计算机组成与结构PDF电子书下载

第1章 计算机概述 1

1.1　计算机的发展 1

1.1.1　计算机的简史 1

1.1.2　计算机的分类 3

1.2　计算机硬件 5

1.2.1　计算机硬件组成 5

1.2.2　计算机硬件结构 8

1.3　计算机软件 9

1.3.1　计算机软件的分类 9

1.3.2　计算机语言 9

1.4　计算机层次结构 10

1.5　计算机的基本工作原理 11

1.6　计算机的性能指标 13

习题 14

第2章　数据的表示 15

2.1　数制 15

2.1.1　进位计数制 15

2.1.2　不同进位计数制数之间的转换 17

2.1.3　十进制数的编码 19

2.1.4　数在机器中的表示 20

2.2　定点数与浮点数 23

2.2.1　定点数的表示 24

2.2.2　浮点数的表示 24

2.3　数据校验码 25

2.3.1　奇偶校验码 25

2.3.2　海明校验码 26

习题 29

第3章　运算方法及运算器 31

3.1　定点加减法运算 31

3.1.1　补码加法运算 31

3.1.2　补码减法运算 32

3.1.3　溢出及其检测方法 33

3.1.4　基本的二进制加／减法器 35

3.1.5　基本的十进制加法器 36

3.2　定点乘法运算 38

3.2.1　原码一位乘法 38

3.2.2　补码一位乘法 41

3.3　定点除法运算 44

3.3.1　原码一位除法 44

3.3.2　补码一位除法 48

3.4　浮点算术运算 51

3.4.1　浮点加法和减法 51

3.4.2　浮点乘法运算 53

3.4.3　浮点除法运算 53

3.5　运算器的组成和结构 53

3.5.1　多功能算术／逻辑运算单元 53

3.5.2　内部总线 55

3.5.3　运算器的基本结构 56

3.5.4　运算器组成实例 58

习题 61

第4章　存储器与存储系统 62

4.1　存储器概述 62

4.1.1　存储器的基本概念 62

4.1.2　存储器的分类 62

4.1.3　存储器的性能指标 66

4.1.4 存储器的层次结构 67

4.2　主存储器 69

4.2.1　主存储器的基本结构和操作 69

4.2.2　半导体随机存储器 72

4.2.3　只读存储器 78

4.3　并行存储器 80

4.3.1　并行访问存储器 80

4.3.2　交叉访问存储器 81

4.4　虚拟存储器 83

4.4.1　虚拟存储器工作原理 84

4.4.2　地址的映象与变换 85

4.4.3　加快内部地址变换的方法 93

4.4.4　页面替换算法 95

4.5　高速缓冲存储器 97

4.5.1　基本工作原理 98

4.5.2　地址映象与变换方法 99

4.5.3　Cache替换算法及其实现 103

4.6　存储保护 106

4.6.1　存储区域保护 106

4.6.2　访问方式保护 108

习题 108

第5章　指令系统 111

5.1　指令系统概述 111

5.1.1　指令的含义 111

5.1.2　指令的发展 111

5.1.3　指令系统的性能要求 112

5.2　指令格式 113

5.2.1　一条指令应该包含的信息 113

5.2.2　指令格式 113

5.2.3　指令操作码的编码格式 116

5.2.4　指令字长度与机器字长的关系 117

5.3　寻址方式 118

5.3.1　有效地址和寻址方式的概念 118

5.3.2　指令的寻址方式 118

5.3.3　操作数寻址方式 119

5.4　指令的种类 125

5.4.1　数据传送类指令 125

5.4.2　算术逻辑运算类指令 126

5.4.3　字符串处理指令 126

5.4.4　输入／输出指令 127

5.4.5　特权指令和陷阱指令 128

5.4.6　转移指令 128

5.4.7　子程序调用指令 129

5.4.8　处理器控制指令 130

5.5　指令的执行方式 130

5.5.1　顺序执行方式 130

5.5.2　超前执行方式 131

5.5.3　流水线方式 131

5.6　指令系统举例 132

5.6.1　复杂指令系统 132

5.6.2　精简指令系统 135

习题 140

第6章　中央处理器 142

6.1　CPU的功能和组成 142

6.1.1　CPU的基本组成 142

6.1.2　控制器功能 143

6.1.3　控制器的组成 144

6.1.4　指令执行过程 146

6.1.5　模型机指令 146

6.2　时序与控制方式 148

6.2.1　时序的概念 148

6.2.2　时序信号的产生 151

6.2.3　控制器控制方式 154

6.3　微程序控制器 155

6.3.1　基本概念 155

6.3.2　微程序控制器的基本原理 156

6.3.3　机器周期与微指令周期 157

6.4　微程序设计 157

6.4.1　微程序设计原则 157

6.4.2　微指令编码 158

6.4.3　微指令格式 159

