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計算機組成與系統結構 版權信息
- ISBN：9787302219057
- 條形碼：9787302219057 ; 978-7-302-21905-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機組成與系統結構 本書特色
《計算機組成與系統結構/普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·21世紀大學本科計算機專業系列教材》根據教育部“高等學校計算機科學與技術專業規范”組織編寫，與美國ACM和lEEECSComputingCurricula新進展同步，教育部-微軟精品課程教材，遠程教育國家精品課程教材。 《計算機組成與系統結構/普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·21世紀大學本科計算機專業系列教材》集作者20年相關課程教學之經驗，匯國內外相關資料之精華，內容新穎、充實，結構清晰、完整，文字通俗、簡潔。既可作為“計算機組成原理”、“計算機組成與系統結構”等課程的教材，也可作為“計算機組成原理實驗”和“計算機系統結構”等課程的教學參考書。與國內外同類教材相比，主要特色如下： 強調軟件和硬件的關聯 將計算機組成和系統結構內容與程序設計、操作系統以及編譯器等軟件內容有機結合，使讀者能從程序員角度深刻理解計算機組成和系統結構原理，以及硬件與軟件的關系。 細化流水線CPO設計內容 以MIPS體系為主線，建立高級語言-匯編語言-機器語言-CPU功能之間的轉換關系，并以實際MIPS指令為目標，循序漸進地逐步細化流水線CPU設計內容。 注重用實例圖表闡述概念 用大量實例和圖表詳實闡述基本原理及其具體應用，使抽象的概念和內容易于理解和消化，并提供形式多樣、內容豐富的習題，用以進行課后練習。 提供豐富的教輔資源 教材配套網站提供了課堂電子教案、習題參考答案、動畫視頻以及其他各類豐富的教輔資料，以幫助教師備課，輔助學生學習，并提供學習交流平臺。
計算機組成與系統結構 內容簡介
本書主要介紹計算機組成與系統結構涉及的相關概念、理論和技術內容，主要包括指令集體系結構、數據的表示和存儲，以及實現指令集體系結構的計算機各部件的內部工作原理、組成結構及其相互連接關系。本書共分9章：第1章對計算機系統及其性能評價進行概述性介紹；第2～3章主要介紹數據的機器級表示、運算，以及運算部件的結構與設計；第4章主要介紹包含主存、cache和虛擬存儲器在內的存儲器分層體系結構；第5～7章介紹指令系統以及各種CPU設計技術；第8～9章介紹總線互連以及輸入輸出系統。本書內容詳盡、反映現實、概念清楚、通俗易懂、實例豐富，并提供大量典型習題以供讀者練習。本書可以作為計算機專業本科或大專院校學生計算機組成原理與系統結構課程的教材，也可以作為有關專業研究生或計算機技術人員的參考書。
計算機組成與系統結構 目錄
第1章 計算機系統概述11.1 計算機的功能和特性1
1.2 計算機的發展歷程2
*1.2.1 電子計算機的誕生2
*1.2.2 **代計算機2
*1.2.3 第二代計算機3
*1.2.4 第三代計算機4
*1.2.5 第四代計算機4
1.3 計算機系統的組成6
1.3.1 計算機硬件6
1.3.2 計算機軟件9
1.4 計算機系統的層次化結構10
1.4.1 *終用戶眼中的計算機10
1.4.2 系統管理員眼中的計算機10
1.4.3 應用程序員眼中的計算機11
1.4.4 系統程序員眼中的計算機11
1.4.5 程序開發與執行過程11
1.5 本教材的主要內容和組織結構14
1.6 計算機系統性能評價16
1.6.1 計算機性能的定義16
1.6.2 計算機性能的測試16
1.6.3 用指令執行速度進行性能評估19
1.6.4 用基準程序進行性能評估20
1.7 本章小結21
習題122
第2章 數據的機器級表示25
2.1 數制和編碼25
*2.1.1 信息的二進制編碼25
*2.1.2 進位計數制27
2.1.3 定點與浮點表示31
2.1.4 定點數的編碼表示31
2.2 整數的表示36
2.2.1 無符號整數的表示36
2.2.2 帶符號整數的表示37
*2.2.3 C語言中的整數類型37
2.3 實數的表示38
