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　计算机的发展与应用 1

1.1.1 计算机的产生 1

1.1.2　计算机的发展 2

1.1.3　微型计算机的产生与发展 2

1.1.4　计算机的应用 3

1.1.5 计算机的未来展望 4

1.2　计算机的基本组成 5

1.2.1 计算机软、硬件的概念 5

1.2.2　计算机硬件的基本组成 5

1.2.3　指令与软件 7

1.2.4 计算机的工作过程 7

1.3　计算机系统简介 10

1.3.1　计算机系统的层次结构 10

1.3.2 计算机组成与计算机体系结构 11

1.4 计算机主要性能指标 12

1.4.1　CPU的相关指标 12

1.4.2　存储器的相关指标 13

1.4.3　计算机系统的相关指标 14

本章小结 15

习题1 16

第2章　计算机逻辑部件基础 18

2.1　数字电路基础 18

2.1.1 半导体材料和晶体二极管简介 18

2.1.2 双极型三极管的结构及其伏安特性 19

2.1.3　MOS管的结构及其工作特性 21

2.2　布尔代数与门电路 21

2.2.1 布尔代数 21

2.2.2　基本逻辑运算与复合逻辑运算 22

2.2.3 门电路 23

2.3　组合逻辑电路 23

2.3.1 加法器 24

2.3.2　译码器 25

2.3.3　多路选择器 26

2.4　时序逻辑电路 26

2.4.1　触发器 26

2.4.2　计数器 27

2.5　数字系统设计简介 28

2.5.1　数字系统设计方法 28

2.5.2 可编程逻辑器件简介 29

本章小结 31

习题2 31

第3章　计算机中信息的表示和数值运算 33

3.1　数制与编码 33

3.1.1 进位计数制及其相互转换 33

3.1.2　十进制数的编码 36

3.1.3　字符与字符串编码 37

3.1.4　汉字及其他信息的编码表示 39

3.1.5　校验码 41

3.2　数值数据的表示 45

3.2.1　真值和机器数 45

3.2.2　无符号数和有符号数 46

3.2.3　定点表示和浮点表示 51

3.2.4　IEEE 754标准 54

3.3　定点数的运算 56

3.3.1　移位运算 56

3.3.2　补码加减运算与溢出 58

3.3.3　乘法运算 61

3.3.4　除法运算 69

3.4　浮点数的运算 73

3.4.1　浮点数的加减运算 73

3.4.2　浮点数的乘除运算 75

3.5　算术逻辑单元ALU 76

3.5.1 串行加法器和并行加法器 76

3.5.2　ALU的功能和结构 78

本章小结 80

习题3 81

第4章　存储器层次结构 85

4.1　存储器概述 85

4.1.1　存储器的分类 86

4.1.2　存储器的性能指标 87

4.1.3　存储器的层次化结构 88

4.2　半导体随机存取存储器 89

4.2.1　SRAM存储器 90

4.2.2　DRAM存储器 93

4.3　只读存储器 98

4.4　主存储器与CPU的连接 101

4.5 高性能存储器介绍 106

4.5.1　提高主存性能的措施 106

4.5.2　双口RAM和多模块存储器 108

4.5.3　DRAM技术的发展 109

4.6　高速缓冲存储器 112

4.6.1　程序访问的局部性 112

4.6.2　Cache的基本工作原理 112

4.6.3　Cache与主存的地址映像方式 114

4.6.4　Cache的替换算法与写策略 116

4.6.5　Cache应用举例 117

4.7　虚拟存储器 118

4.7.1 虚拟存储器的基本概念 118

4.7.2　段式虚拟存储器 119

4.7.3　页式虚拟存储器 120

4.7.4　段页式虚拟存储器 121

4.7.5 快表TLB 122

4.8　辅助存储器介绍 123

4.8.1 辅存概述 123

4.8.2　磁记录原理与记录方式 124

4.8.3 硬磁盘存储器与磁盘阵列 125

4.8.4　磁带存储器 129

4.8.5　光盘存储器 130

本章小结 131

习题4 132

第5章　指令系统 137

5.1 指令格式 137

5.1.1　指令的基本格式 137

5.1.2　定长操作码与扩展操作码 139

5.1.3　指令字长 140

5.2　操作数类型和操作类型 141

5.2.1　操作数类型 141

5.2.2　数据在存储器中的存放方式 141

