计算机组成原理PDF电子书下载

第1章　计算机系统概论 1

1.1　计算机的发展史与应用 1

1.1.1　计算机的发展史 1

1.1.2　计算机的特点 2

1.1.3　计算机的应用领域 3

1.2　计算机系统的基本组成 4

1.2.1　计算机系统的组成 4

1.2.2　冯·诺依曼体系结构 5

1.3　计算机系统的组织 7

1.3.1　硬件系统组织 7

1.3.2　软件系统组织 8

1.4　计算机系统的层次结构 10

1.4.1　硬件与软件的关系 10

1.4.2　计算机系统的层次结构模型 11

1.5　计算机的分类和性能指标 12

1.5.1　计算机的分类 12

1.5.2　计算机的性能指标 13

小结 14

习题 14

第2章　计算机中数据信息的表示 15

2.1　进位计数制 15

2.1.1 常用数制的表示方法 15

2.1.2　二进制数的特点和性质 16

2.1.3　常用进位计数制间的相互转换 17

2.2　带符号数的表示 19

2.2.1　原码表示法 19

2.2.2　补码表示法 19

2.2.3　反码表示法 21

2.2.4　三种编码的比较 21

2.3　数的定点表示与浮点表示 22

2.3.1　定点表示法 22

2.3.2　浮点表示法 23

2.4　字符数据的表示 26

2.5　十进制数据的表示 28

2.5.1　十进制数的二进制编码 28

2.5.2　十进制数串在机器中的表示 29

2.6　数据校验码 30

2.6.1　奇偶校验 31

2.6.2　海明校验 32

小结 35

习题 35

第3章　数值计算和运算器 37

3.1　定点数的加减法运算 37

3.1.1　原码加减法运算 37

3.1.2　补码定点加减法运算 38

3.1.3　溢出及其判别 39

3.2　定点乘法运算 40

3.2.1　原码定点乘法 40

3.2.2　补码定点乘法 42

3.3　定点除法运算 45

3.3.1　原码除法 45

3.3.2　补码定点除法 47

3.4　浮点运算方法 49

3.4.1　浮点加减法运算 49

3.4.2　浮点乘除法运算 50

3.5　逻辑运算与实现 51

3.5.1　逻辑运算 51

3.5.2　逻辑运算实例 52

3.6　运算器组成与实例 53

3.6.1　运算器的基本组成 53

3.6.2　运算器的内部总线结构 54

3.6.3　运算器的数据通路 54

3.6.4　运算器的组成实例 55

小结 56

习题 56

第4章　指令系统 57

4.1　指令系统的发展 57

4.1.1　指令系统的发展 57

4.1.2 CISC与RISC指令集 58

4.2　指令格式 59

4.2.1　指令的基本格式 59

4.2.2　指令的地址码格式 59

4.2.3　指令的操作码格式 62

4.3　存储结构和寻址方式 63

4.3.1　存储结构和存储方式 63

4.3.2　寻址方式分类 64

4.3.3　常用寻址方式 64

4.3.4　堆栈和堆栈操作 73

4.4　指令的类型 74

4.4.1　数据传送指令 74

4.4.2　运算类指令 76

4.4.3　输入输出类指令 77

4.4.4　程序控制类指令 79

4.5　80X86指令系统举例 80

小结 82

习题 83

第5章　中央处理器 84

5.1　CPU的功能和组成 84

5.1.1　CPU的功能 84

5.1.2　CPU的结构与组成 85

5.1.3　控制器的实现方式 87

5.1.4　CPU的主要技术指标 88

5.2　指令周期 89

5.2.1　指令周期的定义 89

5.2.2　指令运行的基本过程 90

5.2.3　指令周期实例 91

5.3　时序产生器和控制方式 93

5.3.1　时序信号的作用和体制 93

5.3.2　时序信号产生器 93

5.3.3　脉冲发生器电路实例 94

5.3.4　控制器的控制方式 96

5.4　模型机的总体结构设计 97

5.4.1　CPU设计的步骤 97

5.4.2　模型机的总体结构设计 98

5.4.3　微命令的设置 100

5.5　组合逻辑控制方式 100

5.5.1　组合逻辑控制器的基本方法 100

5.5.2　组合逻辑控制器的基本结构 101

5.5.3　逻辑实现 101

5.6　微程序控制方式 102

5.6.1　微程序控制器的基本概念 102

5.6.2　微程序控制器的组成 103

5.6.3　微程序控制器的工作过程 103

5.6.4　微程序设计技术 103

5.6.5　微程序设计实例 106

5.6.6　动态微程序设计 107

5.7　流水线技术 108

5.7.1　流水线概述 108

5.7.2　流水线工作原理 109

5.7.3　流水线的分类 110

5.7.4　提高流水系统性能 111

