计算机组成与系统结构(高等学校计算机专业教材精选·计算机原理)
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品牌: 李伯成
基本信息·出版社：清华大学出版社
·页码：428 页
·出版日期：2010年01月
·ISBN：9787302212522
·条形码：9787302212522
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：高等学校计算机专业教材精选·计算机原理
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内容简介《计算机组成与系统结构》的内容包括计算机中数据的表示，基本的运算方法与运算器的构成，中央处理器的指令系统、寻址方式及控制器等基础知识，以及构成计算机的其他组成部件（如总线、存储器、输入输出技术与设备）。书中还用专门的章节描述流水线技术、多处理机系统及如何设计计算机。
《计算机组成与系统结构》内容充实、简明扼要、重点突出，涵盖了计算机组成与结构的基本内容并增加一些新的内容。
《计算机组成与系统结构》可作为高校理工科专业“计算机组成原理”或“计算机组成与系统结构”课程的教科书，也可作为从事计算机行业的一般工程技术人员的参考书。
编辑推荐《计算机组成与系统结构》：高等学校计算机专业教材精选·计算机原理。
目录
第1章 绪论
1.1 计算机的发展史
1.1.1 发展经历
1.1.2 摩尔定律
1.2 计算机的基本组成
1.2.1 硬件系统
1.2.2 软件系统
1.3 计算机的分层组织结构
1.3.1 计算机分层结构形式
1.3.2 计算机系统结构、组成与实现
1.4 计算机的分类及性能描述
1.4.1 计算机的分类
1.4.2 计算机的性能描述
习题
第2章 计算机中的数据表示
2.1 数据编码
2.1.1 数值数据的编码
2.1.2 数据的浮点表示
2.1.3 BCD码
2.2 非数值数据的编码
2.2.1 ASCII码
2.2.2 汉字编码
2.3 检错与纠错编码
2.3.1 奇偶校验码
2.3.2 海明码
2.3.3 循环冗余校验码
习题
第3章 运算方法与运算器
3.1 定点数运算
3.1.1 加减运算
3.1.2 乘法运算
3.1.3 除法运算
3.2 算术逻辑单元
3.2.1 单元电路
3.2.2 算术逻辑单元
3.2.3 运算器的结构
3.3 浮点运算
3.3.1 浮点加减运算
3.3.2 浮点乘除运算
3.3.3 浮点运算的实现
习题
第4章 指令系统
4.1 指令格式
4.1.1 概述
4.1.2 指令信息及格式
4.1.3 指令设计
4.2 寻址方式
4.2.1 主存中数据存储方式
4.2.2 寻址方式
4.3 指令系统
4.3.1 传送指令
4.3.2 算术运算指令
4.3.3 逻辑运算指令
4.3.4 移位及循环移位指令
4.3.5 程序控制指令
4.3.6 处理器控制指令
4.3.7 串操作指令
4.3.8 位操作指令
4.3.9 其他指令
4.4 精减指令集计算机
4.4.1 指令系统的从简到繁
4.4.2 精减指令集计算机的特点
习题
第5章 中央处理器CPU
5.1 CPU的结构
5.1.1 CPU的功能
5.1.2 构成CPU的主要部件
5.2 指令系统设计
5.2.1 设计CPU的寻址方式
5.2.2 指令的设计
5.3 CPU执行指令的过程
5.3.1 指令时序
5.3.2 指令执行过程分析
5.4 CPU的部件设计
5.4.1 熟悉部件的回顾
5.4.2 指令执行的详细说明
5.4.3 组合逻辑控制器设计
5.4.4 微程序控制器设计
习题
第6章 流水线技术
6.1 概述
6.1.1 流水线概述
6.1.2 流水线的分类
6.2 流水线的性能分析
6.2.1 吞吐率
6.2.2 加速比
6.2.3 效率
6.3 流水线中的相关
6.3.1 概述
6.3.2 结构相关
6.3.3 数据相关
6.3.4 控制相关
6.3.5 流水线的中断处理
6.3.6 带成功开销的流水线性能
6.4 指令级并行
6.4.1 指令级并行概述
6.4.2 提高指令级并行的方法
6.5 其他有关技术
6.5.1 超标量处理机
6.5.2 超流水线处理机
6.5.3 超标量超流水线处理机
6.5.4 超长指令字处理机
习题
第7章 存储系统
7.1 存储系统概述
7.1.1 存储系统的层次结构
7.1.2 存储器的分类
7.1.3 存储器的性能指标
7.2 内部存储器(主存储器)
7.2.1 随机读写存储器(RAM)
