定 價：38 元
叢書名：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材
- 作者：秦磊華 ，等 著
- 出版時間：2011/2/1
- ISBN：9787302240891
- 出 版 社：清華大學出版社
- 中圖法分類：TP301
- 頁碼：395
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《計算機組成原理》主要介紹計算機單機系統(tǒng)的組成原理及內(nèi)部工作機制，包括計算機各大部件的工作原理、設計方法、邏輯實現(xiàn)及互連構成計算機整機的技術�！队嬎銠C組成原理》共分9章，內(nèi)容包括計算機系統(tǒng)概論、計算機中數(shù)據(jù)信息的表示方法、運算方法與運算器設計、存儲系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、控制器的工作原理與設計方法、流水線的基本概念、系統(tǒng)總線技術、輸入輸出設備及其組織結構和工作原理。
《計算機組成原理》綜合了編者多年的教學經(jīng)驗，并借鑒吸收了國內(nèi)外經(jīng)典教材的優(yōu)點。在內(nèi)容選取上，既重點論述了經(jīng)典內(nèi)容，又盡可能與國際先進教材的內(nèi)容接軌，并選取一些反映計算機系統(tǒng)新發(fā)展的部分知識。內(nèi)容充實、思路清晰、概念明確、重點突出、通俗易懂，并附有大量的例題、習題和課外實踐內(nèi)容。
《計算機組成原理》可作為高等學校計算機及相關專業(yè)計算機組成原理課程的教材，也可作為有關專業(yè)研究生或計算機工程技術人員的參考書。
計算機組成原理”(Computer Organization)是計算機類各專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課。主要討論計算機各大功能部件的基本組成原理及其互連構成整機的技術。本課程在計算機學科系列課程中起承上啟下的作用，其先導課程包括“數(shù)字邏輯電路”和“匯編語言程序設計”，后續(xù)課程為“計算機系統(tǒng)結構”和“微機接口技術”。因此，該課程的教學過程中要注重站在計算機硬件系列課程的角度，引導學生如何利用在前導課中所學的基本知識，設計計算機各大功能部件并構成整機系統(tǒng)，同時要為后續(xù)課程的學習奠定堅實的基礎。
本書以層次結構的觀點來描述計算機各主要功能部件及組成原理；以數(shù)據(jù)信息和控制信息的表示、處理為主線來組織全書的內(nèi)容。全書共分9章，第1章為計算機系統(tǒng)概論，簡單介紹計算機系統(tǒng)的軟、硬件組成、計算機系統(tǒng)的多級層次結構以及計算機的性能指標等內(nèi)容；第2章為數(shù)據(jù)信息的表示，主要介紹數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法及信息校驗方法；第3章為信息處理，主要介紹定點數(shù)和浮點數(shù)的四則運算、邏輯運算及運算器的組成和工作原理；第4章講述存儲器系統(tǒng)，主要討論存儲器分級結構的概念、半導體存儲器的工作原理、高速緩沖存儲器(cache)的工作原理、cache和主存之間的各種映射和替換算法、并行存儲器、虛擬存儲器的基本概念以及磁表面存儲器和廉價磁盤冗余陣列RAID等內(nèi)容；第5章論述指令系統(tǒng)，首先介紹了計算機指令系統(tǒng)的基本知識，然后討論了指令系統(tǒng)設計與優(yōu)化的有關問題，最后較詳細地介紹典型RISC處理器的指令實例--MIPS指令系統(tǒng)。第6章講述中央處理器，主要介紹CPU的功能和基本結構、指令執(zhí)行流程、數(shù)據(jù)通路的基本組成與結構、時序控制、微程序控制器和硬布線控制器的基本結構。本章還分別以一個基于總線結構和一個類MIPS的模型機為例，詳細講解數(shù)據(jù)通路的建立以及硬布線控制器和微程序控制器的設計原理和設計方法；第7章為流水線技術，講述流水線的基本概念和性能分析，介紹了流水線中的相關問題及解決方法；第8章介紹總線的基本概念、總線的連接方式、總線的仲裁、總線的定時等基本內(nèi)容，同時還對總線標準的發(fā)展和流行的總線標準進行了分析；第9章講述輸入輸出系統(tǒng)的一些基本知識，主要包括I/O系統(tǒng)的特性、I/O接口的功能與組織結構、常見的幾種輸入輸出方式，并簡要介紹幾種常見輸入輸出設備的工作原理。
