计算机组成原理PDF电子书下载

第一章　概论 1

1.1　计算机发展简史 1

1.2 电子数字计算机的基本组成 3

1.2.1　电子计算机的分类 3

1.2.2　存储程序概念 4

1.2.3　计算机的基本组成 5

1.3　计算机系统的组成 5

1.3.1　硬件与软件 5

1.3.2　计算机系统的层次结构 6

1.3.3　计算机系统的硬件组成 7

1.3.4　计算机系统的软件组成 9

1.4　计算机的特点与性能指标 10

1.4.1　计算机的特点 10

1.4.2　计算机的性能指标 10

1.5　计算机的应用 11

思考题 13

第二章　运算方法和运算器 14

2.1 数的表示 14

2.1.1　带符号数的表示 14

2.1.2　数的定点与浮点表示 16

2.2　定点补码加减法运算 19

2.2.1　补码运算基础 20

2.2.2　变形补码 21

2.2.3　定点补码加法运算 22

2.2.4　定点补码减法运算 23

2.3　定点乘法运算 24

2.3.1　原码一位乘法 24

2.3.2　补码一位乘法 26

2.4　定点除法运算 29

2.4.1　原码一位除法 29

2.4.2　补码一位除法 33

2.5　浮点四则运算 36

2.5.1　浮点加减法运算 36

2.5.2　浮点乘法运算 39

2.5.3　浮点除法运算 39

2.6　算术逻辑运算基本部件 40

2.6.1　二进制加法器 40

2.6.2　串行加法器与并行加法器 42

2.6.3 并行加法器的进位链 43

2.6.4　算术逻辑运算部件 47

习题 51

第三章　指令系统与寻址方式 53

3.1　指令格式 53

3.1.1　指令字长度 53

3.1.2　操作码 54

3.1.3　地址部分 55

3.2　寻址方式 57

3.2.1　立即寻址 57

3.2.2　直接寻址 58

3.2.3　寄存器直接寻址 58

3.2.4　间接寻址 58

3.2.5　寄存器间接寻址 60

3.2.6　变址寻址 60

3.2.7　基址寻址 61

3.2.8　相对寻址 62

3.2.9　基址变址寻址 62

3.2.10　变址间接寻址 63

3.3　指令系统的要求及指令分类 63

3.3.1　对指令系统的要求 63

3.3.2　指令分类及指令功能 64

习题 70

第四章　控制器原理 72

4.1　控制器概述 72

4.1.1　控制器的基本功能及组成 72

4.1.2　控制方式 75

4.1.3　顺序方式与重叠方式 78

4.1.4　控制器的组成方式 80

4.2　中央处理器结构 81

4.2.1　寄存器的设置 81

4.2.2　CPU内部数据通道 82

4.3　单总线结构的操作过程 84

4.3.1　从主存储器中取一个字的信息 84

4.3.2　把一个字写入存储器 85

4.3.3　寄存器间的传送 85

4.3.4　执行算术或逻辑操作 85

4.3.5　寄存器选通 86

4.3.6　指令的执行过程 87

4.4　组合逻辑控制器原理 89

4.4.1 组成概述 89

4.4.2　设计举例 89

4.4.3　PLD控制逻辑 95

4.5　微程序控制的基本概念 100

4.6　微指令的编码方法 103

4.7　微指令地址的形成 105

4.7.1　初始微地址的形成 105

4.7.2　后继微地址的形成 106

4.8　微程序设计 108

4.8.1　微程序流程图 108

4.8.2　微程序设计举例 110

4.9　具有下地址域的微指令 113

4.10　串行和并行微程序设计 118

4.10.1　串行微程序设计 118

4.10.2　并行微程序设计 119

习题 119

第五章　存储系统 121

5.1　概述 121

5.1.1　存储器的分类 121

5.1.2　主存储器的组成及数据传送 122

5.1.3　存储器的主要性能指标 124

5.1.4　存储系统的层次结构 125

5.2　半导体随机存储器 127

5.2.1　半导体存储电路 127

5.2.2　存储器芯片的组织 129

5.2.3　半导体随机存储器 136