目 錄 計算機組成與系統結構2.3.1 浮點數的表示格式38
2.3.2 浮點數的規格化40
2.3.3 IEEE 754浮點數標準41
*2.3.4 C語言中的浮點數類型45
2.4 十進制數的表示47
*2.4.1 用ASCII碼字符表示47
2.4.2 用BCD碼表示48
2.5 非數值數據的編碼表示49
2.5.1 邏輯值49
2.5.2 西文字符50
*2.5.3 漢字字符51
2.6 數據的寬度和存儲53
2.6.1 數據的寬度和單位53
2.6.2 數據的存儲和排列順序55
2.7 數據校驗碼58
2.7.1 奇偶校驗碼60
2.7.2 海明校驗碼60
*2.7.3 循環冗余校驗碼64
2.8 本章小結67
習題268
第3章 運算方法和運算部件72
3.1 高級語言和機器指令中的運算72
*3.1.1 C程序中涉及的運算72
*3.1.2 MIPS指令中涉及的運算75
3.2 基本運算部件77
3.2.1 串行進位加法器78
*3.2.2 進位選擇加法器79
3.2.3 并行進位加法器79
3.2.4 算術邏輯部件82
3.3 定點數運算85
3.3.1 補碼加減運算86
*3.3.2 原碼加減運算88
*3.3.3 移碼加減運算89
3.3.4 原碼乘法運算90
3.3.5 補碼乘法運算95
*3.3.6 快速乘法器99
3.3.7 原碼除法運算101
*3.3.8 補碼除法運算108
*3.3.9 陣列除法器112
3.4 浮點數運算113
3.4.1 浮點數加減運算113
*3.4.2 浮點數乘除運算117
3.5 運算部件的組成120
*3.5.1 定點運算部件120
*3.5.2 浮點運算部件122
3.6 十進制數加減運算124
3.7 本章小結125
習題3126
第4章 存儲器分層體系結構130
4.1 存儲器概述130
4.1.1 存儲器的分類130
4.1.2 主存儲器的組成和基本操作131
4.1.3 存儲器的主要性能指標132
4.1.4 存儲器的層次化結構133
4.2 半導體隨機存取存儲器134
4.2.1 基本存儲元件134
4.2.2 靜態RAM芯片135
4.2.3 動態RAM芯片138
4.3 半導體只讀存儲器和Flash存儲器141
4.3.1 半導體只讀存儲器141
4.3.2 半導體Flash存儲器142
4.4 存儲器芯片的擴展及其與CPU的連接143
4.4.1 存儲器芯片的擴展143
4.4.2 存儲器芯片與CPU的連接144
4.5 并行存儲器結構技術146
4.5.1 雙口存儲器146
4.5.2 多模塊存儲器147
4.6 高速緩沖存儲器149
4.6.1 程序訪問的局部性149
4.6.2 cache的基本工作原理151
4.6.3 cache行和主存塊之間的映射方式153
4.6.4 cache中主存塊的替換算法160
4.6.5 cache的一致性問題164
4.6.6 cache性能評估165
*4.6.7 影響cache性能的因素166
*4.6.8 cache結構舉例169
4.7 虛擬存儲器170
*4.7.1 進程與進程的上下文切換171
*4.7.2 存儲器管理172
4.7.3 虛擬地址空間174
4.7.4 虛擬存儲器的實現176
*4.7.5 存儲保護183
4.8 本章小結184
習題4186
第5章 指令系統192
5.1 指令格式設計192
5.1.1 指令地址碼的個數192
5.1.2 指令格式設計原則193
5.2 指令系統設計194
5.2.1 基本設計問題194
5.2.2 操作數類型195
5.2.3 尋址方式195
5.2.4 操作類型199
5.2.5 操作碼編碼200
*5.2.6 條件碼的生成與使用202
5.2.7 指令系統設計風格203
5.3 指令系統實例205
*5.3.1 Pentium指令系統205
*5.3.2 Power PC指令系統208
*5.3.3 MMX和SIMD指令技術209
5.4 程序的機器級表示210
*5.4.1 MIPS匯編語言和機器語言210
*5.4.2 選擇結構的機器代碼表示214
*5.4.3 循環結構的機器代碼表示215
*5.4.4 過程調用的機器代碼表示216
5.5 本章小結223
習題5225
第6章 中央處理器229
6.1 CPU概述229
6.1.1 指令執行過程229
6.1.2 CPU的基本功能230
