计算机组成与结构（第3版）

目 录
第1章 概述\t1
1.1 计算机的定义和特性\t1
1.1.1 什么是计算机\t1
1.1.2 计算机的特性\t1
1.2 计算机的发展历程\t2
1.2.1 电子计算机的诞生\t2
1.2.2 第一代计算机\t3
1.2.3 第二代计算机\t3
1.2.4 第三代计算机\t3
1.2.5 第四代计算机\t4
1.2.6 新一代计算机\t6
1.2.7 我国计算机的发展\t6
1.3 计算机的组成与结构\t7
1.3.1 计算机系统的层次结构\t7
1.3.2 计算机硬件\t8
1.3.3 计算机软件\t9
1.4 计算机的分类与应用\t11
1.4.1 计算机的分类\t11
1.4.2 计算机应用\t12
习题1\t14
第2章 数据的表示\t15
2.1 数据、信息和媒体\t15
2.1.1 数据\t15
2.1.2 信息\t16
2.1.3 媒体\t16
2.2 数字化信息编码\t16
2.3 数值数据的编码表示\t18
2.3.1 进位计数制及其各进位制数之间的转换\t18
2.3.2 定点与浮点表示\t22
2.3.3 编码系统\t23
2.3.4 无符号数的编码表示\t28
2.3.5 浮点数的编码表示\t28
2.3.6 十进制数的二进制编码表示\t34
2.4 非数值数据的编码表示\t36
2.4.1 逻辑数据\t36
2.4.2 西文字符\t36
2.4.3 汉字字符\t38
2.4.4 多媒体信息\t40
2.5 二进制信息的计量单位\t42
2.6 数据校验码\t43
2.6.1 奇偶校验码\t44
2.6.2 海明校验码\t45
2.6.3 循环冗余校验码\t48
习题2\t51
第3章 运算器与运算方法\t53
3.1 基本组成\t53
3.2 算术与逻辑单元\t54
3.2.1 半加器与全加器\t54
3.2.2 串行进位与并行进位\t55
3.2.3 ALU部件\t58
3.3 定点数加、减法运算\t62
3.3.1 补码定点数加、减法\t62
3.3.2 原码定点数加、减法\t65
3.4 定点数乘法运算\t66
3.4.1 原码一位乘法\t66
3.4.2 原码二位乘法\t69
3.4.3 补码一位乘法\t70
3.4.4 补码二位乘法\t73
3.4.5 阵列乘法器\t74
3.5 定点数除法运算\t75
3.5.1 原码除法运算\t75
3.5.2 补码除法运算\t80
3.5.3 阵列除法器\t82
3.6 浮点数运算\t83
3.6.1 浮点数加、减法运算\t83
3.6.2 浮点数乘、除法运算\t86
3.7 十进制数的加、减法运算\t89
习题3\t92
第4章 存储系统\t94
4.1 存储器概述\t94
4.1.1 存储器的主要性能指标\t94
4.1.2 存储器分类\t94
4.1.3 存储器结构\t95
4.2 半导体读/写存储器\t97
4.2.1 基本存储单元\t97
4.2.2 半导体RAM芯片\t99
4.3 半导体只读存储器\t108
4.3.1 掩模只读存储器（Masked ROM）\t108
4.3.2 可编程ROM（PROM）\t108
4.3.3 可擦除和可编程的ROM（EPROM）\t109
4.3.4 电擦除电改写只读存储器（EEPROM）\t110
4.4 高速缓冲存储器\t110
4.4.1 工作原理\t110
4.4.2 映射方式\t111
4.4.3 替换算法\t113
4.4.4 “Cache—主存”内容的一致性问题\t115
4.4.5 Cache 结构举例\t115
4.5 虚拟存储器\t117
4.5.1 虚拟存储器的功能\t117
4.5.2 虚拟存储器的基本管理方法\t117
4.6 辅助存储器\t121
4.6.1 磁表面存储器\t121
4.6.2 光盘存储器\t128
习题4\t130
第5章 指令系统\t132
5.1 指令格式与指令长度\t132
5.1.1 指令格式\t132
5.1.2 指令长度\t133
5.2 寻址方式\t133
5.3 指令类型\t136
5.4 堆栈和堆栈存取方式\t138
5.5 指令系统举例\t140
5.5.1 IBM 370系列机指令格式\t140
5.5.2 PDP-11小型机指令格式\t141
5.5.3 Pentium机指令系统\t141
5.5.4 PowerPC机指令系统\t143
5.6 CISC与RISC指令\t145
5.7 MMX技术\t146
习题5\t150
第6章 中央处理机组织\t151
6.1 CPU的结构与功能\t151
6.1.1 CPU的组成与操作\t151
6.1.2 CPU时序控制方式\t154
