計算機組成原理(第5版)（簡體書）

本書為\"十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。本書以當前主流微型計算機技術為背景，以建立系統級的整機概念為目的，深入介紹計算機各功能子系統的邏輯組成和工作機制。全書共6章，第1章概述計算機的基本概念、發展歷程和系統的硬件、軟件組織及計算機相關的性能指標；第2章介紹數據信息的表示、運算和校驗方法；第3章介紹CPU的一般模型、指令系統和X86架構、MIPS32架構簡易CPU的設計；第4章介紹存儲子系統的存儲原理、主存設計和計算機三級存儲體系等；第5章介紹總線與I/O子系統，包括接口、總線以及中斷、DMA和IOP、PPU等I/O傳輸控制模式；第6章介紹鍵盤原理、顯示器件和打印機等外圍設備。本書可作為高等院校計算機及相關專業\"計算機組成原理”及相關課程的配套教材，也可作為從事計算機專業考研和工程技術人員的參考書。

目 錄
第1章 概論1
1．1 計算機的基本概念1
1．1．1 信息的數字化表示2
1．1．2 存儲程序工作方式5
1．1．3 計算機的分類6
1．2 計算機的誕生與發展8
1．2．1 馮?諾依曼體系8
1．2．2 計算機發展歷程9
1．2．3 未來的發展趨勢11
1．3 計算機系統的組織13
1．3．1 硬件系統13
1．3．2 軟件系統18
1．3．3 計算機系統層次結構20
1．4 計算機性能的主要評價指標23
習題127
第2章 數據的表示、運算和校驗28
2．1 數值型數據28
2．1．1 進位計數制28
2．1．2 帶符號數的表示34
2．1．3 定點數與浮點數39
2．2 字符型數據45
2．3 數據代碼的處理與存儲47
2．4 基本運算方法50
2．4．1 定點加減運算50
2．4．2 定點乘法運算55
2．4．3 定點除法運算62
2．4．4 IEEE 754浮點數四則運算67
2．5 常用的數據校驗方法69
2．5．1 奇偶校驗70
2．5．2 海明校驗71
2．5．3 循環冗餘校驗73
習題275
第3章 CPU子系統78
3．1 CPU概述79
3．1．1 硬件結構模型79
3．1．2 基本功能與控制85
3．1．3 CPU的發展歷程91
3．2 指令系統93
3．2．1 CISC與RISC93
3．2．2 指令的一般格式94
3．2．3 常見尋址方式100
3．2．4 指令功能和類型112
3．3 加法器與運算部件119
3．3．1 加法器及其進位邏輯119
3．3．2 算術邏輯運算單元123
3．3．3 運算器的組織127
3．4 x86架構模型機CPU設計129
3．4．1 模型機指令系統129
3．4．2 基本部件與數據通路133
3．4．3 指令流程與微命令137
3．4．4 組合邏輯控制151
3．4．5 微程序控制161
3．5 MIPS32架構CPU設計實例180
3．5．1 MIPS32指令架構181
3．5．2 基本的組成部件186
3．5．3 單週期模式189
3．5．4 多週期模式201
3．5．5 指令的時間特性219
3．6 CPU高級技術介紹224
3．6．1 流水技術224
3．6．2 SMT與超線程228
3．6．3 多核技術介紹229
習題3232
第4章 存儲子系統235
4．1 存儲子系統概述235
4．1．1 存儲系統的層次結構235
4．1．2 存儲器的分類239
4．1．3 存儲器的技術指標242
4．2 半導體存儲原理及芯片243
4．2．1 靜態MOS芯片243
4．2．2 動態MOS芯片247
4．2．3 RAM型存儲器254
4．2．4 ROM型存儲器257
4．3 主存儲器的組織261
4．3．1 主存的設計原則261
4．3．2 主存的邏輯設計263
4．3．3 主存與CPU的連接與控制267
4．4 磁表面存儲原理269
4．4．1 存儲介質與磁頭270
4．4．2 磁記錄編碼方式273
4．5 磁盤存儲器及其接口277
4．5．1 硬盤存儲器277
4．5．2 磁盤技術指標與校驗285
4．5．3 磁盤適配器287
4．6 光存儲原理及器件290
4．6．1 光存儲原理290
4．6．2 光盤存儲器與光驅293
4．7 計算機的三級存儲體系296
4．7．1 基本概念297
4．7．2 Cache與內存的數據交互298
4．7．3 內存與外存的數據交互305
4．8 高性能存儲系統介紹310
4．8．1 多端口存儲器310
4．8．2 獨立磁盤冗￿陣列311
4．8．3 並行存儲系統312
4．8．4 聯想存儲系統317
習題4318
第5章 總線與輸入/輸出子系統321
5．1 輸入/輸出子系統概述321
5．1．1 總線與接口簡介322
5．1．2 輸入/輸出與控制325
5．2 計算機系統中的總線328
5．2．1 總線的特性與分類329
5．2．2 總線的技術規範331
5．2．3 總線的設計要素332
5．2．4 PCI-E總線介紹338
5．3 直接程序傳送模式343
5．4 中斷處理模式344
5．4．1 中斷的基本概念344
5．4．2 中斷請求與優先級裁決349
5．4．3 中斷響應與中斷服務程序354
5．4．4 中斷接口的邏輯模型360
5．5 DMA模式與接口363
5．5．1 DMA基本概念364
5．5．2 DMA控制器與接口的連接367
5．5．3 DMA控制器的組成370
5．5．4 DMA傳輸操作過程374
5．5．5 典型的DMA接口舉例375
5．6 IOP和PPU模式380
5．6．1 通道的系統結構380
5．6．2 通道的類型381
5．6．3 通道的工作原理382
習題5384
第6章 輸入/輸出設備386
6．1 輸入/輸出設備概述386
6．1．1 設備的基本功能386
6．1．2 設備的種類387
6．1．3 主機與設備的信息交互389
6．2 鍵盤的工作原理390
6．2．1 鍵盤的類型391
6．2．2 硬件掃描鍵盤393
6．2．3 軟件掃描鍵盤394
6．3 顯示設備及適配器397
6．3．1 常見的顯示器397
6．3．2 顯示成像原理399
6．3．3 LCD顯示器405
6．3．4 適配器及其接口412
6．4 打印設備及其接口414
6．4．1 打印設備概述414
6．4．2 點陣針式打印機416
6．4．3 噴墨打印機419
6．4．4 激光打印機420
6．4．5 3D打印技術簡介423
習題6424
參考文獻426