计算机组成与体系结构 第2版PDF电子书下载

第1章 计算机系统概述 1

1.1计算机系统的基本组成及其层次结构 1

1.2计算机硬件的5个功能部件及其功能 4

1.3计算机系统主要的技术与性能指标 7

1.4计算机的体系结构、组成和实现概述 9

1.5计算机发展进步、分类和拓展应用的进程 10

本章内容小结和学习方法建议 13

习题与思考题 14

第2章 数字电路基础和常用器件 15

2.1数字电路的基本元件 15

2.1.1晶体二极管与三极管 15

2.1.2应用案例 16

2.2数字电路基础及其相关处理方法 18

2.2.1 3种基本逻辑关系 18

2.2.2逻辑函数及其描述方法 21

2.2.3逻辑函数的特性、规则与应用 22

2.3组合逻辑电路及时序逻辑电路 23

2.3.1常用逻辑门器件 23

2.3.2时序逻辑电路 26

2.3.3存储器芯片简介 30

2.3.4几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图 30

2.4现场可编程逻辑器件及其应用 31

2.4.1现场可编程器件概述 31

2.4.2 CPLD和FPGA的编程与应用 34

本章内容小结和学习方法建议 35

习题与思考题 35

第3章 数据表示、运算算法和线路实现 37

3.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识 37

3.1.1数字化信息编码的概念 37

3.1.2二进制编码和码制转换 38

3.1.3检错纠错码 44

3.2数据表示 48

3.2.1逻辑类型数据的表示 48

3.2.2字符类型数据的表示 48

3.2.3多媒体信息编码 51

3.2.4数值类型数据的表示 53

3.3二进制数值数据的编码方案与运算算法 58

3.3.1原码、反码、补码的定义 58

3.3.2补码加、减运算规则和电路实现 62

3.3.3原码一位乘法、除法的实现方案 64

3.3.4实现乘法、除法的其他方案 69

本章内容小结和学习方法建议 74

习题与思考题 75

第4章 运算器部件 77

4.1算术逻辑运算单元的功能设计与线路实现 77

4.2定点运算器 79

4.2.1定点运算器部件的功能、组成与控制概述 79

4.2.2运算器芯片Am2901实例与使用 80

4.2.3 MIPS多指令周期CPU系统的运算器的组成及其功能 84

4.2.4简化TEC-2000计算机的运算器部件的功能、组成与设计 85

4.3浮点运算和浮点运算器 91

4.3.1浮点数的运算规则 91

4.3.2浮点运算器举例 95

本章内容小结和学习方法建议 97

习题与思考题 98

第5章 指令系统和汇编语言程序设计 101

5.1指令格式和指令系统概述 101

5.1.1指令的定义和指令格式 101

5.1.2操作码的组织与编码 102

5.1.3操作数的指定与使用 103

5.1.4指令的分类 104

5.1.5指令周期及其对计算机性能和硬件结构的影响 105

5.2基本寻址方式概述 107

5.3指令系统举例 109

5.3.1 Pentium 计算机的指令系统 110

5.3.2 MIPS32计算机的指令系统 112

5.3.3 PDP-11计算机的指令系统 113

5.3.4 TEC-2000计算机的指令系统 115

5.4 TEC-2000计算机的汇编语言程序设计 118

5.4.1汇编语言及其程序设计中的有关概念 118

5.4.2教学计算机的汇编程序设计举例 120

本章内容小结和学习方法建议 125

习题与思考题 126

第6章 控制器 128

6.1控制器的功能与组成概述 128

6.2硬连线控制器 129

6.2.1硬连线控制器的组成和运行原理简介 130

6.2.2 MIPS32计算机的控制器简介 131

6.2.3 TEC-2000和TH-FPGA计算机控制器概述 136

6.2.4简化TEC-2000的CPU系统的设计 146

6.3微程序控制器部件 157

6.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理 157

6.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计 160

本章内容小结和学习方法建议 163

习题与思考题 164

第7章 多级结构存储器系统和主存储器 168

7.1存储器系统概述 168

7.1.1存储器分类 168

7.1.2存储器系统目标 169

7.1.3多级结构存储器系统 171

7.2主存储器 172

7.2.1主存储器概述 172

7.2.2动态存储器的存储原理 174