本書是編者在總結多年從事計算機組成原理及相關計算機硬件系列課程理論及實踐教學的基礎上，借鑒并吸取國內(nèi)外經(jīng)典教材優(yōu)點編寫而成。在內(nèi)容選取上，既重點論述了經(jīng)典的內(nèi)容，又盡可能與國際先進教材的內(nèi)容接軌，并選取一些反映計算機系統(tǒng)發(fā)展的部分內(nèi)容。在編寫方式上，本書力求去繁求簡，用最簡單的語言來闡述教材的內(nèi)容。全書具有內(nèi)容充實、結構合理、概念清晰、重點突出的優(yōu)點，符合高等學校計算機科學與技術專業(yè)公共核心知識體系與課程中對“計算機組成原理”課程知識點的要求。本書可按層次和模塊化結構組織教學，授課教師可以根據(jù)教學需要及課時的多少，對內(nèi)容進行靈活的取舍。教學課時可以安排為56～72學時。
本書第1, 3, 4, 5, 6, 8, 9等章由秦磊華編寫，第2章及輸入輸出設備的部分內(nèi)容由莫正坤編寫，第7章由吳非編寫。全書由秦磊華主編并修改。在本書的編寫過程中，得到了清華大學出版社、華中科技大學計算機學院及華中科技大學教務處的大力支持與幫助。另外，本書直接或間接地引用了許多國內(nèi)外專家和學者的文獻及著作，在此向他們一并表示衷心的感謝，這些文獻和著作已經(jīng)在參考文獻部分一一列出。
由于計算機技術的不斷發(fā)展，新的思想、概念、技術和實現(xiàn)方法不斷涌現(xiàn)，加之作者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請同行和廣大讀者批評指正。
使用該教材的教師可通過電子郵件（a）索取課程PPT和課后習題參考解答。
作 者2010年12月于華中科技大學
第1章 計算機系統(tǒng)概論
1.1 計算機的發(fā)展與應用
1.1.1 國內(nèi)外計算機發(fā)展概況
1.1.2 摩爾定律
1.1.3 計算機的發(fā)展趨勢
1.1.4 多核處理器
1.1.5 嵌入式計算機
1.1.6 計算機的應用
1.2 計算機系統(tǒng)的組成
1.2.1 計算機硬件系統(tǒng)
1.2.2 計算機軟件系統(tǒng)
1.3 計算機的性能指標和性能評價
1.3.1 基本性能指標
1.3.2 與執(zhí)行時間有關的性能指標
1.3.3 CPU性能公式及其應用
1.3.4 性能測試
1.3.5 計算機系統(tǒng)的可靠性及其評價
1.4 計算機系統(tǒng)的層次結構
1.4.1 計算機系統(tǒng)的層次結構及各層簡介
1.4.2 各層之間的關系
1.4.3 硬件和軟件邏輯功能的等價性
本章小結
習題1
課外實踐
第2章 數(shù)據(jù)信息的表示
2.1 數(shù)據(jù)表示的目的及設計數(shù)據(jù)格式應考慮的因素
2.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示
2.2.1 數(shù)的機器碼表示
2.2.2 數(shù)的定點表示
2.2.3 浮點數(shù)據(jù)表示
2.2.4 十進制數(shù)的二進制編碼與運算
2.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示
2.3.1 字符的表示方法
2.3.2 漢字編碼
2.4 數(shù)據(jù)信息的校驗
2.4.1 碼距與數(shù)據(jù)校驗
2.4.2 奇偶校驗
2.4.3 海明校驗
2.4.4 循環(huán)冗余校驗（CRC）
本章小結
習題2
課外實踐
第3章 運算方法與運算器
3.1 定點補碼加減法運算
3.1.1 補碼加減法運算方法
3.1.2 溢出及檢測
3.1.3 補碼加減法的邏輯實現(xiàn)
3.2 移碼加減運算及實現(xiàn)邏輯
3.3 定點乘法運算
3.3.1 機器數(shù)的移位操作
3.3.2 原碼一位乘法
3.3.3 補碼一位乘法
3.3.4 陣列乘法器
3.4 定點除法運算
3.4.1 原碼一位除法
3.4.2 基于不恢復余數(shù)的補碼一位除法
3.4.3 陣列除法器
3.5 浮點運算
3.5.1 浮點數(shù)加減運算
3.5.2 浮點乘法運算
3.5.3 浮點除法運算
3.6 邏輯運算
3.7 運算器
3.7.1 定點運算器
3.7.2 浮點運算器
3.7.3 基本算術邏輯運算單元的設計
本章小結
習題3
課外實踐
第4章 存儲系統(tǒng)
4.1 存儲器概述
4.1.1 存儲器分類
4.1.2 主存的主要技術指標
4.1.3 主存中數(shù)據(jù)的存放
4.1.4 主存的基本結構和工作過程
4.1.5 存儲系統(tǒng)層次結構
4.2 半導體存儲器
4.2.1 靜態(tài)MOS存儲器（SRAM）
4.2.2 動態(tài)MOS存儲器（DRAM）
4.2.3 只讀存儲器
4.2.4 新型存儲器
4.3 主存的組織及與CPU的連接
4.3.1 存儲器的擴展
4.3.2 存儲器接口
4.4 并行主存系統(tǒng)
4.5 高速緩沖存儲器（CACHE）
4.5.1 程序訪問的局部性原理
