计算机组成原理(高等院校计算机教育系列教材)
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品牌: 赵家俊
基本信息·出版社：清华大学出版社
·页码：417 页
·出版日期：2010年03月
·ISBN：9787302217299
·条形码：9787302217299
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：高等院校计算机教育系列教材
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内容简介《计算机组成原理》系统地介绍计算机的组成原理及内部工作机制，包括计算机各大部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及互连构成计算机整机的技术。全书共分9章，其内容包括：计算机系统概论、数字化信息编码与数据表示、逻辑函数和逻辑电路、运算器、指令系统、中央处理部件、存储系统、输入／输出设备、输入／输出系统。
《计算机组成原理》力求成为一种普及读本，使读者主要通过自学，建立起整机概念，建立起计算机整机运行原理的概念。为此，作者精选内容，简化模型，根据作者的思路和多年的教学实践经验，把重点放在讲述数据通路、时序系统和微操作控制信号发生器上。
《计算机组成原理》以计算机专业、信息专业、电子类专业、电子商务专业及其他有关理工科专业的学生为阅读对象，可作为开设“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机专业工作的工程技术人员参考。
编辑推荐《计算机组成原理》：结构清晰，知识完整，入门快速，易教易学，实例丰富，实用性强，学以致用，注重能力。
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系列教材特色：
精心策划，准确定位。概念清晰，例题丰富。深入浅出，内容翔实。体系合理，重点突出。
目录
第1章 计算机系统概论
1.1 计算机系统的基本组成
1.1.1 硬件组成
1.1.2 软件组成
1.2 计算机系统的层次结构
1.3 软、硬件界面与逻辑上的等价
1.4 计算机的体系结构、组成和实现
1.5 计算机系统中的信息活动
1.5.1 硬信息和软信息
1.5.2 信息进出计算机系统
1.5.3 信息在主机系统中的活动
1.5.4 计算机系统中信息传送的通路
1.5.5 CPIJ对三类信息的加工
1.6 计算机的过去、现在和未来
1.6.1 冯·诺依曼机的基本特点
1.6.2 计算机发展的四个阶段
1.6.3 计算机分类
1.6.4 计算机网络
1.7 习题
第2章 数字化信息编码与数据表示
2.1 数字化信息编码的概念
2.2 常用的信息编码
2.2.1 字符编码
2.2.2 中文的编码表示
2.2.3 逻辑数据的表示
2.2.4 数值数据的表示与编码
2.3 计算机中数值数据的表示、转换和运算
2.3.1 数制与进位记数法
2.3.2 数据的转换
2.3 -3二进制数的运算规则
2.3.4 二进制数在计算机内的表示
2.3.5 十进制数的编码与运算
2.4 数据校验码
2.4.1 数据校验码实现原理
2.4.2 奇偶校验码
2.4.3 海明校验码
2.4.4 循环冗余校验码
2.5 习题
第3章 逻辑函数和逻辑电路
3.1 逻辑变量和逻辑函数的概念
3.2 布尔代数的基本公式
3.3 逻辑函数的代数化简
3.4 逻辑函数的最小项表示
3.5 逻辑电路分类
3.5.1 门电路
3.5.2 记忆电路
3.5.3 时序电路
3.5.4 时钟电路
3.6 逻辑门电路
3.6.1 基本逻辑门
3.6.2 基本三态逻辑门
3.6.3 基本组合逻辑门
3.6.4 常用组合逻辑门
3.7 记忆电路
3.7.1 寄存器
3.7.2 存储器
3.8 基本时序电路
3.8.1 移位寄存器
3.8.2 计数器
3.9 阵列逻辑电路
3.9.1 阵列逻辑组件
3.9.2 ROM
3.9.3 可编程序逻辑阵列
3.10 习题
第4章 运算器
4.1 运算器概述
4.2 一个简单的算术逻辑单元
4.3 定点运算器的基本组成与实现
4.3.1 定点加法的实现方案
4.3.2 定点原码一位乘法的实现方案
4.3.3 定点补码一位乘法的实现方案
4.3.4 定点原码一位除法的实现方案
4.3.5 定点补码一位除法的实现方案
4.3.6 逻辑运算的实现
4.4 加速乘除运算的技术
4.4.1 原码两位乘法
4.4.2 阵列乘法器
4.4.3 原码两位除法
4.4.4 阵列除法器
4.5 浮点四则运算
4.5.1 浮点数加减法运算步骤
4.5.2 浮点数加法运算实例
4.5.3 浮点数乘除法运算步骤
4.5.4 浮点数相乘实例
4.6 运算器组织
4.6.1 带多路选择器的运算器
4.6.2 带输入锁存器的运算器
4.6.3 位片式运算器
4.6.4 浮点运算器
4.7 习题