6.1.3 CPU控制流程\t155
6.1.4 控制器的组成\t156
6.1.5 一条完整指令的执行\t157
6.1.6 CPU性能设计\t158
6.1.7 典型CPU举例——Pentium和Power PC微处理器\t162
6.2 组合逻辑控制与PLA控制\t164
6.2.1 组合逻辑控制\t165
6.2.2 PLA控制\t166
6.3 微程序控制\t168
6.3.1 Wilkes微程序控制\t168
6.3.2 基本概念\t169
6.3.3 微指令的格式与编码\t170
6.3.4 微指令地址的生成\t172
6.3.5 微程序设计举例\t173
6.3.6 微程序应用\t176
6.4 微处理器的若干新技术\t177
6.5 新技术应用实例——Core（酷睿）微处理器系列\t179
6.5.1 Core 2微处理器\t179
6.5.2 Core i7/i5/i3系列微处理器\t180
习题6\t182
第7章 总线及总线互连结构\t185
7.1 总线的基本概念\t185
7.1.1 总线的特性和分类\t185
7.1.2 系统总线的组成\t186
7.1.3 总线的数据传输方式\t187
7.2 总线设计的要素\t188
7.2.1 信号线类型\t188
7.2.2 总线裁决\t189
7.2.3 定时方式\t193
7.2.4 总线事务类型\t198
7.2.5 影响总线带宽的因素\t199
7.3 总线接口单元\t200
7.4 总线标准\t200
7.4.1 ISA总线\t201
7.4.2 EISA总线\t202
7.4.3 VL总线（VESA总线）\t202
7.4.4 PCI总线和PCI-X总线\t202
7.4.5 SCSI总线\t209
7.4.6 EIA-232-D总线\t212
7.4.7 USB通用串行总线\t213
7.4.8 IEEE 1394总线\t215
7.4.9 PCI-express总线\t217
7.5 多总线分级结构\t219
7.5.1 单总线结构\t219
7.5.2 双总线结构\t220
7.5.3 三总线结构\t220
7.5.4 多总线分级结构举例\t222
习题7\t225
第8章 输入/输出设备\t227
8.1 输入/输出设备的分类与特点\t227
8.1.1 分类\t227
8.1.2 特点\t228
8.2 输入设备\t228
8.2.1 键盘\t228
8.2.2 鼠标\t229
8.3 打印机\t230
8.3.1 打印机的种类\t230
8.3.2 点阵打印机\t231
8.3.3 激光打印机\t232
8.4 显示器\t234
8.4.1 监视器\t234
8.4.2 光栅扫描显示器工作原理\t236
8.4.3 IBM PC图形显示器\t237
习题8\t238
第9章 输入/输出组织\t239
9.1 I/O接口\t239
9.1.1 I/O接口的功能\t239
9.1.2 I/O接口的结构\t241
9.1.3 I/O接口的分类\t241
9.2 I/O设备的寻址\t242
9.2.1 操作系统在I/O中的作用\t242
9.2.2 I/O端口的编址\t243
9.3 I/O数据传送控制方式\t246
9.3.1 I/O数据传送控制方式的类型\t246
9.3.2 程序直接控制方式\t247
9.4 程序中断方式\t249
9.4.1 中断的概念\t249
9.4.2 中断的分类\t250
9.4.3 中断系统的基本职能和结构\t252
9.4.4 中断过程\t254
9.5 直接存储器存取（DMA）方式\t260
9.5.1 三种DMA方式\t261
9.5.2 DMA接口的结构和功能\t262
9.5.3 DMA操作步骤\t264
9.5.4 DMA与存储器系统\t265
9.6 通道和I/O处理器方式\t266
9.6.1 通道的基本概念\t266
9.6.2 通道的种类\t267
9.6.3 通道程序\t268
9.6.4 I/O处理机\t270
9.7 外部接口\t270
9.7.1 串行接口\t271
9.7.2 并行接口\t274
习题9\t274
第10章 计算机硬件技术的发展\t277
10.1 并行处理\t277
10.1.1 发展历程、分类与应用\t277
10.1.2 阵列机\t278
10.1.3 多处理机系统\t281
10.1.4 分布式系统\t284
10.2 新一代计算机\t285
10.2.1 生物计算机\t286
10.2.2 超导计算机\t287
10.2.3 量子计算机\t288
10.2.4 纳米计算机\t289
10.2.5 光计算机\t290
习题10\t291
参考文献\t292