计算机组成原理

第1章 计算机系统概论 1 1.1 计算机的发展历程 1 1.1.1 计算机的发展简史 1 1.1.2 计算机的应用 7 1.2 计算机系统的基本结构 8 1.2.1 计算机系统 8 1.2.2 计算机的工作过程 17 1.2.3 计算机的主要技术指标 24 思考与练习1 26 第2章 计算机中数据的表示与运算 29 2.1 进位计数制及其转换 29 2.1.1 进位计数制 30 2.1.2 不同数制间的转换 30 2.2 数值型数据的表示方法 34 2.2.1 无符号数 34 2.2.2 有符号数 35 2.3 非数值型数据的表示方法 41 2.3.1 美国标准信息交换码 41 2.3.2 汉字编码 43 2.4 数的定点表示与浮点表示方法 44 2.4.1 数的定点表示 44 2.4.2 数的浮点表示 45 2.4.3 浮点数与定点数的比较 48 2.5 定点运算 51 2.5.1 移位运算 51 2.5.2 加法与减法运算 53 2.5.3 乘法运算 57 2.5.4 除法运算 67 2.6 浮点运算 70 2.6.1 浮点加减法运算 70 2.6.2 浮点乘除法运算 73 思考与练习2 74 第3章 系统总线 80 3.1 总线的基本概念 80 3.2 总线的分类 81 3.2.1 按传输方式分类 81 3.2.2 按连接部件分类 82 3.3 总线特性及性能指标 84 3.3.1 总线特性 84 3.3.2 总线性能指标 84 3.3.3 总线标准 85 3.4 总线结构和总线控制 86 3.4.1 总线结构 86 3.4.2 总线控制 89 思考与练习3 96 第4章 存储器系统 99 4.1 存储器系统概述 99 4.1.1 存储器的分类 99 4.1.2 存储器的层次结构 101 4.2 主存储器 104 4.2.1 概述 104 4.2.2 半导体存储器芯片 108 4.2.3 随机存储器RAM 110 4.2.4 只读存储器ROM 112 4.2.5 存储器与CPU的连接 114 4.3 高速缓冲存储器 120 4.3.1 概述 120 4.3.2 Cache的工作原理 120 4.3.3 Cache与主存地址映射 123 4.4 辅助存储器 126 4.4.1 硬盘 126 4.4.2 光盘 128 4.4.3 U盘 128 思考与练习4 128 第5章 输入/输出系统 133 5.1 输入/输出系统概述 133 5.1.1 输入/输出接口 133 5.1.2 输入/输出系统的数据传送方式 136 5.2 输入/输出设备 143 5.2.1 输入设备 143 5.2.2 输出设备 145 思考与练习5 146 第6章 指令系统 148 6.1 机器指令 148 6.1.1 指令的一般格式 149 6.1.2 指令字长 154 6.2 操作数类型和操作类型 154 6.2.1 操作数类型 154 6.2.2 操作类型 155 6.3 寻址方式 156 6.3.1 指令寻址 156 6.3.2 数据寻址 157 6.4 RISC技术 164 6.4.1 RISC技术的产生和发展 164 6.4.2 RISC的主要特征 165 思考与练习6 166 第7章 CPU系统 169 7.1 CPU的结构与功能 169 7.1.1 CPU的结构 169 7.1.2 CPU的功能 171 7.1.3 CPU中的寄存器 171 7.2 指令周期 174 7.3 指令流水 175 7.3.1 指令流水的原理 176 7.3.2 影响流水线性能的因素 179 7.3.3 提升CPU性能的新技术 180 7.4 中断系统 183 7.4.1 概述 183 7.4.2 中断请求标记和中断判优逻辑 184 7.4.3 中断服务程序入口地址的形成 184 7.4.4 中断响应过程 186 7.4.5 保护现场与恢复现场 186 思考与练习7 187 第8章 控制器的组成与实现 189 8.1 控制器的基本功能 189 8.1.1 微操作命令的分析 189 8.1.2 控制单元的外特性 193 8.1.3 控制信号举例 194 8.1.4 多级时序系统 196 8.2 控制单元的设计 200 8.2.1 组合逻辑设计概述 200 8.2.2 组合逻辑设计步骤 203 8.2.3 微程序的设计思想 205 8.2.4 微指令的编码方式和序列地址的形成 209 8.2.5 微指令格式 213 8.2.6 微程序设计举例 216 思考与练习8 227 附录 本书中常用的英文缩写 231 参考文献 232