7.2.3静态存储器的存储原理 175

7.2.4存储器容量扩展 176

7.3教学计算机的主存储器实例 178

7.4提高主存储器性能的途径 181

本章内容小结和学习方法建议 183

习题与思考题 183

第8章 高速缓冲存储器和虚拟存储器 185

8.1高速缓冲存储器 185

8.1.1 Cache的运行原理 185

8.1.2 Cache的3种映像方式 187

8.1.3 Cache实用中的问题 189

8.2虚拟存储器部件 192

8.2.1虚拟存储器的概念介绍 192

8.2.2段式存储管理 192

8.2.3页式存储管理 193

本章内容小结和学习方法建议 195

习题与思考题 195

第9章 外部存储器设备 198

9.1外存设备概述 198

9.1.1主要技术指标 198

9.1.2磁记录原理与记录方式 199

9.2磁盘设备 201

9.2.1磁记录介质 201

9.2.2磁盘驱动器 202

9.2.3磁盘控制器 203

9.3磁盘阵列 204

9.4光盘设备 207

9.4.1只读光盘 207

9.4.2可刻光盘 208

9.4.3可擦写光盘 210

9.4.4 DVD 210

9.4.5 Blu-Ray 211

本章内容小结和学习方法建议 211

习题与思考题 211

第10章 输入输出设备 212

10.1输入输出设备概述 212

10.2常用的输入设备 213

10.3常用的输出设备 215

10.3.1点阵式输出设备基本原理 215

10.3.2显示器的组成和运行原理 216

10.3.3打印机的组成和运行原理 220

10.3.4计算机终端 223

本章内容小结和学习方法建议 224

习题与思考题 224

第11章 输入输出系统 225

11.1计算机输入输出系统概述 225

11.2计算机总线 226

11.2.1总线概述 226

11.2.2总线结构 228

11.2.3总线宽度 229

11.2.4总线时钟 230

11.2.5总线仲裁 232

11.2.6总线举例 234

11.3输入输出接口 240

11.3.1输入输出接口的功能 240

11.3.2通用可编程接口组成 240

11.3.3输入输出接口举例 241

11.4输入输出方式 244

11.4.1程序直接控制方式 244

11.4.2程序中断传送方式 244

11.4.3直接存储器访问方式 247

11.4.4 I/O通道控制方式 249

11.4.5外围处理机方式 249

本章内容小结和学习方法建议 249

习题与思考题 250

第12章 流水线技术 252

12.1流水线的基本概念 252

12.1.1流水线的概念 252

12.1.2流水线的表示方法 254

12.1.3流水线的特点 255

12.1.4流水线的分类方法 256

12.2流水线的性能指标 259

12.2.1流水线的吞吐率 259

12.2.2流水线的加速比 262

12.2.3流水线的效率 262

12.2.4流水线的最佳段数 263

12.3 DLX指令集与DLX流水线 263

12.3.1 DLX指令集结构介绍 263

12.3.2 DLX的一种简单实现 268

12.3.3 DLX流水线的实现原理 270

12.4流水线中的相关问题 273

12.4.1结构相关 273

12.4.2数据相关 275

12.4.3控制相关 281

12.5指令级并行技术 285

12.5.1基本概念 285

12.5.2多指令发射技术 286

本章内容小结和学习方法建议 289

习题与思考题 289

第13章 并行计算机体系结构 291

13.1并行计算机体系结构概述 291

13.1.1计算机体系结构的发展 291

13.1.2计算机体系结构的分类 292

13.1.3并行计算机体系结构分类 294

13.2并行计算机系统的设计问题 295

13.2.1并行计算机系统的互联网络 295

13.2.2并行计算机系统的性能问题 300

13.2.3并行计算机系统的软件问题 302

13.3 SIMD计算机简介 303

13.3.1阵列处理机 303

13.3.2向量处理机 304

13.4共享内存的多处理机系统 306

13.4.1一致性内存访问的UMA多处理机系统 307

13.4.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统 312

13.4.3基于Cache内存访问的COMA多处理机系统 314

13.5基于消息传递的多计算机系统 314

13.5.1大规模并行处理机 316

13.5.2工作站集群 316

本章内容小结和学习方法建议 317

习题与思考题 318

主要参考书 319