计算机组成原理 计算机本科PDF电子书下载

第1章 计算机系统概论 1

1.1 计算机系统的组成 1

1.1.1 计算机的硬件系统 1

1.1.2 计算机的软件系统 3

1.1.3 计算机系统的层次结构 4

1.2 计算机的发展、分类及应用 4

1.2.1 计算机的发展 4

1.2.2 计算机的分类 5

1.2.3 计算机的应用 6

1.3 计算机的特点和性能指标 7

1.3.1 计算机的特点 7

1.3.2 计算机的主要性能指标 8

习题与思考题 10

第2章 数据信息表示与指令系统 11

2.1 数据信息表示 11

2.1.1 常用进位计数制及其相互转换 11

2.1.2 带符号数的表示 14

2.1.3 定点数与浮点数 25

2.1.4 字符表示 30

2.2 指令系统基本概念 37

2.2.1 指令格式 37

2.2.2 寻址方式 39

2.2.3 指令类型 44

2.3 精简指令系统（RISC） 47

2.3.1 RISC的产生和发展 47

2.3.2 RISC的指令系统 47

2.3.3 RISC和CISC的比较 49

2.4 指令系统举例 50

2.4.1 PentiumⅡ的指令系统 50

2.4.2 Ultra SPARCⅡ的指令系统 54

习题与思考题 57

第3章 运算方法和运算器 60

3.1 算术逻辑运算基础 60

3.1.1 定点加减运算 60

3.1.2 溢出判别 65

3.1.3 移位 68

3.1.4 十进制运算 69

3.1.5 逻辑运算 71

3.2 算术逻辑运算部件ALU 72

3.2.1 加法单元 72

3.2.2 并行加法器进位链 73

3.2.3 多功能算术逻辑运算部件 76

3.2.4 运算器组织 78

3.3 定点乘法运算 80

3.3.1 原码一位乘 81

3.3.2 补码一位乘 82

3.3.3 补码两位乘 86

3.3.4 阵列乘法器 88

3.4 定点除法运算 89

3.4.1 定点原码除法 89

3.4.2 定点补码除法 92

3.4.3 阵列除法器 95

3.5 浮点算术运算 96

3.5.1 浮点加减运算 96

3.5.2 浮点乘法运算 100

3.5.3 浮点除法运算 103

3.5.4 浮点运算器举例 104

习题与思考题 105

第4章 存储系统 107

4.1 存储系统概述 107

4.1.1 存储器分类 107

4.1.2 存储器的层次结构 108

4.1.3 存储器的技术指标 109

4.2 半导体存储器 109

4.2.1 半导体存储器的分类 109

4.2.2 RAM（随机读写存储器） 110

4.2.3 ROM（只读存储器） 111

4.3 主存储器的组成、控制和设计 112

4.3.1 存储容量的扩展 112

4.3.2 存储器与CPU的连接 114

4.3.3 动态存储器的刷新 115

4.3.4 主存储器的校验 116

4.4 磁表面存储器的存储原理 117

4.4.1 记录介质与磁头 117

4.4.2 读写原理 118

4.4.3 磁记录方式 118

4.4.4 磁表面存储器的校验 119

4.5 高速缓冲存储器 124

4.5.1 原理 124

4.5.2 Cache的设计要素 125

4.5.3 PentiumⅡ的Cache组织 129

4.6 虚拟存储器 130

4.6.1 虚拟存储器概述 130

4.6.2 虚拟存储器的结构 130

4.6.3 两级存储器的技术指标 131

习题与思考题 132

第5章 中央处理器 133

5.1 概述 133

5.1.1 中央处理器的功能和组成 133

5.1.2 时序控制方式 137

5.1.3 控制器分类 139

5.2 指令的执行 139

5.2.1 指令执行分析 139

5.2.2 指令执行周期 141

5.2.3 指令执行流程 141

5.2.4 指令执行的操作控制信号 141

5.3 微程序控制器 142

5.3.1 微程序控制概念 142

5.3.2 微程序编码格式的设计 144

5.3.3 微程序控制器 148

5.3.4 CPU技术简介 149

5.4 CPU模型 151

5.4.1 模型机指令系统设计 151

5.4.2 总体结构与数据通路 152

5.4.3 时序系统与时序控制方式 152

5.4.4 微程序控制器的设计步骤 153

5.4.5 微程序流程图 153

5.4.6 微指令格式 154

5.4.7 微程序编制举例 154

习题与思考题 155

第6章 系统总线 157

6.1 系统总线结构 157

6.1.1 基本概念 157

6.1.2 总线结构 159

6.1.3 总线结构对计算机系统性能的影响 161

6.2 总线的控制方式 161

6.2.1 串行链接方式 161

6.2.2 计数器定时查询方式 162

6.2.3 独立请求方式 163

6.3 总线的通信方式 163

6.3.1 同步通信 163

6.3.2 异步通信 164

6.4 总线的信息传送方式 164

6.4.1 信息的传送方式 164

6.4.2 数据传送方向的控制 165

6.5 常用总线分类 166

6.5.1 系统总线 167

6.5.2 外部总线 167

习题与思考题 168

第7章 输入／输出系统 169

7.1 输入输出系统概述 169

7.1.1 输入输出系统 169

7.1.2 输入输出接口 172

7.2 程序查询方式及其接口 177

7.2.1 程序查询方式 177

7.2.2 程序查询方式接口 178

7.3 程序中断方式 181

7.3.1 中断的基本概念 181

7.3.2 中断请求 182

7.3.3 中断判优 183

7.3.4 中断响应和中断处理 185

7.3.5 多重中断与中断屏蔽 187

7.3.6 中断接口结构 191

7.4 DMA方式 192

7.4.1 DMA方式的基本概念 192

7.4.2 DMA控制器 194

7.4.3 DMA控制器与接口的连接 195

7.4.4 DMA传送操作过程 197

7.5 通道控制方式 199

7.5.1 通道的基本概念 200

7.5.2 通道的类型与结构 201

7.5.3 通道程序 203

7.5.4 通道工作过程 205

习题与思考题 206

第8章 输入输出设备 209

8.1 输入输出设备的特点与分类 209

8.1.1 外围设备 209

8.1.2 输入输出设备的特点 209

8.1.3 输入输出设备的分类 210

8.1.4 外围设备与主机系统的联系 211

8.2 输入设备 211

8.2.1 键盘 211

8.2.2 鼠标 213

8.2.3 扫描仪 214

8.2.4 数码相机 216

8.2.5 数字摄像设备 217

8.3 输出显示设备 217

8.3.1 显示设备分类 218

8.3.2 显示技术中的有关术语 218

8.3.3 字符显示器 219

8.3.4 显示适配器 226

8.4 打印输出设备 228

8.4.1 打印机的分类 228

8.4.2 点阵针式打印机 228

8.4.3 激光打印机 230

8.4.4 喷墨打印机 232

8.5 输入／输出兼用设备 233

8.5.1 声卡 233

8.5.2 视频卡 234

习题与思考题 234

第9章 实验指导 237

9.1 运算器实验 237

9.1.1 8位算术逻辑运算实验 237

9.1.2 带进位控制的8位算术运算实验 241

9.1.3 移位运算实验 243

9.2 存储器与总线实验 245

9.3 微控制器实验 248

9.4 基本模型机设计与实现 254

参考文献 263