計算機組成原理第五版白中英（yīng）

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計算機組（zǔ）成原理介紹

本書主要介紹計（jì）算機單機係統的組成（chéng）原（yuán）理（lǐ）及內部工作機製，包（bāo）括計算機（jī）各大部件的工作原理、邏輯實（shí）現（xiàn）、設計方（fāng）法及（jí）其互連構成計算機整機（jī）的技術。全書共分為9 章，其內容包（bāo）括（kuò）：計算機概述、計算機（jī）中數據信息的表示、運算方法與運算器、存儲器係（xì）統、指令係統、控製係（xì）統與cpu、總線技術、i/o設備、i/o係統組織，突出了近幾年（nián）新技術的（de）應用，更具有創新（xīn）性。

本書綜合了（le）作者（zhě）多（duō）年的教學實踐經驗，參考了國內外有關（guān）著作、資料之精（jīng）華，內容充（chōng）實、思路清（qīng）晰、概念明確、重點突出、通俗（sú）易懂，並附（fù）有大量例題與習題。本（běn）書可作為（wéi）計算（suàn）機及相關專業（yè）本科的計算機組成原理（lǐ）課（kè）程的教材，也可作為研（yán）究生入（rù）學考試的複習用書。

*主（zhǔ）要介紹計算機單機（jī）係統的組成原理及內部（bù）工作（zuò）機，內容（róng）充實、思路（lù）清晰、重點（diǎn）突（tū）出。

*編寫時注意內容的實用性與先進性。

*列舉大量題與（yǔ）習題，便於課堂教（jiāo）學與讀（dú）者自學。

*可作為計算機及相（xiàng）關專業本科的教材，也可作為（wéi）研（yán）究生入學考試的（de）參考書。

計算機（jī）組（zǔ）成原理目錄（lù）

第1章 概論（lùn）1

1.1計算（suàn）機的發展曆（lì）史1

1.1.1更新換（huàn）代的計算機硬件1

1.1.2日臻（zhēn）完善的計算機軟件3

1.2計算（suàn）機係統的（de）硬件組成4

1.2.1計算機的功能部件4

1.2.2馮·諾依曼（màn）計算機6

1.3計算機的軟件係統8

1.3.1係統軟件8

1.3.2應用軟（ruǎn）件（jiàn）9

1.4計（jì）算機係統的組織（zhī）結構9

1.4.1硬件（jiàn）與軟件的關（guān）係9

1.4.2計算機係統（tǒng）的多級層次結構9

1.4.3計算機硬件係（xì）統的組織11

1.5計算機的特點和（hé）性能指標14

1.5.1計（jì）算機（jī）的工作特點（diǎn）14

1.5.2計算（suàn）機的性能指標14

1.6計算機的分（fèn）類與應（yīng）用（yòng）16

1.6.1計（jì）算機的（de）分（fèn）類（lèi）16

1.6.2計算（suàn）機的應（yīng）用17

.習題118

第2章 計算機中數據信息的表示21

2.1進（jìn）位計數製（zhì）與數製轉換21

2.2帶符（fú）號數的表示24

2.2.1機器數與（yǔ）真值24

2.2.2原（yuán）碼表示25

2.2.3補碼表示（shì）26

2.2.4反（fǎn）碼表示31

2.2.5移（yí）碼表示33

2.3數的定點（diǎn）表示與（yǔ）浮點（diǎn）表（biǎo）示35

2.3.1定點（diǎn）表示36

2.3.2浮點表示38

2.3.3定（dìng）點表示與浮（fú）點表示的比較44

2.4非數值型數據的表示45

2.4.1邏輯（jí）數——二進製串45

2.4.2字符與字符（fú）串45

2.4.3漢字信息的表示47

2.5十進製數串的表示50

2.6數據校驗碼53

2.6.1碼距與數據校驗碼（mǎ）53

2.6.2奇偶校驗碼54

2.6.3海明校驗碼56

2.6.4循（xún）環冗餘校驗碼（mǎ）61

習題265

第3章（zhāng） 運算方法與運算器70

3.1運（yùn）算器的設計方法70

3.2定點補碼（mǎ）加（jiā）減運算71

3.2.1補碼加減運算的基（jī）礎71

3.2.2溢出判斷與變形（xíng）補（bǔ）碼73

3.2.3算術邏輯運算部件（jiàn）75

