计算机组织与结构原理PDF电子书下载

目录 1

第一章概论 1

1.1计算机的分类和应用 1

一、 计算机的分类 1

二、 计算机的应用 1

1.2计算机的主要特性和指标 6

一、 计算机的主要特性 6

二、 计算机的主要指标 6

1.3计算机的基本组成 7

一、 存储程序的概念 7

二、 计算机的主要部件 9

1.4计算机系统的总线结构 11

一、 小型机与微型机的典型结构——总线结构 11

二、 中、大型计算机的典型结构 14

一、 系统程序 15

1.5计算机系统的软件 15

二、 应用程序 16

三、 计算机软件的发展过程 16

四、 操作系统 17

1.6计算机系统的层次结构 18

一、 多层次组成的计算机系统 18

二、 软件、硬件的功能分配与逻辑上的等价性 19

1.7计算机系统组织和结构的进展 19

一、 计算机系统组织和结构的发展概况 19

二、 计算机系统组织和结构的发展趋势 20

第二章计算机中数据的表示 21

2.1 数值数据的表示 21

一、 进位计数制及相互转换 21

二、 数的小数点表示 24

三、 数的符号表示 27

2.2十进制数据表示 30

一、 字符串形式 31

二、 压缩十进制数串形式 32

2.3非数值数据的表示 32

一、 逻辑数据 32

二、 字符数据 32

2.4常用的代码校验方法 34

一、奇偶校验 35

二、 海明校验 35

三、 循环码校验 39

第三章运算方法和运算器 43

3.1快速加法器设计 43

一、 全加器 43

二、 串行加法器和并行加法器 44

三、 并行加法器的进位结构 45

四、 组内并行、组间并行进位加法器实例 50

二、 补码加减运算 54

一、 原码加减运算 54

3.2定点加减运算 54

三、 反码加减运算 60

3.3定点乘法运算 60

一、 移位原作 60

二、 原码一位乘法 61

三、 补码一位乘法 64

四、 原码两位乘法 68

五、 补码两位乘法 70

3.4定点除法运算 71

一、 原码除法 71

二、 补码不恢复余数法 75

3.5定点运算器的组成 79

一、DJS-1800系列机的运算器 80

二、 Am2903的运算器结构 81

3.6浮点四则运算及浮点运算器 84

一、 浮点加减运算及实现 85

二、浮点乘除运算及实现 88

3.7十进制运算器 92

一、 十进制加法器 92

二、 十进制加减法运算器 96

第四章指令系统 98

4.1指令格式 98

一、指令长度 98

二、 操作码结构 99

三、 地址码结构 100

4.2寻址方式 104

一、 基本寻址方式 104

二、 寻址方式举例 109

4.3指令类型 114

4.4指令系统举例 121

一、 指令系统的发展 125

4.5精简指令系统 125

二、 RISC的指令系统 126

第五章控制器 129

5.1 控制器的基本功能和组成 129

一、 控制器的基本功能 129

二、 控制器的组成 130

5.2控制方式与时序 132

一、 控制方式 132

二、 时序系统的分析 133

5.3控制器的组成方式 138

一、 组合逻辑组成方式 138

二、 微程序组成方式 138

5.4组合逻辑控制器设计 139

一、 计算机的总体结构 139

二、 指令系统 140

三、 时序系统 141

四、 指令操作流程 142

五、 指令的微操作序列 144

六、 组合逻辑和PLA控制 147

5.5微程序控制器设计 151

一、 微程序控制的基本原理 152

二、 微程序设计技术 154

三、 微程序设计举例 165

四、 组合逻辑控制与微程序控制的比较 184

第六章存储器组织 186

6.1存储器总论 186

一、 基本既念 186

二、 存储器的主要技术指标 187

三、 存储器的分类 188

6.2主存储器的基本结构和操作 190

一、 存储体阵列 190

二、 地址译码驱动系统的设计 191

三、 存储器的基本操作 193

6.3半导体随机存储器（RAM） 194

一、 半导体记忆单元（或存储元）的基本原理 194

二、 半导体RAM组织 196

三、 半导体随机存储器实例 198

四、 刷新 207

五、 双极型存储器的组成 208

6.4 只读存储器（ROM） 209

一、 MROM 209

二、 PROM 210

三、 EPROM 210

6.5 多模块存储器和双口存储器 211

一、 多模块存储与交叉访问技术 211

二、 双口访问存储器 212

6.6高速缓冲存储器（Cache Memory） 213

一、 高速缓存的读／写操作原理 214

二、 映象功能 215

三、 替换算法 216

6.7虚拟存储器 217

一、 页式虚拟存储器 217

二、 段式虚拟存储器 219