6.4.4　微地址的形成 161

6.4.5　动态微程序设计 163

6.4.6　模型机的实现 164

6.5　硬布线控制器 166

6.5.1　基本原理 166

6.5.2　控制器的组成 167

6.5.3　微程序控制器与硬布线控制器的比较 168

6.6　流水线技术 169

6.6.1　流水线的原理 169

6.6.2　流水线的组成 172

6.6.3　流水线中的相关问题 173

6.6.4　超流水线处理机 174

6.7　阵列处理机 175

6.7.1　计算机的并行技术 175

6.7.2　阵列处理机的结构 176

习题 177

第7章　辅助存储器 179

7.1　辅助存储器的种类与技术指标 179

7.2　磁记录原理与记录方式 181

7.2.1　磁记录原理 181

7.2.2　磁记录介质与磁头 183

7.2.3　磁记录方式 186

7.3　硬磁盘存储器 190

7.3.1　硬磁盘存储器的种类及基本结构 190

7.3.2　硬磁盘驱动器及硬磁盘控制器 191

7.3.3　磁盘Cache 195

7.3.4　磁盘阵列存储器 196

7.3.5　硬磁盘驱动器的发展动向 197

7.4　光盘存储器 198

7.4.1　光盘存储器种类 198

7.4.2　光盘的读写原理 200

7.4.3　光盘存储器的组成 202

7.5　闪存盘存储器 202

7.5.1　闪存 203

7.5.2　USB接口 203

7.5.3　闪存盘存储器结构 204

习题 205

第8章　输入／输出设备 206

8.1　计算机输入／输出设备概述 206

8.1.1　输入／输出设备的分类 206

8.1.2　输入／输出设备的作用 208

8.1.3　输入／输出设备发展趋势 208

8.2　输入设备 208

8.2.1　键盘 209

8.2.2　鼠标 210

8.2.3　扫描仪 211

8.2.4　其他输入设备 215

8.3　显示设备 215

8.3.1　显示器概述 216

8.3.2　显示器适配器 216

8.3.3　CRT显示器 219

8.3.4　LCD显示器 223

8.3.5　其他显示设备 225

8.4　打印设备 225

8.4.1　打印机分类 225

8.4.2　激光打印机 226

8.4.3　喷墨打印机 228

8.4.4　针式打印机 230

习题 233

第9章　输入／输出系统 234

9.1　输入／输出系统概述 234

9.1.1　I/O寻址及I/O系统功能 234

9.1.2　信息交换方式 235

9.2　程序查询方式 237

9.3　程序中断控制 239

9.3.1　中断的基本概念 239

9.3.2　中断接口的组成和原理 244

9.4　DMA控制 245

9.4.1　DMA方式的基本概念 245

9.4.2　DMA传送方式 246

9.4.3　DMA控制器 247

9.4.4　DMA工作过程 248

9.5　接口 249

9.5.1　接口概述 249

9.5.2　并行接口 252

9.5.3　串行接口 254

习题 258

第10章　总线技术 260

10.1　总线概述 260

10.1.1　总线的特性 260

10.1.2　总线的类型 261

10.1.3　总线的内部结构 263

10.1.4　总线性能指标 264

10.2　总线控制 265

10.2.1　传输过程 265

10.2.2　通信方式 265

10.2.3　总线仲裁 269

10.3　PCI总线 270

10.3.1　PCI总线结构 271

10.3.2　PCI总线信号 272

10.3.3　总线周期类型 273

10.3.4　总线周期操作 274

10.3.5　总线仲裁 275

10.4　通用串行总线USB 276

10.4.1　USB系统组成 276

10.4.2　USB系统的接口信号和电气特性 277

10.4.3　USB数据流类型和传输类型 277

10.4.4　USB交换的包格式 278

10.4.5　USB设备状态和总线枚举 278

10.5　其他总线标准 279

10.5.1　ISA总线 279

10.5.2　EISA总线 281

10.5.3　VESA总线 281

10.5.4 AGP接口 281

10.5.5　PCMCIA总线及扩展卡 282

10.5.6　Alpha EV6总线 282

10.5.7　NGIO总线 283

10.5.8　PCI-X局部总线 283

习题 284

第11章　计算机系统 285

11.1　计算机系统概述 285

11.1.1　计算机系统分类 285

11.1.2　计算机系统性能评价 286

11.2　非Neumann计算机 288

11.2.1　数据流计算机 288

11.2.2　智能计算机 299

11.2.3　人工神经网络计算机 301

11.3　计算机网络 301

11.3.1　计算机网络的结构与类型 301

11.3.2　计算机网络协议 309

习题 314