計算機組成與體系結構：基本原理、設計技術與工程實現(xiàn)（第3版）

CONTENTS
第1章計算機系統(tǒng)概述1
1.1計算機系統(tǒng)的基本組成及其層次結構1
1.2計算機硬件的5個功能部件及其功能4
1.3計算機系統(tǒng)主要的技術與性能指標7
1.4計算機的體系結構、組成和實現(xiàn)概述9
1.5計算機發(fā)展進步、分類和拓展應用的進程12
本章內(nèi)容小結和學習方法建議15
習題與思考題15
第2章數(shù)字電路基礎和常用器件17
2.1數(shù)字電路的基本元件17
2.1.1晶體二極管與三極管17
2.1.2應用案例19
2.2數(shù)字電路基礎及其相關處理方法20
2.2.13種基本邏輯關系20
2.2.2邏輯函數(shù)及其描述方法23
2.2.3邏輯函數(shù)的特性、規(guī)則與應用24
2.3組合邏輯電路及時序邏輯電路25
2.3.1常用邏輯門器件26
2.3.2時序邏輯電路29
2.3.3存儲器芯片簡介31
2.3.4幾個專用功能器件和存儲器芯片的引腳圖32
2.4現(xiàn)場可編程邏輯器件及其應用34
2.4.1現(xiàn)場可編程器件概述34
2.4.2CPLD和FPGA的編程與應用37
本章內(nèi)容小結和學習方法建議37
習題與思考題37
第3章數(shù)據(jù)表示、運算算法和線路實現(xiàn)39
3.1數(shù)字化信息編碼的概念和二進制編碼知識39
3.1.1數(shù)字化信息編碼的概念39
3.1.2二進制編碼和碼制轉換40
3.1.3檢錯糾錯碼45
3.2數(shù)據(jù)表示50
3.2.1邏輯類型數(shù)據(jù)的表示50
3.2.2字符類型數(shù)據(jù)的表示50
3.2.3多媒體信息編碼53
3.2.4數(shù)值類型數(shù)據(jù)的表示55
3.3二進制數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼方案與運算算法60
3.3.1原碼、反碼、補碼的定義60
3.3.2補碼加、減運算規(guī)則和電路實現(xiàn)65
3.3.3原碼一位乘法、除法的實現(xiàn)方案66
3.3.4實現(xiàn)乘法、除法的其他方案71
本章內(nèi)容小結和學習方法建議76
習題與思考題77
目錄計算機組成與體系結構（第3版）第4章運算器部件79
4.1算術邏輯運算單元的功能設計與線路實現(xiàn)79
4.2定點運算器81
4.2.1定點運算器部件的功能、組成與控制概述81
4.2.2設計實現(xiàn)一個簡單的原理性8位運算器模型82
4.2.3運算器芯片Am2901實例與使用86
4.2.4MIPS多指令周期CPU系統(tǒng)的運算器的組成及其功能90
4.3浮點運算和浮點運算器92
4.3.1浮點數(shù)的運算規(guī)則92
4.3.2浮點運算器舉例96
本章內(nèi)容小結和學習方法建議98
習題與思考題99
第5章指令系統(tǒng)和匯編語言程序設計102
5.1指令格式和指令系統(tǒng)概述102
5.1.1指令的定義和指令格式102
5.1.2操作碼的組織與編碼103
5.1.3有關操作數(shù)的類型、個數(shù)、來源、去向和地址安排104
5.1.4指令的分類105
5.1.5指令周期及其對計算機性能和硬件結構的影響106
5.2基本尋址方式概述108
5.3指令系統(tǒng)舉例111
5.3.1Pentium Ⅱ計算機的指令系統(tǒng)111
5.3.2MIPS32計算機的指令系統(tǒng)113
5.3.3PDP11計算機的指令系統(tǒng)114
5.3.4教學計算機的指令系統(tǒng)116
5.4教學計算機的匯編語言程序設計120
5.4.1匯編語言及其程序設計中的有關概念120
5.4.2教學計算機的匯編程序設計舉例121
本章內(nèi)容小結和學習方法建議127
習題與思考題127
第6章控制器部件130
6.1控制器的功能與組成概述130
6.2硬布線控制器132
6.2.1硬布線控制器的組成和運行原理簡介132
6.2.2MIPS32計算機的控制器簡介133
6.2.3TEC_XP_Ⅱ教學計算機的硬布線控制器的設計與實現(xiàn)139
6.3微程序控制器部件149
6.3.1微程序控制器的基本組成和運行原理150
6.3.2微程序設計中的下地址形成邏輯和微程序設計152
6.3.3TECXPⅡ教學計算機的微程序控制器的設計與實現(xiàn)155
本章內(nèi)容小結和學習方法建議161
習題與思考題162
第7章多級結構存儲器系統(tǒng)和主存儲器166
7.1存儲器系統(tǒng)概述166
7.1.1存儲器分類166
7.1.2存儲器系統(tǒng)目標167
7.1.3多級結構存儲器系統(tǒng)169