三、 段页式虚拟存储器 219

四、 虚拟存储器的工作过程分析 221

五、 虚拟存储器实例 222

六、 综述 223

6.8 存储保护 224

一、 存储区域保护 224

二、 访问方式保护 226

第七章磁表面存储器 227

7.1概述 227

一、 磁表面存储器的技术指标 227

二、 磁表面存储器的磁记录原理 228

三、 磁记录方式 231

7.2硬磁盘存储器 234

一、 硬磁盘存储器的类型及基本结构 234

二、 磁盘存储器的主要技术指标举例 236

三、 磁盘的信息分布与基本操作 236

四、 磁盘驱动器 241

7.3软磁盘存储器 242

一、 概述 242

二、 软盘片 243

三、 磁盘的记录格式 244

四、 软盘驱动器和控制器 245

7.4磁带存储器 246

一、 概述 246

二、 磁带机的结构 247

三、 磁带的记录格式 249

二、 光盘的存取原理 250

一、 概述 250

7.5光盘存储器 250

三、 光盘存储器的组成 251

第八章外部设备 252

8.1键盘输入装置 252

一、 无编码键盘 253

二、 电子编码式键盘 253

8.2 CRT显示器 254

一、 CRT字符显示器 255

二、 图形显示器 258

三、 微型机中几种主要的显示标准 259

四、 图形输入设备 260

8.3打印输出设备 261

一、 点阵针式打印机 261

二、 鼓轮式宽行打印机 262

一、 汉字的编码与汉字输入方法 263

8.4汉字输入／输出设备 263

二、 汉字输入设备 265

三、 汉字的存储 266

四、 汉字的输出方式和设备 266

第九章输入输出组织 268

9.1概述 268

一、 主机与I/O设备的连接方法 268

二、 主机与I/O设备之间信息交换方法 270

9.2 I/O设备的编址方式和I/O接口 271

一、 I/O设备的寻址 271

二、 I/O接口 271

9.3总线上数据传送的控制 273

9.4程序直接控制数据传送 275

一、 程序数据传送 275

二、 程序传送接口 277

一、 中断的基本概念 278

9.5程序中断控制数据传送 278

三、 对程序直接控制数据传送的评价 278

二、 中断结构 281

三、 中断响应及响应的条件 283

四、 向量中断 286

五、 中断服务处理 289

六、 中断系统的响应性 290

七、 多重中断及中断优先权的动态分配 291

9.6直接存储器访问（DMA）通道 293

一、DMA的特点 294

二、 DMA控制器的组成 294

三、 MDA操作过程 295

四、 DMA与中断的区别 297

9.7通道控制方式和输入输出处理机 297

一、 I/O通道 298

二、 输入输出处理机（IOP） 299

一、 多机系统的基本概念 303

第十章计算机系统组织与结构的发展 303

10.1 多机系统概述 303

二、 多机系统的类型 304

三、 多机系统的评价 305

四、 多机系统的通信与互连技术 306

10.2并行处理技术 306

一、 多功能部件的处理机 306

二、 CPU中的并行和流水线处理 307

三、 CPU操作和I/O操作重叠 307

四、 多层次存储系统结构 308

五、 平衡不同子系统的吞吐率 308

六、 多道程序技术 308

七、 分时处理技术 308

10.3并行处理结构 309

一、 阵列处理机的基本结构 309

二、 MPP位平面阵列处理机 310

10.4流水线多处理机系统 311

10.5共享存储器结构 314

一、 公共总线式共享存储器结构 314

二、 纵横开关式共享存储器结构 314

三、 多端口式共享存储器结构 315

10.6共享总线结构 316

一、 轮询方式总线结构 316

二、 中断方式的总线结构 317

三、 集中控制的时分总线结构 317

四、 时分多路传输（TDM）总线结构 317

五、 多机存取总线结构 318

10.7环型结构 319

一、 环型结构多机系统概述 319

二、 控制标志（令牌）型环结构 319

三、 分片型环结构 319

一、 星型结构 320

四、 延迟插入型环结构 320

10.8星型结构和树型结构 320

二、 树型结构 321

10.9智能多机系统概念 322

一、 智能计算机系统设计概述 322

二、 从问题空间到多处理机的映射 322

三、 智能计算机系统的开发层次 323

10.10 RISC—精简指令系统计算机 323

一、 RISC的产生背景 323

二、 RISC的特点 324

三、 RISC的组织结构 325

10.11计算机网络 327

一、 网络的构成 327

二、 通信处理机的互连形式 327

三、 网络协议 328

参考文献 330