第5章 指令系统
5.1 计算机指令概念
5.2 指令格式
5.2.1 指令的一般格式
5.2.2 指令操作码的扩展技术
5.2.3 指令长度与字长的关系
5.3 数据的表示和存储
5.4.寻址方式
5.5 指令类型
5.6 指令系统举例
5.6.1 SPARC的指令系统
5.6.2 IBM大型机指令系统
5.6.3 PDP11与VAX11基本指令格式
5.6.4 PentiumII的指令系统
5.7 机器语言、汇编语言和高级语言
5.8 习题
第6章 中央处理部件
6.1 中央处理部件的功能
6.2 中央处理部件的组成
6.2.1 运算部件
6.2.2 寄存器设置
6.2.3 总线
6.2.4 时序系统
6.2.5 控制部件
6.2.6 CPU内部数据通路结构
6.3 一台模型机的总体设计
6.3.1 模型机指令系统
6.3.2 总体结构与数据通路
6.4 模型机组合逻辑控制设计
6.4.1 时序系统
6.4.2 指令流程图与操作时间表
6.4.3 微操作信号的产生
6.4.4 机器周期的产生
6.4.5 机器加电过程
6.5 微程序控制原理
6.5.1 基本思想
6.5.2 有关术语
6.5.3 逻辑组成
6.5.4 微程序的执行
6.5.5 微指令的编译方法
6.5.6 微程序的顺序控制方式
6.5.7 微指令的执行方式
6.5.8 微程序设计方法
6.5.9 微程序控制器设计步骤
6.6 模型机的微程序设计
6.6.1 时序系统
6.6.2 微指令格式
6.6.3 模型机的微程序流程
6.6.4 模型机微程序表的编制
6.6.5 微程序控制方式的优缺点
6.6.6 微程序控制的应用
6.7 流水线处理技术
6.7.1 指令的执行方式
6.7.2 流水线的分类
6.7.3 线性流水线的性能
6.7.4 流水线的相关问题
6.8 主流CPU简介
6.8.1 Intel公司的Pentium处理器
6.8.2 SUNMicrosystems公司的SPARC系统
6.9 习题
第7章 存储系统
7.1 存储系统概论
7.2 主存储器
7.2.1 基本概念
7.2.2 静态MOSRAM芯片举例
7.2.3 动态MOSRAM2164芯片
7.2.4 动态MOSRAM4116芯片
7.2.5 动态RAM的刷新
7.2.6 只读存储器举例
7.2.7 主存储器与CPLJ的连接
7.3 高速缓存
7.3.1 Cache存储器工作原理
7.3.2 Cache的设置
7.3.3 Cache的映射
7.3.4 替换算法
7.3.5 读写过程
7.3.6 块的大小
7.3.7 Cache的容量
7.4 虚拟存储器
7.4.1 页式虚拟存储器
7.4.2 段式虚拟存储器
7.4.3 段页式虚拟存储器
7.5 磁盘存储器
7.5.1 存储信息原理
7.5.2 磁记录方式
7.5.3 磁盘子系统
7.5.4 硬盘存储器
7.6 磁带存储器
7.6.1 磁带机的结构
7.6.2 磁带记录格式
7.7 光盘存储器
7.7.1 光盘存储器类型
7.7.2 光盘存储器的工作原理
7.7.3 光盘存储器的技术指标
7.7.4 DVD
7.8 习题
第8章 输入，输出设备
8.1 外围设备概述
8.1.1 外围设备分类
8.1.2 信息交换代码与传送格式
8.1.3 调用外围设备的层次
8.2 键盘
8.2.1 键
8.2.2 硬件扫描键盘
8.2.3 软件扫描键盘
8.3 显示设备
8.3.1 显示器概述
8.3.2 显示方式与规格
8.3.3 光栅扫描成像原理
8.3.4 屏幕显示与显示缓存间的对应关系
8.3.5 屏幕显示的实现
8.4 打印输出设备
8.4.1 打印设备的分类
8.4.2 针式打印机
8.4.3 喷墨打印机
8.4.4.激光打印机
8.5 习题
第9章 输入／输出系统
9.1 输入／输出系统概述
9.2 输入／输出接口
9：2.1 接口的功能
9.2.2 接口的组织
9.2.3 接口的类型
9.3 系统总线
9.3.1 总线结构
9.3.2 总线的控制方式
9.4 输入／输出的连接方式
9.4.1 总线型
9.4.2 辐射型
9.4.3 通道型
9.4.4.输入／输出处理机型
9.5 信息交换的控制方式
9.6 程序直接控制方式
9.6.1 查询的基本思想和工作流程
9.6.2 程序查询控制方式接口
9.6.3 设备状态字
9.6.4 输入／输出管理程序举例
9.7 程序中断控制方式
9.7.1 中断概述
9.7.2 中断请求的发送与屏蔽
9.7.3 中断优先级
9.7.4 单级中断处理和多重中断处理
9.7.5 使用屏蔽码改变优先等级
9.7.6 中断的处理过程
9.7.7 中断响应
9.7.8 中断识别
9.7.9 中断服务和中断返回
9.7.1 0程序中断方式接口
9.8 DMA方式
9.8.1 DMA传送
9.8.2 DMA主要操作过程
9.8.3 基本的DMA控制器
9.8.4 其他DMA控制器
9.9 通道方式
9.9.1 通道的概念
9.9.2 通道的类型