5.3　半导体只读存储器 140

5.3.1　ROM和PROM只读存储器 141

5.3.2　可擦除可编程只读存储器（EPROM） 141

5.3.3　电擦除可编程的只读存储器（E2PROM） 142

5.3.4　闪烁存储器 145

5.4　相联存储器 148

5.5　存储器系统组织 149

5.5.1　多模块交叉存储技术 149

5.5.2　双端口存储器 151

5.5.3　高速缓冲存储器 153

5.5.4　虚拟存储器 158

习题 164

第六章　辅助存储器 166

6.1　磁表面存储器原理 166

6.1.1　磁记录原理 166

6.1.2　磁记录方式 167

6.2　磁盘存储器 169

6.2.1　磁盘存储器的分类和基本组成 169

6.2.2　硬磁盘存储器 170

6.2.3　软磁盘存储器 173

6.3　磁带存储器 174

6.4　光盘存储器 176

6.4.1　光盘存储器类型 176

6.4.2　光盘存取原理 176

6.4.3　光盘存储器组成 177

习题 179

第七章　输入输出设备 180

7.1　输入输出设备概述 180

7.2　打印设备 180

7.2.1　概述 180

7.2.2　击打式活字打印机 181

7.2.3　针式打印机 182

7.2.4　激光打印机 186

7.2.5　喷墨式打印机 187

7.3　显示器 188

7.3.1　CRT工作原理 188

7.3.2　字符发生器 190

7.3.3　字符显示器组成 193

7.3.4 IBM PC显示系统 194

7.4　键盘 195

7.4.1　全编码键盘 196

7.4.2　非编码键盘 196

习题 198

第八章　主机与外设的信息交换 199

8.1　总线结构 199

8.1.1　单总线与双总线结构 200

8.1.2　外围设备与主机之间的连接 201

8.1.3　总线举例 202

8.2　接口的基本功能和类型 203

8.2.1　接口的基本功能 203

8.2.2　接口的类型 204

8.3　主机与外围设备间的信息传送方式 205

8.3.1　直接程序传送方式 205

8.3.2　程序中断传送方式 207

8.3.3　直接存储器存取（DMA）传送方式 208

8.3.4　通道控制方式 209

8.4　中断系统 209

8.4.1　中断的基本概念 210

8.4.2　中断的基本类型 211

8.4.3　中断源的建立和中断信号的传递 211

8.4.4　中断的判优排队 213

8.4.5　中断的开放与屏蔽 216

8.4.6　中断响应 217

8.4.7　中断处理 218

8.4.8　外围接口中的中断控制逻辑 220

8.4.9　中断传送过程 221

8.5　直接存储器存取（DMA）方式 223

8.5.1 DMA接口的组成 224

8.5.2 DMA控制器的功能 224

8.5.3 DMA操作步骤 225

8.5.4 DMA传送方式举例——软盘接口 226

8.6 通道控制方式 226

8.6.1 概述 227

8.6.2　通道类型 228

8.6.3　通道控制字 229

8.6.4　通道程序 232

8.6.5　输入输出指令 233

8.6.6　通道的工作过程 234

8.7　单总线异步通信操作和接口 236

8.7.1 单总线异步数据传送过程 236

8.7.2　并行和串行接口 238

习题 241

第九章 计算机硬件结构的发展 243

9.1　流水线组织 243

9.1.1　工作原理 243

9.1.2　流水线中的数据相关、程序转移和中断 244

9.2　并行处理结构 245

9.2.1　并行处理结构的主要形式 245

9.2.2　Transputer并行处理机 246

9.3　精简指令系统计算机——RISC 249

9.3.1 RISC发展和特点 249

9.3.2 RISC的指令系统 249

9.3.3 RISC硬件结构 250

9.3.4 RISC编译系统 252

9.3.5 RISC技术展望 254

思考题 255

附录 图形符号说明 256

参考文献 260