计算机组成原理教程 第6版PDF电子书下载

第1章 计算机系统概述 1

1.1 计算工具的进步轨迹 1

1.1.1 算盘和算筹的贡献——软件与硬件的起源 1

1.1.2 提花机的启示与巴贝奇分析机——内程序计算机的发展轨迹 4

1.1.3 帕斯卡加法器——第一台内动力计算机 7

1.1.4 从八卦图到布尔代数——电子数字计算机的运算基础 11

1.1.5 电子数字计算机体系的确立 19

1.2 0、1编码 23

1.2.1 数字系统中的信息单位与量级 23

1.2.2 十进制数与二进制数的转换 24

1.2.3 八进制、十六进制和二-十进制 25

1.2.4 原码、反码、补码和移码 26

1.2.5 浮点数与定点数 30

1.2.6 声音的0、1编码 31

1.2.7 图形图像的0、1编码 32

1.2.8 文字的0、1编码 35

1.2.9 指令的0、1编码与计算机程序设计语言 38

1.2.10 数据传输中的差错检验 40

1.3 电子数字计算机工作原理简述 43

1.3.1 电子数字计算机的运算器 43

1.3.2 计算机存储器 46

1.3.3 计算机控制器工作原理简述 49

1.3.4 总线 52

1.3.5 计算机工作的时序控制 52

1.4 计算机系统的主要性能指标 55

1.4.1 机器字长 55

1.4.2 存储容量 55

1.4.3 运算速度 55

1.4.4 可靠性、可用性和RASIS特性 58

1.4.5 效能和环保性 58

1.4.6 计算机硬件的其他性能指标 58

1.5 操作系统与计算机系统结构 59

1.5.1 用操作系统实现计算机的自我管理 59

1.5.2 操作系统的功能 60

1.5.3 计算机从裸机走向虚拟机 61

1.5.4 现代计算机系统的模块结构 62

1.5.5 现代计算机系统的层次结构 62

1.6 计算机系统进展 63

1.6.1 Nathan软件第一定律 64

1.6.2 摩尔定律 64

1.6.3 冯·诺依曼体系结构的局限 64

1.6.4 基于冯·诺依曼体系的改进 65

1.6.5 另辟蹊径——非冯·诺依曼体系结构 70

习题 72

第2章 存储系统 75

2.1 主存储器基本原理 75

2.1.1 ROM基本原理 75

2.1.2 SRAM基本原理 77

2.1.3 DRAM基本原理 80

2.2 主存储器结构 83

2.2.1 存储体的扩展方式 83

2.2.2 Bank 84

2.2.3 内存条及其基本组成 86

2.2.4 并行存储器 88

2.2.5 并行处理机的主存储器 91

2.3 DRAM内部操作与性能参数 92

2.3.1 SDRAM的主要引脚 92

2.3.2 SDRAM的读写时序 93

2.3.3 突发传输 95

2.3.4 数据掩码 96

2.3.5 DRAM的动态刷新 97

2.3.6 芯片初始化与预充电 100

2.3.7 存储器控制器 102

2.3.8 RAM的一般性能参数 102

2.3.9 DDR SDRAM与RDRAM 105

2.4 磁盘存储器 106

2.4.1 磁表面存储原理 107

2.4.2 硬磁盘存储器的存储结构 109

2.4.3 磁盘格式化 110

2.4.4 硬磁盘存储器与主机的连接 113

2.4.5 硬磁盘存储器的技术参数 115

2.4.6 磁盘阵列RAID 117

2.5 光盘存储器 120

2.5.1 光盘的技术特点与类型 120

2.5.2 可擦写型光盘读写原理 121

2.5.3 光盘规格 122

2.6 闪速存储器 125

2.6.1 闪存原理 125

2.6.2 固态硬盘 126

2.7 存储体系 128

2.7.1 多级存储体系的建立 128

2.7.2 多级存储体系的性能参数 130

2.7.3 cache—主存机制 131

2.7.4 虚拟存储器 136

2.8 未来存储元件 139

2.8.1 磁随机存取存储器 139

2.8.2 铁电随机存取存储器 140

2.8.3 相变随机存取存储器 141

2.8.4 阻变随机存取存储器 141

习题 142

第3章 输入输出系统 146

3.1 I/O设备 146

3.1.1 I/O设备及其发展 146

3.1.2 键盘 149

3.1.3 打印设备 152

3.1.4 鼠标 157

3.1.5 显示器 158

3.1.6 触摸屏 164

3.1.7 虚拟现实设备 165

3.2 I/O接口 167

3.2.1 影响I/O设备与计算机连接的主要因素 168

3.2.2 缓冲 169

3.2.3 I/O接口及其逻辑 171

3.2.4 I/O端口 172

3.2.5 可编程并行接口8255A 173

3.2.6 可编程串行接口8251 175

3.3 I/O过程的程序直接控制 176

3.3.1 I/O过程的程序无条件传送控制方式 176

3.3.2 I/O过程的程序查询控制方式 177