9.9.3 通道结构的发展
9.10 习题
参考文献
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序言计算机技术的发展很快，现在已经进入了网络时代，很少有计算机不与网络相连。不论网络如何先进，它都是以计算机单机为基础的。计算机的应用已延伸到各个领域，从而产生了许多学科分支，如数据库、数据挖掘等。计算机网络和由计算机产生的许多学科分支，其根基都是计算机，所以，“计算机组成原理”是一门十分重要的课程。计算机的组成和其运行原理的基本思想渗透到由计算机衍生出来的许多领域。要想真正理解软件，就必须理解硬件，软件和硬件共存于计算机系统中。
本书写作的目的是提供一本普及读本，尽可能让读者可以自学读懂。这就要求选材得当，以帮助读者建立起整机概念、建立起计算机整机运行原理的概念为出发点，使问题简化，而不是讲解某一台计算机的具体组成。当前通常使用的计算机都是很复杂的。然而，当我们从本质上理解计算机之后，再来认识更复杂、更具体的计算机，就会变得很容易了。本书写作的指导思想是：凡是用较短篇幅讲不清楚，而又不是认识计算机运行原理的必要的问题，干脆不讲。只介绍一些新鲜名词，似乎扩大了知识面，却使学生不明不白，反而增加了思想负担，产生了对本门课程的畏惧和厌烦情绪。
为了达到上述目的，作者阅读了大量文献，特别是国内已经出版的教材。尽可能吸取其精华部分，只选择必要内容，并根据作者的思路和多年的教学实践经验，重新编写。
本书具体内容为：第1章简单介绍计算机系统的基本组成和其层次结构；第2章介绍数字化信息编码和数据校验码；第3章介绍逻辑函数和逻辑电路；第4章介绍运算器的基本原理和组织；第5章介绍指令系统：第6章介绍中央处理部件；第7章介绍存储系统；第8章介绍输入／输出设备；第9章介绍输入／输出系统。其中，第6章是全书的重点和难点，占用较大的篇幅来讲述计算机系统中，特别是中央处理部件中的数据通路、时序电路和微操作控制信号发生器，这些内容是计算机系统中最为核心的知识。
本书以计算机专业、信息专业、电子类专业、电子商务专业及其他有关理工科专业的学生为读者对象，可作为“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机专业工作的工程技术人员参考。
在本书的编写和出版过程中，得到许多专家学者的指教；清华大学出版社的领导和编辑付出了大量的辛勤劳动，特别是章忆文老师给作者提出了许多宝贵意见，使作者获益匪浅，在此一并表示由衷的感谢。
限于作者的知识水平，书中一定存在不少缺点和错误，希望读者批评指正。
文摘插图：
第四个层次是操作系统层。它主要承担计算机系统中的资源管理与分配，把一些常用的功能以操作命令或系统调用的方式提供给使用者，并通过友好的界面为使用者和程序设计人员提供简单、方便和高效的服务。由此可以说，操作系统进一步扩展了原来的指令系统，提供了新的可用指令（命令1，从而构成了一台比纯硬件系统功能更加强大的计算机系统。
第五个层次是汇编语言层。它建立在操作系统之上。汇编语言大体上是对计算机语言符号化处理的结果，再增加一些为方便程序设计而实现的扩展功能。与机器语言相比，汇编语言有两大优点：实现了用英文单词或其缩写形式替代二进制的指令代码，容易为人们记忆和理解；可以选用含义明确的英文单词来表示程序中用到的数据（常量和变量），避免程序设计人员为这些数据分配具体的存储单元。汇编语言依然是面向计算机硬件的。汇编语言程序必须经过一个叫做汇编程序的系统软件的翻译，将其转化为计算机机器语言后，才能在计算机的硬件系统上执行。
第六个层次是高级语言层。它建立在汇编语言层次之上。高级语言也称算法语言，和汇编语言不同，它不再过分地靠拢计算机硬件的指令系统，而是面向解决实际问题所用的算法，为程序设计人员编写程序提供方便。目前常用的高级语言有Basic、c、c++、Pascal、Java、Prolog等几百种。用这些语言设计出来的程序，通常需要经过一个叫做编译程序的软件编译成机器语言程序，或者首先编译成汇编源程序，再经过汇编程序的翻译，得到机器语言程序。机器语言程序直接在计算机上运行（当然可以运行多次）而不需要编译程序和汇编程序的存在。此外，还存在另一种高级语言。任何时候，只要执行这种高级语言程序，就必须要有相应的专门针对这种高级语言的解释程序同时存在。显然，执行这种解释性高级语言程序，效率要低得多。
第七个层次是应用层。它建立在高级语言层之上，由解决实际问题的处理程序组成。这部分内容不在本书讨论的范围之内。
在这7个层次中，第一层和第二层应该划分到计算机硬件范围内；指令系统则介于硬件与软件之间，是设计和实现计算机硬件系统最基本和最重要的依据，与计算机实现的复杂程度、设计程序的难易程度、程序占用硬件资源的多少、程序运行的效率等都直接相关。指令系统与计算机软件的关系当然也十分密切，因为计算机的全部软件最终都是由指令系统所提供的指令代码组成的。
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