计算机组成与体系结构 基本原理、设计技术与工程实现 第3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 12

本章内容小结和学习方法建议 15

习题与思考题 15

第2章 数字电路基础和常用器件 17

2.1数字电路的基本元件 17

2.1.1晶体二极管与三极管 17

2.1.2应用案例 19

2.2数字电路基础及其相关处理方法 20

2.2.1 3种基本逻辑关系 20

2.2.2逻辑函数及其描述方法 23

2.2.3逻辑函数的特性、规则与应用 24

2.3组合逻辑电路及时序逻辑电路 25

2.3.1常用逻辑门器件 26

2.3.2时序逻辑电路 29

2.3.3存储器芯片简介 31

2.3.4几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图 32

2.4现场可编程逻辑器件及其应用 34

2.4.1现场可编程器件概述 34

2.4.2 CPLD和FPGA的编程与应用 37

本章内容小结和学习方法建议 37

习题与思考题 37

第3章 数据表示、运算算法和线路实现 39

3.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识 39

3.1.1数字化信息编码的概念 39

3.1.2二进制编码和码制转换 40

3.1.3检错纠错码 45

3.2数据表示 50

3.2.1逻辑类型数据的表示 50

3.2.2字符类型数据的表示 50

3.2.3多媒体信息编码 53

3.2.4数值类型数据的表示 55

3.3二进制数值数据的编码方案与运算算法 60

3.3.1原码、反码、补码的定义 60

3.3.2补码加、减运算规则和电路实现 65

3.3.3原码一位乘法、除法的实现方案 66

3.3.4实现乘法、除法的其他方案 71

本章内容小结和学习方法建议 76

习题与思考题 77

第4章 运算器部件 79

4.1算术逻辑运算单元的功能设计与线路实现 79

4.2定点运算器 81

4.2.1定点运算器部件的功能、组成与控制概述 81

4.2.2设计实现一个简单的原理性8位运算器模型 82

4.2.3运算器芯片Am2901实例与使用 86

4.2.4 MIPS多指令周期CPU系统的运算器的组成及其功能 90

4.3浮点运算和浮点运算器 92

4.3.1浮点数的运算规则 92

4.3.2浮点运算器举例 96

本章内容小结和学习方法建议 98

习题与思考题 99

第5章 指令系统和汇编语言程序设计 102

5.1指令格式和指令系统概述 102

5.1.1指令的定义和指令格式 102

5.1.2操作码的组织与编码 103

5.1.3有关操作数的类型、个数、来源、去向和地址安排 104

5.1.4指令的分类 105

5.1.5指令周期及其对计算机性能和硬件结构的影响 106

5.2基本寻址方式概述 108

5.3指令系统举例 111

5.3.1 Pentium Ⅱ计算机的指令系统 111

5.3.2 MIPS32计算机的指令系统 113

5.3.3 PDP-11计算机的指令系统 114

5.3.4教学计算机的指令系统 116

5.4教学计算机的汇编语言程序设计 120

5.4.1汇编语言及其程序设计中的有关概念 120

5.4.2教学计算机的汇编程序设计举例 121

本章内容小结和学习方法建议 127

习题与思考题 127

第6章 控制器部件 130

6.1控制器的功能与组成概述 130

6.2硬布线控制器 132

6.2.1硬布线控制器的组成和运行原理简介 132

6.2.2 MIPS32计算机的控制器简介 133

6.2.3 TEC_XP_Ⅱ教学计算机的硬布线控制器的设计与实现 139

6.3微程序控制器部件 149

6.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理 150

6.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计 152

6.3.3 TEC-XP-Ⅱ教学计算机的微程序控制器的设计与实现 155

本章内容小结和学习方法建议 161

习题与思考题 162

第7章 多级结构存储器系统和主存储器 166

7.1存储器系统概述 166

7.1.1存储器分类 166

7.1.2存储器系统目标 167

7.1.3多级结构存储器系统 169

7.2主存储器 170

7.2.1主存储器概述 170

7.2.2动态存储器的存储原理 172

7.2.3静态存储器的存储原理 173

7.2.4存储器容量扩展 174

