正版新书]计算机组成原理/普通高等教育软件工程“十二五”规划

章  计算机组成概述  1
1.1  计算机的由来  1
1.2  计算机的组成  2
1.2.1  计算机硬件  2
1.2.2  计算机软件  4
1.3  计算机发展历程  5
1.4  计算机的性能指标  9
1.5  计算机的应用  11
1.6  小结  12
习题1  13

第2章  计算机运算方法  15
2.1  数制与编码  15
2.1.1  数制及其转换  15
2.1.2  BCD码  17
2.1.3  校验码  18
2.2  数据的表示方法  21
2.2.1  真值和机器数  22
2.2.2  字符与字符串  22
2.2.3  定点数表示法  25
2.2.4  浮点数表示法  29
2.3  定点数加减法运算  32
2.3.1  运算规则  32
2.3.2  运算实例  33
2.3.3  溢出判断  34
2.4  定点数乘法运算  35
2.4.1  原码一位乘法  35
2.4.2  原码二位乘法  37
2.4.3  补码一位乘法  38
2.4.4  补码二位乘法  40
2.5  定点数除法运算  41
2.5.1  原码一位除法  41
2.5.2  补码一位除法  42
2.6  浮点数算术运算  44
2.6.1  浮点数加减运算  44
2.6.2  浮点数乘除运算  46
2.6.3  浮点运算器  47
2.7  算术逻辑单元  50
2.7.1  算术逻辑单元简介  50
2.7.2  多功能算术逻辑单元  51
2.7.3  运算器  55
2.8  小结  56
习题2  57

第3章  存储器  59
3.1  存储器概述  59
3.1.1  存储器分类  59
3.1.2  存储器主要技术指标  61
3.1.3  存储器层次结构  61
3.2  主存储器  64
3.2.1  半导体只读存储器  64
3.2.2  半导体随机存储器  66
3.2.3  静态MOS存储器  66
3.2.4  动态MOS存储器  70
3.3  主存与CPU的连接  71
3.3.1  连接的意义  71
3.3.2  主存容量的扩展  72
3.3.3  存储芯片的分配与片选  74
3.3.4  存储器与CPU的连接  74
3.4  双口RAM和多模块存储器  75
3.4.1  双端口RAM  75
3.4.2  多模块存储器  76
3.5  高速缓冲存储器  77
3.5.1  高速缓冲存储器的组织与管理  78
3.5.2  地址映像与转换  78
3.5.3  替换策略  81
3.5.4  Cache的一致性问题  83
3.5.5  Cache性能分析  83
3.5.6  相联存储器  84
3.6  虚拟存储器  85
3.6.1  虚拟存储器的基本概念  85
3.6.2  页式虚拟存储器  86
3.6.3  段式虚拟存储器  87
3.6.4  段页式虚拟存储器  87
3.6.5  快表  87
3.7  外部存储器  88
3.7.1  外部存储器简介  88
3.7.2  磁盘存储器  88
3.7.3  光盘存储器  93
3.7.4  磁带  94
3.7.5  其他存储器  95
3.8  小结  96
习题3  96

第4章  中央处理器  99
4.1  中央处理器的结构  100
4.2  指令周期与时序产生器  100
4.2.1  指令周期  100
4.2.2  时序产生器  101
4.3  微程序控制与设计  101
4.3.1  微程序控制简介  101
4.3.2  微指令简介  102
4.3.3  微程序控制器  102
4.3.4  微程序设计  103
4.4  硬布线逻辑控制器  104
4.4.1  硬布线逻辑控制器  104
4.4.2  硬布线逻辑设计  104
4.5  多核处理器  105
4.6  指令执行过程与数据通路  106
4.7  指令流水线与冲突处理  107
4.8  中央处理器的新进展  110
4.8.1  流水线处理器简介  110
4.8.2  超标量处理器简介  110
4.8.3  奔腾处理器简介  110
4.8.4  其他发展  114
4.9  小结  114
习题4  114

