计算机组成与设计PDF电子书下载

1 数字系统及其设计 1

1.1 数字逻辑与数字电路 1

1.1.1 逻辑代数的基本知识 2

1.1.2 常见的门电路 5

1.2 数字系统基础 18

1.2.1 数字系统的表示 18

1.2.2 数字系统的实现 19

1.2.3 数字系统中的信号延迟与干扰 25

1.2.4 数字系统的可靠性 28

1.2.5 数字系统的功率消耗 30

1.3 数字系统设计 31

1.3.1 EDA简介 31

1.3.2 硬件描述语言 35

习题1 41

2 计算机系统概论 44

2.1 计算机的基本构成 44

2.1.1 运算器 45

2.1.2 存储器 45

2.1.3 控制器 47

2.1.4 输入／输出设备 48

2.1.5 系统连接 49

2.2 计算机软件概述 50

2.2.1 软件的分类 50

2.2.2 操作系统的概念 51

2.2.3 计算机语言及其编译 53

2.3 计算机系统的历史与发展 56

2.3.1 计算机的发展历史 57

2.3.2 计算机的分类 60

2.3.3 计算机的应用领域 63

习题2 66

3 数据编码 68

3.1 数制的转换 68

3.2 定点数的编码 71

3.2.1 无符号数的编码 71

3.2.2 有符号数的编码 72

3.3 浮点数的编码 76

3.4 文字的编码 81

3.4.1 英文字符的编码 82

3.4.2 汉字的编码 83

3.4.3 十进制数的编码 84

3.5 检错码和纠错码 85

3.5.1 奇偶校验码 86

3.5.2 海明码 87

3.5.3 循环码 91

3.6 图形数据编码 96

习题3 98

4 数据运算与运算器 102

4.1 定点数加减法运算 102

4.1.1 补码加法 102

4.1.2 补码减法 103

4.1.3 溢出概念与检测方法 103

4.1.4 基本的二进制加法／减法器 106

4.2 定点数乘除法运算 109

4.2.1 原码一位乘法 109

4.2.2 补码一位乘法 111

4.2.3 定点数除法运算 115

4.3 逻辑运算 119

4.4 定点运算器的组成结构 121

4.5 浮点数运算和浮点运算器 124

4.5.1 浮点加法和减法 124

4.5.2 浮点乘、除法运算 129

4.6 图形数据运算 131

习题4 137

5 存储系统 139

5.1 存储器芯片简介 139

5.1.1 SRAM芯片的结构和工作原理 139

5.1.2 DRAM芯片的结构和工作原理 143

5.1.3 ROM的结构和原理 150

5.1.4 相联存储器 154

5.2 存储系统的构成 156

5.2.1 位扩展 157

5.2.2 字扩展 159

5.2.3 字位扩展 160

5.3 高速缓冲存储器 162

5.3.1 基本原理 162

5.3.2 地址映像 165

5.3.3 替换策略及更新策略 174

5.4 虚拟存储器 177

5.4.1 页式虚拟存储器 179

5.4.2 段式虚拟存储器 181

5.4.3 段页式虚拟存储器 182

习题5 184

6 指令系统 191

6.1 指令格式和指令编码 191

6.1.1 操作码 192

6.1.2 地址码 194

6.1.3 指令字 195

6.2 操作数的存储及其寻址方式 197

6.2.1 操作数的类型和存储方式 197

6.2.2 数据的寻址方式 200

6.3 指令系统 204

6.3.1 指令系统的设计 204

6.3.2 常见指令类型 205

6.3.3 指令系统设计思想 209

6.3.4 指令系统实例 211

习题6 215

7 控制器 222

7.1 基本概念 222

7.2 指令周期 230

7.2.1 运算指令周期 230

7.2.2 访存指令周期 232

7.2.3 控制指令周期 234

7.3 硬连线控制器 235

7.3.1 指令周期流程图 235

7.3.2 硬连线控制器的设计 237

7.4 微程序控制器 241

7.4.1 微程序和微指令 241

7.4.2 微程序控制器原理 242

7.4.3 微程序的设计 242

7.5 阵列逻辑控制器 249

7.6 指令的流水执行 253

习题7 258

8 系统总线 263

8.1 总线的基本概念 263

8.1.1 总线的分类 263

8.1.2 总线的信息传输方式 265

8.1.3 总线通信的定时方式 268

8.2 总线控制 272

8.2.1 链式查询方式 272

8.2.2 计数器定时查询方式 273

8.2.3 独立请求方式 274

8.3 总线信号传输技术 276

8.4 总线接口 281

8.4.1 串行总线接口 282

8.4.2 并行总线接口 286

习题8 295

9 外围设备 298

9.1 输出设备 298

9.1.1 显示设备 298

9.1.2 打印设备 301

9.2 输入设备 305

9.2.1 文字输入设备 305

9.2.2 图形输入设备 306

9.2.3 图像输入设备 308

9.2.4 音频输入／输出设备 310

9.3 磁盘存储设备 311

9.3.1 磁记录原理与记录方式 311

9.3.2 硬磁盘存储设备 314

9.3.3 磁盘阵列 318

9.4 光盘存储设备 321

9.4.1 光盘的分类 321

9.4.2 光盘的结构 321

9.4.3 信息存储方式 322

9.4.4 光盘驱动器 323

9.4.5 可擦写光盘 324

习题9 325

10 输入／输出系统 328

10.1 基本的输入／输出方式 328

10.1.1 外围设备的寻址 329

10.1.2 外围设备的定时 330

10.1.3 程序查询输入／输出方式 331

10.2 中断 334

10.2.1 中断的基本概念 334

10.2.2 中断响应的过程 335

10.2.3 中断请求与裁决 337

10.2.4 多重中断与中断屏蔽 339

10.2.5 中断的类型与应用 344

10.3 直接存储器访问的输入／输出方式 345

10.3.1 DMA方式的基本概念 345

10.3.2 DMA传送方式 346

10.3.3 基本的DMA接口 347

10.4 通道输入／输出方式 349

10.4.1 通道的类型 350

10.4.2 通道的功能 352

10.4.3 通道工作过程 353

10.4.4 输入／输出接口与总线 354

习题10 369

主要参考文献 371