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计算机组成原理/21世纪高等学校计算机规划教材

作者: 王诚著 , 郭超峰著

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2009-06

版次: 1

ISBN: 9787115207944

定价: 27.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 239页

正文语种: 简体中文

丛书: 21世纪高等学校计算机规划教材

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>计算机与互联网

9人买过

全书共分9章。第1章简要介绍计算机组成，第2章介绍数字电路基础，第3～8章讲解计算机组成原理的主体内容，包括计算机系统的中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出系统；第9章概要介绍计算机系统结构课程的入门性知识。
《计算机组成原理》可作为普通高等院校“计算机组成原理”课程的教材，也可供计算机相关专业、科研人员和其他有关人员学习参考。王诚，毕业于清华大学原自动控制系计算机专业，毕业后留校任教，除1973．4—197510到法国进修之外，其他时间一直在清华大学计算机系承担教学与科研任务教学方面，先后主讲多门软件或硬件课程。出版了10多本教材，例如《PASCAL程序设计及其应用》、《计算机组成与设计》、《计算机组成原理》和《计算机组成与体系结构》等，几本书或者被评为部委级优秀教材。或者入选北京市精品教材和国家级规划教材。研制开发的教学计算机系统已经形成系列产品并有配套的软件模拟系统，教学课件包括教学全部内容。主持的“计算机组成原理”课程教学改革获北京市教学成果一等奖，并于2004年被评为清华大学、北京市和国家三个级别的精品课科研方向主要在计算机系统结构、网络和分布式信息系统领域，先后主持或承担过近20项国家、部委省市级的攻关课题和横向科研课题。其中应用面最广、影响较大的当属“全国普通高校招生网上录取系统”和“全国成人高校招生网上录取系统”，该系统在全国全面应用，为贯彻招生录取工作的“公正、公平和公开”原则提供了技术上的保证，产生明显的社会和经济效益，得到各级领导和考生及其家长的高度认可和称赞。教学和科研成果总共8次获得部委或北京市级奖励，更多次数获得清华大学的各种奖励。第1章计算机系统概述1
1.1计算机系统的基本组成及其层次结构1
1.2计算机硬件系统的五个功能部件及其功能4
1.3计算机系统主要的技术与性能指标6
1.4计算机的体系结构、组成和实现概述9
1.5计算机发展进步、分类与拓展应用的进程10
本章小结13
习题与思考题13

第2章数字电路和逻辑设计基础15
2.1数字电路基础15
2.1.1半导体材料和二极管简介15
2.1.2三极管的结构及其伏安特性16
2.1.3应用举例18
2.2布尔代数知识基础和基本逻辑门18
2.2.1布尔代数基础知识18
2.2.2基本的逻辑门电路21
2.3常用的组合逻辑、时序逻辑器件及其应用22
2.3.1组合逻辑电路22
2.3.2时序逻辑电路25
2.3.3应用举例27
2.4可编程器件及其编程概述29
2.4.1可编程器件概述29
2.4.2可编程器件的功能设计与VHDL语言简介32
本章小结36
习题与思考题37

第3章数据表示和数据运算算法38
3.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识38
3.1.1数字化信息编码的概念38
3.1.2二进制编码和码制转换39
3.2数据表示——常用的信息编码44
3.2.1逻辑类型数据的表示44
3.2.2字符类型数据的表示44
3.2.3多媒体信息的概述及其计算机表示46
3.2.4数值类型数据的表示48
3.3二进制数值数据的编码方案与运算算法52
3.3.1原码、反码、补码的定义52
3.3.2补码加、减运算规则和电路实现56
3.3.3原码一位乘法、除法的实现方案58
3.4检错纠错码64
3.4.1码距64
3.4.2三种常见的校验码65
本章小结69
习题与思考题69

第4章计算机的运算器部件71
4.1算术逻辑运算单元的线路实现72
4.2计算机的定点运算器75
4.2.1定点运算器的功能、组成与控制75
4.2.2示例计算机的运算器部件的功能、组成与实现76
4.2.3MIPS计算机多周期CPU系统中的运算器部件的功能与组成80
4.3浮点运算与浮点运算器82
4.3.1浮点数的运算规则82
4.3.2浮点运算器举例88
4.4提高运算器部件处理能力的可行途径89
4.4.1计算机性能的提高和并行性发展概述89
4.4.2提高计算机运算器处理能力的可行途径90
本章小结91
习题与思考题91

第5章指令系统和汇编语言程序设计93
5.1指令格式和指令系统概述93
5.1.1操作码的组织与编码94
5.1.2有关操作数的个数、来源、去向和地址安排95
5.1.3指令的分类96
5.2基本寻址方式概述98
5.3指令系统举例100
5.3.1MIPS计算机的指令系统100
5.3.2TH_FPGA示例计算机的指令系统101
5.4计算机的汇编语言程序设计104
5.4.1汇编语言程序设计中的有关概念104
5.4.2示例计算机的汇编语言程序设计举例107
本章小结109
习题与思考题110