3.3定（dìng）點乘法運算78

3.3.1原碼（mǎ）乘法（fǎ）運（yùn）算79

3.3.2補碼乘法運算86

3.3.3快速（sù）乘法運（yùn）算92

3.4定點除法運（yùn）算94

3.4.1原碼（mǎ）除法（fǎ）運算95

3.4.2補碼除法運算100

3.4.3快速除法運算106

3.5浮點四（sì）則運算（suàn）109

3.5.1浮點（diǎn）加減運算109

3.5.2浮點乘除運算114

3.6運算器的組成118

3.6.1定點（diǎn）運算（suàn）器118

3.6.2浮點運（yùn）算器123

3.7十（shí）進製數的加減運算（suàn）方法（fǎ）124

3.7.1一位十進製（zhì）加法（fǎ）器的（de）設計124

3.7.2多位十進（jìn）製整（zhěng）數的加減運算127

3.8邏輯（jí）運（yùn）算和移位操作128

3.8.1邏（luó）輯運算128

3.8.2移位操作129

習題3132

第4章 存儲器係統138

4.1存儲器（qì）概述138

4.1.1存儲（chǔ）器的（de）分（fèn）類138

4.1.2主存（cún）儲器的（de）組成和基本操作（zuò）139

4.1.3存儲器（qì）的主要技術指標141

4.1.4存儲器（qì）係統的層（céng）次結（jié）構142

4.2半導體（tǐ）存（cún）儲器（qì）143

4.2.1半導體存儲器的分類143

4.2.2隨機存取存儲器的結（jié）構及工（gōng）作原理145

4.2.3隻讀存儲（chǔ）器（qì）的結構及工作原理160

4.2.4半導體存儲器的組成161

4.3輔（fǔ）助存儲（chǔ）器165

4.3.1磁表麵（miàn）存儲器的基本原理166

4.3.2磁記錄方式166

4.3.3磁（cí）盤（pán）存儲器169

4.3.4光盤（pán）存（cún）儲（chǔ）器173

4.4高速緩衝存儲器178

4.4.1cache在存儲體係中的（de）地位和作用（yòng）178

4.4.2cache的結構及工作原理179

4.5並（bìng）行存儲係統（tǒng）183

4.5.1單體多（duō）字並行（háng）主存係統183

4.5.2多體交叉存取方式的並（bìng）行主存（cún）係統（tǒng）184

習題4185

第5章（zhāng） 指令係統190

5.1機器（qì）指令190

5.1.1機器指令格式191

5.1.2指令字的長度191

5.1.3指令的（de）地址碼192

5.1.4指令的操作（zuò）碼（mǎ）194

5.2尋址方式197

5.2.1指令的尋址方式197

5.2.2操作數（shù）的尋址方（fāng）式198

5.3指令類型與功（gōng）能209

5.3.1數據傳送（sòng）指令210

5.3.2算（suàn）術邏輯運算指令210

5.3.3移（yí）位操作指令211

5.3.4堆（duī）棧操作指（zhǐ）令211

5.3.5字符串（chuàn）處理（lǐ）指令211

5.3.6程序（xù）控製指令212

5.3.7輸（shū）入輸出（chū）指令214

5.3.8其他指令214

5.4cisc機和risc機指令風（fēng）格215

5.4.1複雜指令係統計算機（jī）cisc215

5.4.2精簡指令係統計算機risc216

5.5指令（lìng）係統舉例217

5.5.1ultra sparc ⅱ的指令係統217

5.5.2pentium ⅱ的指令係統220

習題5224

第6章 控製係統與cpu227

6.1控製（zhì）器概述227

6.1.1指令（lìng）執行的基本步驟227

6.1.2控（kòng）製器的基本功能228

6.1.3控製器的組成（chéng）229

6.1.4控製器的組（zǔ）成方（fāng）式232

6.2控製器的控製方式與時（shí）序係統233

6.2.1控製方式233

6.2.2時（shí）序係統234

6.3cpu的（de）總體結構236

6.3.1寄存器的設置236