6.1.3 CPU的基本組成231
6.1.4 數據通路的基本結構232
6.2 單周期處理器設計240
6.2.1 指令功能的描述241
6.2.2 數據通路的設計242
6.2.3 控制邏輯單元的設計251
6.2.4 時鐘周期的確定258
6.3 多周期處理器設計259
*6.3.1 信號競爭問題259
*6.3.2 指令執行狀態分析260
*6.3.3 硬連線路控制器設計263
6.4 微程序控制器設計265
*6.4.1 Wilkes微程序控制器266
6.4.2 微程序控制器的結構267
6.4.3 微命令編碼和微指令格式268
6.4.4 微指令地址的確定273
6.5 異常和中斷處理276
6.5.1 基本概念276
6.5.2 異常處理過程278
*6.5.3 帶異常處理的處理器設計279
6.6 本章小結282
習題6284
第7章 指令流水線287
7.1 流水線概述287
7.1.1 流水線的執行效率287
7.1.2 適合流水線的指令集特征288
7.2 流水線處理器的實現289
7.2.1 每條指令的流水段分析289
7.2.2 流水線數據通路的設計290
7.2.3 流水線控制器的設計295
7.3 流水線冒險及其處理296
7.3.1 結構冒險296
7.3.2 數據冒險297
7.3.3 控制冒險304
*7.3.4 訪問缺失引起的流水線阻塞310
7.4 高級流水線技術312
*7.4.1 靜態多發射處理器313
*7.4.2 動態多發射處理器 317
*7.4.3 Pentium 4處理器的流水線結構 321
7.5 本章小結324
習題7326
第8章 系統總線329
8.1 總線的基本概念329
*8.1.1 總線的特性和分類329
8.1.2 系統總線的組成330
8.2 總線設計的要素331
8.2.1 信號線類型331
8.2.2 總線事務類型332
8.2.3 總線帶寬333
8.2.4 總線裁決333
8.2.5 定時方式338
*8.3 總線接口單元343
8.4 總線標準344
*8.4.1 ISA總線344
*8.4.2 EISA總線345
*8.4.3 PCI總線345
8.5 總線結構351
*8.5.1 單總線結構351
*8.5.2 雙總線結構351
8.5.3 多總線結構352
8.6 本章小結354
習題8355
第9章 輸入輸出組織358
9.1 外部設備的分類與特點358
9.1.1 外設的分類358
9.1.2 外設的特點359
9.2 輸入設備和輸出設備359
*9.2.1 鍵盤359
*9.2.2 鼠標器361
*9.2.3 打印機361
*9.2.4 顯示器364
9.3 外部存儲設備366
9.3.1 磁表面存儲原理366
9.3.2 硬盤存儲器370
*9.3.3 磁帶存儲器377
*9.3.4 光盤存儲器378
9.4 I/O接口380
9.4.1 I/O接口的功能380
9.4.2 I/O接口的通用結構381
*9.4.3 操作系統對I/O的支持382
9.4.4 I/O端口及其編址384
*9.4.5 I/O接口的分類386
9.4.6 并行傳輸和串行傳輸387
*9.4.7 I/O接口舉例390
9.5 I/O數據傳送控制方式394
9.5.1 程序直接控制I/O方式395
9.5.2 程序中斷I/O方式398
9.5.3 DMA方式407
*9.5.4 通道和I/O處理器方式413
9.6 本章小結 416
習題9418
參考文獻422
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計算機組成與系統結構 作者簡介
袁春風，南京大學計算機科學與技術系教授。主要研究領域為Web信息檢索與文本挖掘技術、多媒體文檔處理等。在相關領域承擔科研項目近30I頁，發表論文50多篇，獲江蘇省科技進步二等獎2次，省優秀軟件一等獎1次。編寫計算機組成原理和有關多媒體處理方面的教材4本，獲教育部優秀教材二等獎1次。從事“計算機組成原理”和“計算機組成與系統結構”課程的教學工作20年。“計算機組成原理”獲教育部一微軟精品課程、遠程教育國家精品課程，并作為主要課程之一獲江蘇省優秀課程群。“計算機組成與系統結構”獲江蘇省精品課程，其課程網站在200
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