第6章计算机的控制器部件111
6.1控制器的功能、组成与指令执行步骤概述111
6.1.1控制器部件的功能和组成概述111
6.1.2指令的执行步骤概述112
6.2硬连线控制器部件114
6.2.1硬连线控制器的组成和运行原理简介114
6.2.2TH_FPGA示例计算机系统的硬连线控制器部件116
6.2.3MIPS计算机的控制器部件128
6.3微程序的控制器部件133
6.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理简介133
6.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计135
6.4指令流水线的概念和实现技术137
6.4.1流水线的基本概念和主要性能指标137
6.4.2指令流水线中的相关问题及其解决思路139
6.4.3TH_FPGA系统中的指令流水线方案140
6.4.4指令级并行技术145
本章小结147
习题与思考题147

第7章多级存储器系统149
7.1存储系统概述149
7.1.1存储器分类149
7.1.2存储器系统设计目标和存储体系的实现150
7.2存储器芯片151
7.2.1基本存储位151
7.2.2存储器芯片的组成153
7.2.3只读存储器154
7.3主存储器155
7.3.1主存储器概述155
7.3.2示例计算机的主存储器组成和设计159
7.4高速缓冲存储器162
7.4.1cache的基本结构和运行原理163
7.4.2主存与cache的地址映射164
7.4.3cache的命中率、写入与替换策略168
7.5外部存储器设备170
7.5.1外部存储设备概述170
7.5.2磁记录原理与记录方式171
7.5.3硬磁盘设备172
7.5.4光盘设备174
7.5.5U盘简介177
7.6虚拟存储器179
7.6.1虚拟存储器概述179
7.6.2段式虚拟存储器180
7.6.3页式虚拟存储器182
7.6.4段页式虚拟存储器183
本章小结185
习题与思考题185

第8章总线与输入/输出系统188
8.1总线188
8.1.1总线概述188
8.1.2总线结构191
8.1.3总线控制192
8.1.4总线举例196
8.2输入/输出系统199
8.2.1输入/输出系统概述199
8.2.2输入/输出设备200
8.2.3输入/输出接口211
8.2.4输入/输出控制方式216
本章小结222
习题与思考题222

第9章并行计算机体系结构224
9.1基础知识与基本概念224
9.1.1计算机体系结构的分类224
9.1.2并行计算机系统的性能问题225
9.1.3并行计算机系统的软件技术228
9.2SIMD计算机简介230
9.3基于共享内存的多处理机系统231
9.3.1一致性内存访问的UMA多处理机系统232
9.3.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统233
9.3.3仅高速缓存访问的COMA多处理机系统234
9.4基于消息传递的多计算机系统234
9.4.1大规模并行处理机236
9.4.2工作站集群236
本章小结237
习题与思考题237
参考文献239
内容简介:
全书共分9章。第1章简要介绍计算机组成，第2章介绍数字电路基础，第3～8章讲解计算机组成原理的主体内容，包括计算机系统的中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出系统；第9章概要介绍计算机系统结构课程的入门性知识。
《计算机组成原理》可作为普通高等院校“计算机组成原理”课程的教材，也可供计算机相关专业、科研人员和其他有关人员学习参考。
作者简介:
王诚，毕业于清华大学原自动控制系计算机专业，毕业后留校任教，除1973．4—197510到法国进修之外，其他时间一直在清华大学计算机系承担教学与科研任务教学方面，先后主讲多门软件或硬件课程。出版了10多本教材，例如《PASCAL程序设计及其应用》、《计算机组成与设计》、《计算机组成原理》和《计算机组成与体系结构》等，几本书或者被评为部委级优秀教材。或者入选北京市精品教材和国家级规划教材。研制开发的教学计算机系统已经形成系列产品并有配套的软件模拟系统，教学课件包括教学全部内容。主持的“计算机组成原理”课程教学改革获北京市教学成果一等奖，并于2004年被评为清华大学、北京市和国家三个级别的精品课科研方向主要在计算机系统结构、网络和分布式信息系统领域，先后主持或承担过近20项国家、部委省市级的攻关课题和横向科研课题。其中应用面最广、影响较大的当属“全国普通高校招生网上录取系统”和“全国成人高校招生网上录取系统”，该系统在全国全面应用，为贯彻招生录取工作的“公正、公平和公开”原则提供了技术上的保证，产生明显的社会和经济效益，得到各级领导和考生及其家长的高度认可和称赞。教学和科研成果总共8次获得部委或北京市级奖励，更多次数获得清华大学的各种奖励。
目录:
第1章计算机系统概述1
1.1计算机系统的基本组成及其层次结构1
1.2计算机硬件系统的五个功能部件及其功能4
1.3计算机系统主要的技术与性能指标6
1.4计算机的体系结构、组成和实现概述9
1.5计算机发展进步、分类与拓展应用的进程10
本章小结13
习题与思考题13