4.5.2 CACHE的工作原理
4.5.3 相聯(lián)存儲器
4.5.4 CACHE的地址映射及變換方法
4.5.5 替換算法
4.5.6 CACHE的寫策略
4.5.7 多CACHE結構
4.6 虛擬存儲器
4.6.1 虛擬存儲器的工作原理
4.6.2 虛擬存儲器的地址映射與變換
4.6.3 頁式虛擬存儲器
4.6.4 段式虛擬存儲器
4.6.5 段頁式虛擬存儲器
4.7 存儲保護
4.8 輔助存儲器
4.8.1 磁表面存儲器
4.8.2 光盤存儲器
4.8.3 冗余磁盤陣列
本章小結
習題4
課外實踐
第5章 指令系統(tǒng)
5.1 指令系統(tǒng)概述
5.2 指令格式
5.2.1 操作碼
5.2.2 地址碼
5.2.3 關于指令長度的有關概念
5.3 指令和操作數(shù)的尋址方式
5.3.1 指令的尋址方式
5.3.2 操作數(shù)尋址方式
5.3.3 尋址方式舉例
5.4 指令系統(tǒng)類型
5.5 指令格式設計及優(yōu)化
5.5.1 指令格式的設計
5.5.2 指令格式的優(yōu)化
5.6 CISC和RISC的基本概念
5.6.1 復雜指令系統(tǒng)計算機（CISC）
5.6.2 精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC）
5.7 指令系統(tǒng)舉例
5.7.1 80886指令系統(tǒng)
5.7.2 PENTIUMⅱ指令系統(tǒng)
5.7.3 MIPS指令系統(tǒng)
本章小結
習題5
課外實踐
第6章 中央處理器
6.1 中央處理器的功能與組成
6.1.1 中央處理器的功能
6.1.2 中央處理器的組成
6.2 指令周期
6.2.1 指令執(zhí)行的一般流程
6.2.2 指令周期的基本概念
6.2.3 寄存器級傳送語言RTL
6.3 數(shù)據(jù)通路的構成及指令操作流程
6.3.1 基于單總線結構的數(shù)據(jù)通路
6.3.2 基于專用通路結構的數(shù)據(jù)通路
6.4 時序與控制
6.4.1 中央處理器的時序
6.4.2 控制方式
6.5 微程序控制器
6.5.1 微程序控制的基本概念
6.5.2 微程序控制器組成原理
6.5.3 微指令及其編碼方法
6.5.4 微程序設計舉例
6.6 硬布線控制器
6.6.1 硬布線控制器的模型
6.6.2 硬布線控制器的設計舉例
6.7 中央處理器舉例
本章小結
習題6
課外實踐
第7章 流水線技術概述
7.1 流水線的基本概念
7.2 流水線的分類
7.3 流水線的性能分析
7.4 流水線的性能分析舉例
7.5 流水線中的相關和沖突問題
7.5.1 經(jīng)典5段MIPS指令流水線
7.5.2 流水線的沖突和相關
7.6 指令級高度并行技術
本章小結
習題7
課外實踐
第8章 系統(tǒng)總線
8.1 總線基本概念
8.1.1 總線的分類
8.1 。2總線的特性
8.1.3 三態(tài)門與總線
8.1.4 總線事務類型
8.1.5 信號線的類型
8.1.6 總線性能指標
8.2 總線的連接方式
8.3 總線的仲裁方法
8.4 總線的定時方式
8.5 總線的信息傳送
8.6 總線標準
8.6.1 總線發(fā)展概述
8.6.2 幾種典型的流行總線標準
本章小結
習題8
課外實踐
第9章 輸入輸出系統(tǒng)
9.1 輸入輸出特性
9.2 IO接口
9.2.1 IO接口的功能
9.2.2 IO接口的結構
9.2.3 接口的分類
9.2.4 IO的連接方式
9.2.5 IO設備的編址
9.3 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸控制方式概述
9.4 程序查詢控制方式
9.4.1 程序查詢控制方式的接口
9.4.2 設備狀態(tài)寄存器的格式
9.4.3 程序查詢方式數(shù)據(jù)輸入輸出流程
9.5 程序中斷控制方式
9.5.1 中斷的概念
9.5.2 中斷請求的建立與傳送
9.5.3 中斷響應
9.5.4 中斷源識別以及獲得中斷服務程序人口地址的方法
9.5.5 中斷處理流程
9.6 DMA方式
9.6.1 DMA的基本概念
9.6.2 DMA傳送方式
9.6.3 DMA操作過程
9.6.4 DMA控制器的基本組成
9.6.5 選擇型和多路型DMA控制器
9.7 通道方式
9.7.1 通道概念
9.7.2 通道的類型
9.7.3 CPU對通道的控制
9.7.4 通道結構的發(fā)展
9.8 輸入輸出設備
9.8.1 輸入輸出設備分類
9.8.2 輸入設備的工作原理
9.8.3 輸出設備
本章小結
習題9
課外實踐
參考文獻
讀者可參考的資源網(wǎng)站
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