7.2主存儲器170
7.2.1主存儲器概述170
7.2.2動態(tài)存儲器的存儲原理172
7.2.3靜態(tài)存儲器的存儲原理173
7.2.4存儲器容量擴展174
7.3教學計算機的主存儲器實例176
7.4提高主存儲器性能的途徑179
本章內(nèi)容小結和學習方法建議181
習題與思考題181
第8章高速緩沖存儲器和虛擬存儲器183
8.1高速緩沖存儲器183
8.1.1Cache的運行原理183
8.1.2Cache的3種映像方式185
8.1.3Cache實用中的問題187
8.2虛擬存儲器190
8.2.1虛擬存儲器的概念介紹190
8.2.2段式存儲管理190
8.2.3頁式存儲管理191
本章內(nèi)容小結和學習方法建議193
習題與思考題193
第9章外部存儲器設備196
9.1外存設備概述196
9.1.1主要技術指標196
9.1.2磁記錄原理與記錄方式197
9.2磁盤設備199
9.2.1磁記錄介質199
9.2.2磁盤驅動器200
9.2.3磁盤控制器201
9.3磁盤陣列202
9.4光盤設備205
9.4.1只讀光盤205
9.4.2可刻光盤206
9.4.3可擦寫光盤208
9.4.4DVD208
9.4.5BluRay209
本章內(nèi)容小結和學習方法建議209
習題與思考題209
第10章輸入輸出設備210
10.1輸入輸出設備概述210
10.2常用的輸入設備211
10.3常用的輸出設備212
10.3.1點陣式輸出設備基本原理212
10.3.2顯示器的組成和運行原理214
10.3.3打印機的組成和運行原理217
10.3.4計算機終端221
本章內(nèi)容小結和學習方法建議221
習題與思考題222
第11章輸入輸出系統(tǒng)223
11.1計算機輸入輸出系統(tǒng)概述223
11.2計算機總線224
11.2.1總線概述224
11.2.2總線結構226
11.2.3總線寬度227
11.2.4總線時鐘228
11.2.5總線仲裁230
11.2.6總線舉例232
11.3輸入輸出接口238
11.3.1輸入輸出接口的功能238
11.3.2通用可編程接口組成239
11.3.3輸入輸出接口舉例239
11.4輸入輸出方式242
11.4.1程序直接控制方式242
11.4.2程序中斷傳送方式243
11.4.3直接存儲器訪問方式245
11.4.4I/O通道控制方式247
11.4.5外圍處理機方式247
本章內(nèi)容小結和學習方法建議247
習題與思考題248
第12章流水線技術250
12.1流水線的基本概念250
12.1.1流水線的概念250
12.1.2流水線的表示方法252
12.1.3流水線的特點253
12.1.4流水線的分類方法254
12.2流水線的性能指標257
12.2.1流水線的吞吐率257
12.2.2流水線的加速比260
12.2.3流水線的效率260
12.2.4流水線的最佳段數(shù)261
12.3DLX指令集與DLX流水線261
12.3.1DLX指令集結構介紹261
12.3.2DLX的一種簡單實現(xiàn)266
12.3.3DLX流水線的實現(xiàn)原理268
12.4流水線中的相關問題271
12.4.1結構相關271
12.4.2數(shù)據(jù)相關273
12.4.3控制相關279
12.5指令級并行技術284
12.5.1基本概念284
12.5.2多指令發(fā)射技術284
本章內(nèi)容小結和學習方法建議287
習題與思考題288
第13章并行計算機體系結構289
13.1計算機體系結構概述289
13.1.1計算機體系結構的發(fā)展289
13.1.2計算機體系結構的分類290
13.1.3并行計算機體系結構分類292
13.2并行計算機系統(tǒng)的設計問題293
13.2.1并行計算機系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡293
13.2.2并行計算機系統(tǒng)的性能問題298
13.2.3并行計算機系統(tǒng)的軟件問題300
13.3SIMD計算機簡介301
13.3.1陣列處理機301
13.3.2向量處理機302
13.4共享內(nèi)存的多處理機系統(tǒng)304
13.4.1一致性內(nèi)存訪問的UMA多處理機系統(tǒng)305
13.4.2非一致性內(nèi)存訪問的NUMA多處理機系統(tǒng)310
13.4.3基于Cache內(nèi)存訪問的COMA多處理機系統(tǒng)312
13.5基于消息傳遞的多計算機系統(tǒng)312
13.5.1大規(guī)模并行處理機314
13.5.2工作站集群315
本章內(nèi)容小結和學習方法建議315
習題與思考題316
參考文獻317