7.3教学计算机的主存储器实例 176

7.4提高主存储器性能的途径 179

本章内容小结和学习方法建议 181

习题与思考题 181

第8章 高速缓冲存储器和虚拟存储器 183

8.1高速缓冲存储器 183

8.1.1 Cache的运行原理 183

8.1.2 Cache的3种映像方式 185

8.1.3 Cache实用中的问题 187

8.2虚拟存储器 190

8.2.1虚拟存储器的概念介绍 190

8.2.2段式存储管理 190

8.2.3页式存储管理 191

本章内容小结和学习方法建议 193

习题与思考题 193

第9章 外部存储器设备 196

9.1外存设备概述 196

9.1.1主要技术指标 196

9.1.2磁记录原理与记录方式 197

9.2磁盘设备 199

9.2.1磁记录介质 199

9.2.2磁盘驱动器 200

9.2.3磁盘控制器 201

9.3磁盘阵列 202

9.4光盘设备 205

9.4.1只读光盘 205

9.4.2可刻光盘 206

9.4.3可擦写光盘 208

9.4.4 DVD 208

9.4.5 Blu-Ray 209

本章内容小结和学习方法建议 209

习题与思考题 209

第10章 输入输出设备 210

10.1输入输出设备概述 210

10.2常用的输入设备 211

10.3常用的输出设备 212

10.3.1点阵式输出设备基本原理 212

10.3.2显示器的组成和运行原理 214

10.3.3打印机的组成和运行原理 217

10.3.4计算机终端 221

本章内容小结和学习方法建议 221

习题与思考题 222

第11章 输入输出系统 223

11.1计算机输入输出系统概述 223

11.2计算机总线 224

11.2.1总线概述 224

11.2.2总线结构 226

11.2.3总线宽度 227

11.2.4总线时钟 228

11.2.5总线仲裁 230

11.2.6总线举例 232

11.3输入输出接口 238

11.3.1输入输出接口的功能 238

11.3.2通用可编程接口组成 239

11.3.3输入输出接口举例 239

11.4输入输出方式 242

11.4.1程序直接控制方式 242

11.4.2程序中断传送方式 243

11.4.3直接存储器访问方式 245

11.4.4 I/O通道控制方式 247

11.4.5外围处理机方式 247

本章内容小结和学习方法建议 247

习题与思考题 248

第12章 流水线技术 250

12.1流水线的基本概念 250

12.1.1流水线的概念 250

12.1.2流水线的表示方法 252

12.1.3流水线的特点 253

12.1.4流水线的分类方法 254

12.2流水线的性能指标 257

12.2.1流水线的吞吐率 257

12.2.2流水线的加速比 260

12.2.3流水线的效率 260

12.2.4流水线的最佳段数 261

12.3 DLX指令集与DLX流水线 261

12.3.1 DLX指令集结构介绍 261

12.3.2 DLX的一种简单实现 266

12.3.3 DLX流水线的实现原理 268

12.4流水线中的相关问题 271

12.4.1结构相关 271

12.4.2数据相关 273

12.4.3控制相关 279

12.5指令级并行技术 284

12.5.1基本概念 284

12.5.2多指令发射技术 284

本章内容小结和学习方法建议 287

习题与思考题 288

第13章 并行计算机体系结构 289

13.1计算机体系结构概述 289

13.1.1计算机体系结构的发展 289

13.1.2计算机体系结构的分类 290

13.1.3并行计算机体系结构分类 292

13.2并行计算机系统的设计问题 293

13.2.1并行计算机系统的互联网络 293

13.2.2并行计算机系统的性能问题 298

13.2.3并行计算机系统的软件问题 300

13.3 SIMD计算机简介 301

13.3.1阵列处理机 301

13.3.2向量处理机 302

13.4共享内存的多处理机系统 304

13.4.1一致性内存访问的UMA多处理机系统 305

13.4.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统 310

13.4.3基于Cache内存访问的COMA多处理机系统 312

13.5基于消息传递的多计算机系统 312

13.5.1大规模并行处理机 314

13.5.2工作站集群 315

本章内容小结和学习方法建议 315

习题与思考题 316

参考文献 317