第5章  指令系统  118
5.1  指令系统简介  118
5.1.1  指令系统的发展历程  118
5.1.2  指令系统的特点  119
5.1.3  指令系统的性能指标  119
5.2  指令格式  120
5.2.1  指令格式简介  120
5.2.2  操作码  120
5.2.3  地址码  120
5.2.4  指令字长度与扩展方法  122
5.2.5  典型指令格式实例  124
5.3  寻址方式  126
5.3.1  指令寻址  127
5.3.2  数据寻址  128
5.3.3  寻址实例  132
5.4  复杂指令集和精简指令集  135
5.4.1  复杂指令集简介  136
5.4.2  精简指令集简介  136
5.4.3  CISC和RISC的比较  137
5.5  小结  137
习题5  138

第6章  总线  141
6.1  总线的概述  141
6.2  总线的结构和分类  141
6.2.1  总线的结构  141
6.2.2  总线的分类  143
6.2.3  总线的性能指标  144
6.3  总线通信与控制  144
6.3.1  信息的传送方式  144
6.3.2  总线的通信  145
6.3.3  总线的控制  146
6.4  典型的总线  148
6.4.1  ISA和EISA总线  148
6.4.2  PCI和AGP总线  150
6.4.3  USB总线  152
6.4.4  其他类型的总线  152
6.5  小结  153
习题6  153

第7章  输入与输出系统  155
7.1  输入与输出系统简介  155
7.2  程序查询及中断  156
7.2.1  程序查询方式  156
7.2.2  程序中断简介  157
7.2.3  程序中断处理  158
7.3  存储器直接存取方式  159
7.3.1  存储器直接存取的基本概念  159
7.3.2  存储器直接存取的特点  160
7.3.3  存储器直接存取的工作过程  160
7.4  通道方式  161
7.4.1  通道的作用和功能  161
7.4.2  通道的类型  162
7.4.3  通道的工作过程  162
7.4.4  通道方式的发展  163
7.5  输入与输出设备简介  163
7.5.1  输入设备简介  164
7.5.2  输出设备简介  166
7.6  I/O接口  167
7.7  小结  168
习题7  169

附录  172
期末复习题(一)  172
期末复习题(二)  173
期末复习题(三)  175
期末复习题(四)  176
期末复习题(五)  178
期末复习题(六)  179 

5．人工智能 开发一些具有人类某些智能的应用系统，用计算机来模拟人的思维判断、推理等智能活动，使计算机具有自学习适应和逻辑推理的功能，如计算机推理、智能学习系统、专家系统、机器人等，帮助人们学习和完成某些推理工作。 6．多媒体 随着计算机应用的逐步深入，普通用户更多地被计算机的娱乐应用深深吸引住了，在多媒体方面，包括声音、图像、动画和视频，而不再是早期的文本。越来越多的用户除了使用计算机做计算和文字工作，还会用来看电影、听歌和玩游戏等。现在新的趋势是智能手机的广泛应用，这一设备不能简单地认为是普通的通话工具，而该被认为是计算机微型化的结果。 有人会问，如此高性能的计算机与老百姓生活有什么关系呢？从应用的角度看，计算机的应用是潮流，更是财富。以日本和韩国的造船业为例，由于采用先进的计算机技术，这两个国家的造船工人人数从十几万下降到两万多，年造船排水量近千万吨，我同有30万造船1二人，年造船300万吨排水量，效率相差数十倍。在当今时代，制造业拼人力是不行的，一定要靠计算机技术提高产业水平。 在谈到计算机的应用时我们总会提到普及率，这与计算机对社会的影响和贡献有什么必然的联系吗？当然有。简单理解，计算机普及率低说明应用水平落后。计算机在我国的普及率不到10％，而美国是50％以上。从统计上来说，任何一项技术普及率到50％时，才可以说对社会经济生活产生巨大效益。在美国波音公司，飞机从设计到制造，全部是计算机来完成的，整个过程看不到一张图纸。日本的造船也是如此，从船的设计到造完全是无纸化的。计算机的外形也不是我们过去熟悉的样子，对我们生活的影响无处不在。未来计算机不仅具有非凡的记忆功能，而且具有判断能力，真正成为人脑的延伸。但目前的计算机的功能与人脑相比还相差很远。现代计算机虽然“智商”很高，具有人无法相比的计算速度，但“情商”很低。未来的计算机网络就像今天的电网一样，我们一按开关，信息就流进来。 ……