第2章数字电路和逻辑设计基础15
2.1数字电路基础15
2.1.1半导体材料和二极管简介15
2.1.2三极管的结构及其伏安特性16
2.1.3应用举例18
2.2布尔代数知识基础和基本逻辑门18
2.2.1布尔代数基础知识18
2.2.2基本的逻辑门电路21
2.3常用的组合逻辑、时序逻辑器件及其应用22
2.3.1组合逻辑电路22
2.3.2时序逻辑电路25
2.3.3应用举例27
2.4可编程器件及其编程概述29
2.4.1可编程器件概述29
2.4.2可编程器件的功能设计与VHDL语言简介32
本章小结36
习题与思考题37

第3章数据表示和数据运算算法38
3.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识38
3.1.1数字化信息编码的概念38
3.1.2二进制编码和码制转换39
3.2数据表示——常用的信息编码44
3.2.1逻辑类型数据的表示44
3.2.2字符类型数据的表示44
3.2.3多媒体信息的概述及其计算机表示46
3.2.4数值类型数据的表示48
3.3二进制数值数据的编码方案与运算算法52
3.3.1原码、反码、补码的定义52
3.3.2补码加、减运算规则和电路实现56
3.3.3原码一位乘法、除法的实现方案58
3.4检错纠错码64
3.4.1码距64
3.4.2三种常见的校验码65
本章小结69
习题与思考题69

第4章计算机的运算器部件71
4.1算术逻辑运算单元的线路实现72
4.2计算机的定点运算器75
4.2.1定点运算器的功能、组成与控制75
4.2.2示例计算机的运算器部件的功能、组成与实现76
4.2.3MIPS计算机多周期CPU系统中的运算器部件的功能与组成80
4.3浮点运算与浮点运算器82
4.3.1浮点数的运算规则82
4.3.2浮点运算器举例88
4.4提高运算器部件处理能力的可行途径89
4.4.1计算机性能的提高和并行性发展概述89
4.4.2提高计算机运算器处理能力的可行途径90
本章小结91
习题与思考题91

第5章指令系统和汇编语言程序设计93
5.1指令格式和指令系统概述93
5.1.1操作码的组织与编码94
5.1.2有关操作数的个数、来源、去向和地址安排95
5.1.3指令的分类96
5.2基本寻址方式概述98
5.3指令系统举例100
5.3.1MIPS计算机的指令系统100
5.3.2TH_FPGA示例计算机的指令系统101
5.4计算机的汇编语言程序设计104
5.4.1汇编语言程序设计中的有关概念104
5.4.2示例计算机的汇编语言程序设计举例107
本章小结109
习题与思考题110

第6章计算机的控制器部件111
6.1控制器的功能、组成与指令执行步骤概述111
6.1.1控制器部件的功能和组成概述111
6.1.2指令的执行步骤概述112
6.2硬连线控制器部件114
6.2.1硬连线控制器的组成和运行原理简介114
6.2.2TH_FPGA示例计算机系统的硬连线控制器部件116
6.2.3MIPS计算机的控制器部件128
6.3微程序的控制器部件133
6.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理简介133
6.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计135
6.4指令流水线的概念和实现技术137
6.4.1流水线的基本概念和主要性能指标137
6.4.2指令流水线中的相关问题及其解决思路139
6.4.3TH_FPGA系统中的指令流水线方案140
6.4.4指令级并行技术145
本章小结147
习题与思考题147

第7章多级存储器系统149
7.1存储系统概述149
7.1.1存储器分类149
7.1.2存储器系统设计目标和存储体系的实现150
7.2存储器芯片151
7.2.1基本存储位151
7.2.2存储器芯片的组成153
7.2.3只读存储器154
7.3主存储器155
7.3.1主存储器概述155
7.3.2示例计算机的主存储器组成和设计159
7.4高速缓冲存储器162
7.4.1cache的基本结构和运行原理163
7.4.2主存与cache的地址映射164
7.4.3cache的命中率、写入与替换策略168
7.5外部存储器设备170
7.5.1外部存储设备概述170
7.5.2磁记录原理与记录方式171
7.5.3硬磁盘设备172
7.5.4光盘设备174
7.5.5U盘简介177
7.6虚拟存储器179
7.6.1虚拟存储器概述179
7.6.2段式虚拟存储器180
7.6.3页式虚拟存储器182
7.6.4段页式虚拟存储器183
本章小结185
习题与思考题185

第8章总线与输入/输出系统188
8.1总线188
8.1.1总线概述188
8.1.2总线结构191
8.1.3总线控制192
8.1.4总线举例196
8.2输入/输出系统199
8.2.1输入/输出系统概述199
8.2.2输入/输出设备200
8.2.3输入/输出接口211
8.2.4输入/输出控制方式216
本章小结222
习题与思考题222

第9章并行计算机体系结构224
9.1基础知识与基本概念224
9.1.1计算机体系结构的分类224
9.1.2并行计算机系统的性能问题225
9.1.3并行计算机系统的软件技术228
9.2SIMD计算机简介230
9.3基于共享内存的多处理机系统231
9.3.1一致性内存访问的UMA多处理机系统232
9.3.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统233
9.3.3仅高速缓存访问的COMA多处理机系统234
9.4基于消息传递的多计算机系统234
9.4.1大规模并行处理机236
9.4.2工作站集群236
本章小结237
习题与思考题237
参考文献239

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