6.3.2數據（jù）通路（lù）結構及指令流程（chéng）分析237

6.4模型機的總體（tǐ）結構240

6.4.1模型機的（de）數（shù）據通路240

6.4.2模（mó）型機（jī）的指令（lìng）係統（tǒng）242

6.4.3模型機的時序係統245

6.5組合邏輯控（kòng）製器設計246

6.5.1設計的步驟246

6.5.2模型機的（de）設計247

6.6微程序（xù）控製器設計260

6.6.1微（wēi）程序控製器概述（shù）260

6.6.2微指（zhǐ）令的編譯方法263

6.6.3微程序的順序（xù）控製方式265

6.6.4微指（zhǐ）令的執行（háng）方式271

6.6.5微程序設計方（fāng）法272

6.6.6微程（chéng）序控製（zhì）器設計步驟275

6.6.7舉例： 模（mó）型（xíng）機的（de）微（wēi）程序設計275

6.6.8微（wēi）程序設計技術的應用289

6.7流水線處理技（jì）術291

6.7.1指令（lìng）的執行方（fāng）式291

6.7.2流水（shuǐ）線的分類292

6.7.3線性流水線的性能293

6.7.4流（liú）水線（xiàn）的相關問題295

6.8cpu舉例296

6.8.1intel公司的pentium處理器296

6.8.2sun microsystems公司的（de）sparc係（xì）統300

6.8.3主流cpu的（de）新技術302

習題6304

第7章 總線技術309

7.1總線概（gài）述（shù）309

7.1.1采用總線實現互連的優勢310

7.1.2總線的分（fèn）類310

7.1.3總線標準311

7.1.4總線的性能311

7.2總線的組成與（yǔ）結構312

7.2.1總線的組（zǔ）成312

7.2.2總線的結構（gòu）314

7.3總線（xiàn）的設計與實現315

7.3.1總線（xiàn）的設（shè）計要（yào）素（sù）315

7.3.2總線的實現（xiàn）323

7.4總線與計算機係統324

7.5常用總線舉例328

7.5.1內部（bù）總線（xiàn）328

7.5.2設備總線335

習題7340

第8章（zhāng） i/o設備344

8.1i/o設備概（gài）述344

8.2鍵盤345

8.2.1硬件掃描鍵盤345

8.2.2軟（ruǎn）件掃（sǎo）描鍵盤（pán）347

8.3顯（xiǎn）示設備348

8.3.1常見（jiàn）顯卡標（biāo）準348

8.3.2crt顯（xiǎn）示器349

8.3.3液晶（jīng）顯示器356

8.4打印設備359

8.4.1概述359

8.4.2點陣打印機（jī）361

8.4.3噴（pēn）墨打印機363

8.4.4激光打（dǎ）印機364

習題8368

第9章 i/o係統組織（zhī）370

9.1i/o係統（tǒng）概述370

9.1.1i/o係統需（xū）要解決的主要問題370

9.1.2i/o係統的組成（chéng）371

9.1.3主機與外（wài）圍設備間的連接方式與組織（zhī）管（guǎn）理372

9.1.4i/o信息傳送（sòng）的控製方式373

9.2i/o接（jiē）口373

9.2.1i/o接口（kǒu）的基本功能374

9.2.2i/o接口的（de）分類376

9.3程序（xù）控製（zhì）方（fāng）式378

9.3.1直（zhí）接程（chéng）序（xù）控（kòng）製方式378

9.3.2程序中斷（duàn）傳送方式379

9.4直（zhí）接存儲器訪問（wèn）方式396

9.4.1dma方式（shì）的特點與應用場合397

9.4.2dma傳（chuán）送方式398

9.4.3dma的（de）硬件組織400

9.4.4dma控製器的組成400

9.4.5dma控製方式（shì）下的（de）數據傳送（sòng）過程（chéng）402

9.5i/o通（tōng）道（dào）方（fāng）式404

習題9410

參考（kǎo）文獻416