计算机组成原理PDF电子书下载

第1章　概论 1

1.1　计算机的发展史 1

1.1.1　第一代到第四代电子数字计算机的简单回顾 1

1.1.2 第一台通用电子数字计算机诞生的基础和历史背景 3

1.1.3　推动计算机体系结构发展的重要事件 4

1.2　计算机系统的基本组成 6

1.2.1　计算机系统的软硬件概念 6

1.2.2　计算机系统的硬件组成 7

1.2.3　计算机的软件系统 12

1.2.4　计算机系统的层次结构 14

1.3　计算机的性能指标 14

思考题与习题 16

第2章　数据在计算机中的表示 18

2.1　数值数据的表示 18

2.1.1　进位计数制及相互转换 18

2.1.2　数的符号表示 20

2.1.3　数的小数点表示 24

2.1.4　十进制数据表示 34

2.2　非数值数据的表示 35

2.2.1　逻辑数据 35

2.2.2　字符及字符串的表示 35

思考题与习题 39

第3章　计算机的算术运算 42

3.1　算术逻辑单元 42

3.1.1　加法器及其进位结构 42

3.1.2　多功能算术逻辑单元 51

3.2　定点运算 55

3.2.1　定点加减运算 55

3.2.2　定点乘法运算 60

3.2.3　定点除法运算 71

3.3　运算器组织 76

3.3.1　运算器组织 76

3.3.2　位片式运算器AM2901 77

3.4　浮点运算 80

3.4.1　浮点加减运算 80

3.4.2　浮点乘除运算 84

3.4.3　浮点运算所需要的硬件 85

思考题与习题 85

第4章　存储系统 87

4.1 概述 87

4.1.1　存储器的主要技术指标 88

4.1.2　存储器的分类 89

4.1.3　存储系统的层次结构 91

4.1.4　存储体系 93

4.2　主存储器 94

4.2.1　主存储器基本结构与操作 94

4.2.2　半导体随机存储器 98

4.2.3　只读存储器（ROM） 109

4.2.4　多体交叉存储器 112

4.2.5　校验码 113

4.2.6　相联存储器和双口存储器 120

4.3　高速缓冲存储器 121

4.3.1　Cache的工作原理 122

4.3.2　主存-Cache地址映象和地址变换 123

4.3.3　替换算法 126

4.3.4　高速缓存的写策略 128

4.4　虚拟存储器 129

4.4.1　虚拟存储器概论 129

4.4.2　页式虚拟存储器 130

4.4.3　段式及段页式虚拟存储器 132

思考题与习题 135

第5章　指令系统 137

5.1　机器指令 137

5.1.1　机器指令格式 137

5.1.2　操作数类型和存储方式 141

5.1.3　指令的操作类型 143

5.2　寻址方式 146

5.2.1　指令的寻址方式 147

5.2.2　操作数的寻址方式 147

5.2.3　寻址方式举例 151

5.3　指令格式举例 154

5.3.1　Pentium指令格式 154

5.3.2　PowerPC指令格式 155

5.4　RISC技术 156

5.4.1　RISC技术的提出 156

5.4.2　RISC和CISC技术的比较 157

5.4.3　RISC和CISC执行程序所需的时间比较 158

思考题与习题 159

第6章　中央处理器 161

6.1　CPU的功能和组成 161

6.1.1 CPU的功能 161

6.1.2　CPU的组成 161

6.2　时序控制方式与时序系统 163

6.2.1　时序控制方式 163

6.2.2　时序系统 165

6.3　模型机指令的执行过程 167

6.3.1　模型机的数据通路 167

6.3.2　模型机的指令系统 169

6.3.3　模型机的时序系统 170

6.3.4　模型机指令的执行过程 170

6.4　模型机控制器的硬布线设计 178

6.4.1　设计方法 178

6.4.2　模型机组合逻辑控制器框图 181

6.5　模型机控制器的微程序设计 182

6.5.1　微程序控制的基本原理 182

6.5.2　微程序设计技术 185

6.5.3　模型机的微程序设计 195

6.5.4　微程序技术的应用 203

6.6　CPU的流水线技术 205

6.6.1　流水线的基本概念 205

6.6.2　流水线的分类 206

6.6.3　流水线中的主要问题 207

6.6.4　线性流水线的性能 207

6.6.5　高级流水线 208

思考题与习题 208

第7章　总线 213

7.1　总线概述 213

7.1.1　总线的组成 213

7.1.2　总线性能指标 214

7.1.3　总线标准 215

7.2　总线结构 216

7.2.1　总线结构的物理实现 216

7.2.2　多总线结构 216

7.3　总线控制 218

7.3.1 总线仲裁 218

7.3.2　总线通信控制 221

7.4　实用总线标准 224

7.4.1　PCI总线 224

7.4.2　PCI Express总线 228

思考题与习题 230

第8章　外部设备 232

8.1　输出设备 232

8.1.1 打印机 232

8.1.2　显示设备 240

8.2　输入设备 250

8.2.1　键盘 251

8.2.2 鼠标器 253

8.2.3　触摸屏 254

8.3　辅助存储器 255

8.3.1 辅助存储器的种类与技术指标 255

8.3.2　磁记录原理 257

8.3.3　编码方式 260

8.3.4　磁盘存储器 262

8.3.5　RAID（冗余磁盘阵列） 268

8.3.6　磁带存储器 273

8.3.7　光盘存储器 273

思考题与习题 278

第9章　输入输出系统 281

9.1　概述 281

9.1.1　输入输出系统的组成 281

9.1.2　I/O设备与主机的连接方式 281

9.1.3　I/O设备与主机的信息交换方式 283

9.2　I/O接口 284

9.2.1 I/O接口的功能 284

9.2.2　I/O接口的分类 285

9.2.3　I/O接口的基本组成 286

9.2.4　I/O接口举例 287

9.3　程序直接控制方式 292

9.4　程序中断控制方式 293

9.5　DMA（直接存储器访问）方式 307

9.6　I/O通道方式 311

思考题与习题 314

参考文献 317