3.4 I/O过程的程序中断控制 178

3.4.1 程序中断控制的核心概念 178

3.4.2 中断关键技术 181

3.4.3 中断接口 185

3.4.4 多重中断 187

3.5 I/O数据传送的DMA控制 187

3.5.1 DMA的基本概念 187

3.5.2 DMA与CPU共享存储器冲突的解决方案 188

3.5.3 DMA控制器 190

3.5.4 DMA传送过程 191

3.5.5 DMA与中断方式比较 193

3.6 I/O过程的通道控制 193

3.6.1 通道控制及其特点 193

3.6.2 通道控制原理 195

3.6.3 通道类型 198

3.7 I/O管理 199

3.7.1 设备驱动程序 199

3.7.2 ROM BIOS 200

3.7.3 I/O设备分配 202

习题 204

第4章 总线与主板 207

4.1 总线的概念 207

4.1.1 总线及其规范 207

4.1.2 总线分类 208

4.1.3 总线的性能指标 210

4.1.4 标准总线 212

4.2 总线工作原理 212

4.2.1 总线的组成与基本传输过程 212

4.2.2 总线的争用与仲裁 213

4.2.3 总线通信中主从之间的时序控制 216

4.3 几种标准系统总线分析 220

4.3.1 ISA总线 220

4.3.2 PCI总线 222

4.3.3 AGP总线 225

4.3.4 PCI-Express总线 226

4.4 几种标准I/O总线分析 228

4.4.1 ATA与SATA总线 228

4.4.2 SCSI与SAS总线 230

4.4.3 USB总线 232

4.4.4 光纤通道总线 236

4.5 微型计算机主板 236

4.5.1 主板的概念 236

4.5.2 主板的组成 237

4.5.3 主板分类 242

4.5.4 智慧型主板 243

习题 245

第5章 控制器逻辑 247

5.1 处理器的外特性——指令系统 247

5.1.1 指令与指令系统 247

5.1.2 寻址方式 250

5.1.3 Intel 8086指令简介 255

5.1.4 RISC与CISC 262

5.1.5 指令系统的设计内容 266

5.2 组合逻辑控制器 267

5.2.1 指令的微操作分析 267

5.2.2 指令的时序控制与时序部件 269

5.2.3 组合逻辑控制器设计举例 271

5.3 微程序控制器 274

5.3.1 概述 274

5.3.2 微程序操作控制部件的组成 274

5.3.3 微程序操作控制部件设计举例 275

习题 278

第6章 处理器架构 281

6.1 流水线技术 281

6.1.1 指令流水线 281

6.1.2 运算流水线 283

6.1.3 流水线中的相关冲突 284

6.1.4 流水线中的多发射技术 286

6.1.5 Pentium CPU 288

6.1.6 流水线向量处理机 291

6.2 多处理器系统 295

6.2.1 多计算机系统与多处理器系统 295

6.2.2 SMP架构 296

6.2.3 多处理器操作系统 299

6.3 多线程处理器 300

6.3.1 多线程处理器架构的提出 300

6.3.2 同时多线程技术 302

6.3.3 超线程处理器 303

6.4 多核处理器 307

6.4.1 多核处理器及其特点 307

6.4.2 多核＋多线程——CMT技术 308

6.5 关于处理器并行性开发的讨论 309

6.5.1 并行性及其级别 309

6.5.2 基于并行性的处理器体系Flynn分类 310

6.5.3 处理器并行性开发的思路和途径 312

习题 314

第7章 未来计算机展望 316

7.1 数据流计算机 316

7.1.1 从控制流驱动到数据流驱动 316

7.1.2 数据流程图及其操作规则 317

7.1.3 数据流计算机指令的组成与执行过程 318

7.1.4 静态数据流计算机与动态数据流计算机 318

7.2 归约机 320

7.2.1 需求驱动 320

7.2.2 FFP归约机结构 321

7.2.3 FFP工作过程 321

7.3 智能计算机 322

7.3.1 智能计算机及其性能特点 322

7.3.2 智能计算机的一般结构 323

7.3.3 智能计算机的解题过程 325

7.4 神经网络计算机 325

7.4.1 神经元与神经网络 325

7.4.2 人工神经网络 327

7.4.3 神经网络计算机的实现技术 329

7.5 基于非电子器件的计算机展望 330

7.5.1 关于摩尔定律寿命的讨论 330

7.5.2 纳米电子器件 331

7.5.3 量子计算机 333

7.5.4 光学计算机 335

7.5.5 超导技术 337

7.5.6 生物计算机 338

7.5 习题 340

附录A 国内外常用二进制逻辑元件图形符号对照图 341

参考文献 343