计算机组成原理与系统结构

内容简介

　　《计算机组成原理与系统结构》从计算机组成原理与系统结构的基本概念出发，系统地论述了计算机系统的基本组成、工作原理和设计方法，并从提高计算机性能的角度，分析和探讨了计算机系统结构的基本原理和设计方法。全书共分为10章，主要内容包括计算机组成的基本概念和层次结构、计算机硬件基础、信息编码与数据表示、运算方法与运算器、存储体系、指令系统、控制器、输入输出系统、总线、流水线与并行处理技术。
　　《计算机组成原理与系统结构》配有相应的YY～Z02计算机组成原理实验系统及其CAI软件，使理论教学与实践环节相结合，有助于提高学生的学习兴趣及动手能力。《计算机组成原理与系统结构》每章后面都附有习题，且开发了与《计算机组成原理与系统结构》配套的多媒体教学软件，并配有习题解答。
　　《计算机组成原理与系统结构》可作为高等学校计算机专业“计算机组成原理与系统结构”课程本科教材，也可供从事计算机相关工作的科技人员、计算机爱好者及各类自学人员参考。

目录

　　第1章 计算机组成原理概论

1.1 计算机系统的发展与应用

1.1.1 计算机的产生

1.1.2 计算机的发展

1.1.3 微型计算机的发展

1.1.4 计算机的应用

1.2 计算机的分类和性能指标

1.2.1 按计算机体系结构分类

1.2.2 按计算机的用途分类

1.2.3 按计算机的使用方式分类

1.2.4 按计算机的规模分类

1.2.5 计算机的性能指标

1.3 计算机系统的基本组成

1.3.1 计算机硬件系统

1.3.2 计算机软件系统

1.3.3 计算机系统的层次结构

本章小结

习题1



第2章 计算机硬件基础

2.1 半导体器件的开关特性

2.1.1 二极管的开关特性

2.1.2 三极管的开关特性

2.1.3 MOS管的开关特性

2.2 基本逻辑运算和基本门电路

2.2.1 逻辑变量和逻辑表达式

2.2.2 逻辑门

2.2.3 逻辑代数的基本定律

2.2.4 逻辑函数的化简

2.3 组合逻辑电路实例

2.3.1 法器

2.3.2 算术逻辑部件

2.3.3 译码器

2.3.4 数据选择器

2.4 时序逻辑电路

2.4.1 触发器和锁存器

2.4.2 寄存器

2.4.3 移位寄存器

2.4.4 计数器

2.5 计算机芯片的制造过程

2.5.1 制造芯片的准备阶段

2.5.2 光刻蚀

2.5.3 掺杂

2.5.4 测试、切割和封装

本章小结

习题2

第3章 信息编码与数据表示

3.1 数值数据的表示

3.1.1 进位计数制

3.1.2 不同数制之间数的相互转换

3.1.3 十进制数的编码

3.2 数据格式

3.2.1 机器数

3.2.2 小数点的表示方法

3.3 定点机器数表示方法

3.3.1 原码表示法

3.3.2 补码表示法

3.3.3 反码表示法

3.3.4 移码表示法

3.3.5 定点机器数转换

3.4 浮点机器数表示方法

3.4.1 浮点数的格式

3.4.2 浮点数的规格化表示

3.4.3 浮点数的表示范围

3.5 非数值数据的表示

3.5.1 字符编码

3.5.2 汉字编码

3.6 校验码

3.6.1 奇偶校验码

3.6.2 海明校验码

3.6.3 循环冗余检验码

3.7 现代计算机系统的数据表示

本章小结

习题3



第4章 运算方法与运算器

4.1 定点数的加减运算及实现

4.1.1 补码加减运算及运算器

4.1.2 机器数的移位运算

4.1.3 移码加减运算与判溢

4.1.4 十进制加法运算

4.2 定点数的乘法运算及实现

4.2.1 原码乘法及实现

4.2.2 补码乘法及实现

4.2.3 阵列乘法器

4.3 定点数除法运算及实现

4.3.1 原码除法及实现

4.3.2 补码除法及实现

4.3.3 阵列除法器

4.4 定点运算器的组成与结构

4.4.1 定点运算器的组成

4.4.2 定点运算器的内部总线结构与通路

4.4.3 标志寄存器

4.5 浮点运算及运算器

4.5.1 浮点加减运算

4.5.2 浮点乘法运算

4.5.3 浮点除法运算

4.5.4 浮点运算器

4.6 浮点运算器举例

4.6.1 80x87算术协处理器

4.6.2 浮点运算流水线

本章小结

习题4

摘要与插图

②资源重复：在并行性中引入空间因素。即通过重复设置多个功能部件来提高处理性能或可靠性，如阵列处理机。
　　③资源共享：利用软件的方法，让多个用户按一定的时间顺序轮流使用同一套资源，以提高系统资源的利用率。
　　从计算机系统结构的角度出发，根据并行性的3条途径，从计算机系统由低性能向高性能发展的过程中可以看出，并行性正从两个不同的角度向同一方向发展。
　　一方面在单处理机上，通过时间重叠、资源重复和资源共享，分别向异构型多处理机系统、同构型多处理机系统和分布式处理系统的方向发展。
　　另一方面在多计算机系统中，通过功能专业化、多机互连、网络化等手段，分别向异构型多处理机系统、同构型多处理机系统和分布式多处理机系统的方向发展。
　　例如，在指令级内部，采用多个子部件以流水方式执行指令，以提高单台计算机的执行速度。这一思想仍可应用于多台计算机组成的系统，如在语言向汇编语言转换的过程中，是由编译程序完成翻译的。将翻译工作的全过程分为编译扫描、编译分析和目标程序生成3个子过程。为了提率，这可由3台计算机以流水方式执行。由于这3台计算机的结构可以不一样（非对称型），故这样组成的多计算机系统称为异构型多计算机系统。
　　按照资源重复的思想，既然在一个计算机系统内可由多个相同的处理单元构成阵列处理机，那么用多台系统结构相同的计算机，也可以组成多计算机系统，这种系统结构称为同构型（对称型）多计算机系统。
　　按照资源共享的思想，在单处理机上采用多道程序和分时操作，就发展成为分布式多计算机系统。