分级与信息交换方式236

8.1.1　外围设备的速度分级236

8.1.2　信息交换方式237

8.2　程序查询方式239

8.3　程序中断方式242

8.3.1　中断的基本概念242

8.3.2　程序中断方式的基本I/O接口244

8.3.3　单级中断245

8.3.4　多级中断247

8.3.5　中断控制器250

8.3.6　Pentium中断机制251

8.4　DMA方式253

8.4.1　DMA的基本概念253

8.4.2　DMA传送方式254

8.4.3　基本的DMA控制器256

8.4.4　选择型和多路型DMA控制器258

8.5　通道方式261

8.5.1　通道的功能261

8.5.2　通道的类型262

8.5.3　通道结构的发展263

8.6　通用I/O标准接口264

8.6.1　并行I/O标准接口SCSI264

8.6.2　串行I/O标准接口IEEE1394265

本章小结268

习题268

第九章　操作系统支持271

9.1　操作系统概述271

9.1.1　操作系统的概念271

9.1.2　操作系统的功能272

9.1.3　操作系统的特性及其需要解决的问题273

9.1.4　操作系统的硬件环境275

9.2　调度277

9.2.1　进程277

9.2.2　调度的层次278

9.2.3　处理机调度的实现279

9.3　存储管理281

9.3.1　分区式存储管理281

9.3.2　交换技术和分页技术281

9.4　虚拟存储器282

9.4.1　虚拟存储器的基本概念282

9.4.2　页式虚拟存储器284

9.4.3　段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器286

9.4.4　虚存的替换算法289

9.5　存储保护289

9.5.1　存储区域保护290

9.5.2　访问方式保护292

9.6　奔腾系列机的虚存组织292

9.6.1　存储器模型293

9.6.2　虚地址模式293

9.6.3　分页模式下的地址转换294

本章小结295

习题296

第十章　安腾高性能处理机体系结构298

10.1　高性能处理机体系结构的演变298

10.1.1　IA体系结构的历史演变298

10.1.2　英特尔64位处理机的两种体系结构299

10.2　安腾体系结构的基本设计思想300

10.3　安腾指令系统结构303

10.3.1　执行单元与指令类型303

10.3.2　安腾寄存器结构303

10.3.3　安腾指令格式304

10.3.4　安腾汇编语言格式306

10.4　指令级并行机制307

10.4.1　推断执行技术307

10.4.2　推测技术310

10.5　双核安腾处理机的组成313

10.5.1　双核安腾处理机的基本特性313

10.5.2　双核安腾处理机的组织结构314

本章小结317

习题318

第十一章　教学实验设计320

11.1　教学实验仪器与测试工具320

11.1.1　TEC-5数字逻辑与计算机组成实验系统320

11.1.2　逻辑测试笔322

11.2　TEC-5实验系统的模块结构323

11.2.1　教学实验设计的基本理念323

11.2.2　运算器模块323

11.2.3　操作控制台模块325

11.2.4　存储器模块327

11.2.5　控制器模块327

11.3　运算器组成实验331

11.4　双端口存储器实验334

11.5　数据通路实验336

11.6　微程序控制器实验338

11.7　CPU组成与指令周期实验344

第十二章　课程综合设计347

12.1　使用硬连线控制器的CPU设计347

12.2　多功能ALU设计351

12.3　含有阵列乘法器的ALU设计351

12.4　RAM故障诊断设计353

参考文献355

附录A　《计算机组成原理》（第四版·立体化教材）配套教学设备356

附录B　“计算机组成原理”国家级精品课程建设经验357