5.2.3　操作类型 142

5.2.4　Pentium机器数据类型和操作类型 143

5.3　指令的寻址方式 145

5.3.1　指令寻址 145

5.3.2　数据寻址 146

5.4　CISC与RISC技术 150

5.4.1　指令系统的发展 150

5.4.2　RISC的特点 151

5.5　指令格式举例 152

5.5.1　设计指令格式应考虑的因素 152

5.5.2　指令格式举例 153

本章小结 158

习题五 158

第6章　CPU的功能与结构 162

6.1 CPU的功能 162

6.2　CPU的基本结构 163

6.2.1　CPU的结构框图 163

6.2.2　CPU的寄存器结构 163

6.2.3　控制单元与中断系统 166

6.2.4　CPU内部数据通路 168

6.3　CPU的外部特性 170

6.3.1　8086的引脚定义 170

6.3.2　80386的引脚定义 171

本章小结 172

习题6 173

第7章　控制单元CU 174

7.1　控制器的功能与组成 174

7.1.1　控制器的功能 174

7.1.2　控制器的组成 175

7.2　指令周期与多级时序系统 176

7.2.1　指令周期的概念 176

7.2.2　多级时序系统 178

7.2.3　多级时序系统举例 179

7.3　指令的执行过程 182

7.4　控制方式 184

7.5　指令流水线 185

7.6　动态流水线的基本概念 191

7.7　超标量的基本概念 192

7.8　CPU举例 196

7.8.1 RISC的CPU结构 196

7.8.2　RISC的编译优化 199

本章小结 199

习题7 200

第8章　控制单元的设计 203

8.1　硬布线控制器设计 203

8.1.1　硬布线控制的基本方法 203

8.1.2 硬布线控制器的组成 204

8.1.3　硬布线控制器的设计 205

8.2　微程序控制器设计 206

8.2.1　微程序设计思想的产生 206

8.2.2　微程序控制的基本原理 207

8.2.3　微指令的编码方式 211

8.2.4　微地址的形成方式 213

8.2.5　微指令格式及执行方式 214

本章小结 216

习题8 217

第9章　系统总线 220

9.1 总线概述 220

9.1.1　总线的基本概念 220

9.1.2　总线的分类 221

9.2　总线的组成与连接方式 223

9.2.1　总线的基本组成 223

9.2.2　总线的基本连接方式 223

9.3　总线特性与性能指标 226

9.3.1 总线特性 226

9.3.2　总线性能指标 226

9.4　总线仲裁与总线操作 228

9.4.1 总线仲裁 228

9.4.2　总线操作 229

9.5　总线标准举例 232

本章小结 235

习题9 236

第10章　输入输出系统 238

10.1　输入输出系统基本概念 238

10.1.1　输入输出系统的发展概况 238

10.1.2　输入输出系统的组成 239

10.1.3　I/O设备与主机的联系方式 239

10.1.4　I/O与主机信息传送的控制方式 240

10.2　外部设备举例 242

10.2.1 输入设备 242

10.2.2　输出设备 244

10.3　I/O接口 245

10.3.1　概述 245

10.3.2　接口的功能和基本结构 246

10.3.3　接口类型 247

10.3.4　I/O端口及其编址 248

10.4　程序查询方式 249

10.4.1　程序查询流程 249

10.4.2　程序查询方式的接口电路 250

10.5　程序中断方式 251

10.5.1 中断的基本概念 251

10.5.2　中断的响应、处理过程 253

10.5.3　多重中断处理 254

10.5.4　程序中断方式的接口电路 255

10.5.5　中断控制器举例 256

10.6　DMA方式 257

10.6.1　DMA方式的特点 258

10.6.2　DMA控制器的功能和组成 259

10.6.3　DMA传送过程 260

10.7　通道方式 261

10.8　外设接口举例 264

本章小结 266

习题10 267

附录1 阵列乘法器与阵列除法器 270

附录2　74181与AM2901 272

附录3　相联存储器 275

附录4　MAX+plus Ⅱ软件 277

附录5　VHDL语言 280

参考文献 284