5.8　CPU新技术及发展趋势 111

5.8.1　双核心处理器技术 111

5.8.2　新型材料技术的应用 112

5.8.3　CPU未来微结构简介 113

小结 113

习题 114

第6章　存储系统 115

6.1　存储系统概述 115

6.1.1　存储器的层次结构 115

6.1.2　存储器的分类 117

6.2　主存储器的组织 118

6.2.1　主存储器的基本结构 118

6.2.2　主存储器的存储单元 121

6.2.3　主存储器的主要技术指标 121

6.3　半导体存储器 122

6.3.1　半导体存储器的分类 123

6.3.2　SRAM存储单元电路 125

6.3.3　DRAM存储单元电路 126

6.3.4　RAM芯片基本结构 128

6.3.5　RAM芯片举例 130

6.3.6　只读存储器（ROM） 134

6.4　主存储器的连接与控制 137

6.4.1　存储器与CPU的连接 137

6.4.2　DRAM与CPU的连接 138

6.5　高速缓冲存储器（Cache） 139

6.5.1　Cache的工作原理 139

6.5.2　主存与Cache的地址映像 141

6.5.3　Cache替换算法 143

6.6　虚拟存储器 144

6.6.1　虚拟存储器的基本概念 144

6.6.2　页式虚拟存储器 145

6.6.3　段式虚拟存储器 146

6.6.4　段页式虚拟存储器 146

小结 147

习题 147

第7章　总线技术 148

7.1　总线概述 148

7.1.1　总线的分类 148

7.1.2　总线的特性 149

7.1.3　总线的标准 149

7.1.4　总线的连接方式 150

7.1.5　总线结构对计算机系统性能的影响 151

7.1.6　总线的内部结构 151

7.2　总线接口 152

7.2.1　信息的传送方式 152

7.2.2　接口的基本概念和功能 153

7.3　总线的仲裁、定时和数据传送模式 155

7.3.1　总线的仲裁 155

7.3.2　总线的定时 156

7.3.3　总线数据传送模式 157

7.4　常用总线举例 158

7.4.1 内部总线 158

7.4.2　外部总线 159

小结 161

习题 161

第8章　外围设备 162

8.1　概述 162

8.1.1　计算机外围设备概念 162

8.1.2　外围设备的分类 162

8.2　磁表面存储器 163

8.2.1　磁表面存储的主要元件 163

8.2.2　磁表面存储的读／写原理 164

8.2.3　磁表面存储的记录方式 165

8.3　硬盘存储器 167

8.3.1　硬盘存储器的发展 167

8.3.2　硬盘存储器的类型 168

8.3.3　硬盘存储器的基本结构 168

8.3.4　硬盘存储器的信息分布 169

8.3.5　硬盘存储器的接口技术 170

8.3.6　硬盘存储器的参数指标 172

8.3.7　硬盘存储器的发展动向 173

8.4　光盘存储器 173

8.4.1　光盘存储系统的组成 174

8.4.2　光盘的分类 174

8.4.3　光盘的记录介质 174

8.4.4　光盘的读／写原理 175

8.4.5　光盘的主要技术指标 175

8.5　显示设备 176

8.5.1　CRT显示器 176

8.5.2　LCD显示器 177

8.6　打印设备 178

8.6.1　打印机的分类 178

8.6.2　打印机性能指标 179

8.6.3　针式打印机的基本工作原理 180

8.6.4　喷墨打印机的基本工作原理 180

8.6.5　激光打印机的基本工作原理 181

小结 182

习题 182

第9章　输入输出系统 183

9.1　概述 183

9.1.1　输入输出系统的组成 183

9.1.2　主机与外设的连接 184

9.1.3　接口功能和分类 184

9.2　程序直接传送方式和接口 186

9.2.1　程序直接传送方式工作过程 186

9.2.2　程序直接传送方式接口 187

9.3　中断方式和接口 188

9.3.1 中断方式基本概念 188

9.3.2　中断请求和判优 190

9.3.3　中断响应和中断处理 193

9.3.4　中断全过程 196

9.3.5 中断方式接口结构 197

9.4　DMA方式和接口 198

9.4.1　DMA方式基本概念 199

9.4.2　DMA的传送方式 199

9.4.3　DMA方式的接口组成和结构 201

9.4.4　DMA的传送过程 202

9.5　通道方式 204

9.5.1　通道的基本概念 204

9.5.2　通道指令和通道程序 204

9.5.3　通道的类型和结构 205

9.5.4　通道的工作过程 207

小结 207

习题 208

参考文献 209