7.2.2 只读存储器(ROM)
7.2.3 动态读写存储器(DRAM)
7.2.4 主存储器校验
7.2.5 其他存储器
7.3 高速缓冲存储器
7.3.1 工作原理
7.3.2 替换算法
7.3.3 主存-Cache内容的一致性问题
7.3.4 Cache性能分析
7.3.5 Pentium的Cache
7.4 虚拟存储器
7.4.1 虚拟存储器的概念
7.4.2 虚拟存储器的管理
7.4.3 几点说明
7.4.4 Pentium虚拟存储器
习题
第8章 输入输出系统
8.1 总线
8.1.1 概述
8.1.2 总线的信息传送
8.1.3 典型总线介绍
8.2 输入输出基本原理
8.2.1 外部设备
8.2.2 程序控制输入输出技术
8.3 中断方式
8.3.1 中断的基本概念
8.3.2 中断优先级控制
8.4 直接存储器存取
8.4.1 DMA概述
8.4.2 DMA的一般过程
8.5 通道方式
8.5.1 通道方式的特点
8.5.2 通道的类型
8.5.3 通道的发展
……
第9章 多机系统
第10章 基于EDA的计算机设计
参考文献
……[看更多目录]
序言本书是将此前的两门课的教材《计算机组成原理》和《计算机系统结构》的内容整合在一起构成的。原因在于先前的两门课的内容在许多地方是重复的，同时在新的教学计划中所分配的教学时间比较少，分成两门课实施起来困难较大，合成一门课更加适合于教学要求。
本书对基础知识、基本原理、基本概念、构成计算机系统的各个部件及计算机系统进行了详细的阐述。书中首先讲述在计算机中数值及非数值编码；描述了定点及浮点数的算术运算法则及其相应的运算器的构成；阐述计算机中常用指令的构成、寻址方式及指令系统，在此基础上说明控制器的构成方法；结合前面的论述，描述了一个样本处理器经典的设计思路。在描述这些基础内容之后，再介绍构成单处理机计算机系统所涉及的流水线技术、存储系统、总线及输入输出技术、典型的输入输出设备。最后，书中将介绍并行处理及多机系统，还将说明目前及未来计算机及SOC（片上系统或系统芯片）设计的理念及方法等新内容。
本书着重说明计算机组成与系统结构中的基本原理、基本概念和基本方法，以便使读者在学完本书之后，能够建立牢固的基础知识。本书并不注重问题的工程实现的细节，具体工程问题的硬、软件解决方案留待另一门课（微型计算机原理及接口技术）去解决。本书的最后一章介绍了硬件芯片及CPU的设计思路，考虑到将来学生毕业后从设计CPU开始构成计算机的机会是不大的。因此，只要使学生知道有这样的设计CPU的方法就够了。学生将来使用和设计SOC（片上系统或系统芯片）的可能性是很大的，因此，这一部分内容应予以说明或让学生自己阅读。
本书由长安大学信息学院的李钢编写第1、2、7、8章，西安电子科技大学李伯成编写其他章节并负责全书统稿。
在本书的编写过程中，作者努力将基本概念及基本方法阐述清楚，使本书简明扼要，通俗易懂，重点突出。同时，融人作者多年教学中的体会与心得。尽管做了努力，由于水平及时间上的限制，错误不当之处在所难免，敬请读者批评指正。
在本书编写过程中，除了书后的参考资料外，还参考了网上的许多资料，在此一并感谢！
文摘插图：
可见，嵌入式计算机是一种专用计算机，它广泛应用于工业企业、军事装备的测量与控制。这类计算机通常采用系统集成，即利用一些工业控制机各部件的提供商所提供的部件，进行硬件系统和软件系统集成来实现嵌入式计算机。对某些特殊要求的计算机，如要求体积特别小、工作温度特别高、震动特别剧烈等无法进行系统集成时，则需要由设计者从元器件开始设计嵌入式系统或者采用SOC进行嵌入式系统的设计。
（2）按照计算机的用途通用计算机还可分为个人计算机（PC）和服务器。
现在，许多计算机都在联网工作，甚至有人提出网络才是计算机。在联网工作中经常有两种结构：客户机／服务器（C／S）结构和浏览器／服务器（B／S）结构。
网络中，用做客户机或浏览器的多是各种型号的个人计算机，通常它们的性能要低一些，满足用户要求即可。
服务器是用于实现某种服务的。例如，目前常见的有WEB服务器、FTP服务器、MAIL服务器、文件共享服务器、数据库应用服务器、域名服务器、网站的网关服务器、DNS服务器、流媒体服务器等。一般而言，对服务器的性能要求是很高的，但也要根据服务器服务对象的要求来设计。目前高档的服务器是由多达上千个处理器构成集群系统来实现，其速度超过万亿次。也有用性能好一些的PC来充当最简单的服务器的。
3.Flynn分类法
Flynn分类法是按照计算机在执行程序的过程中信息流的特征进行分类的。在程序执行过程中存在三种信息流：
指令流（IS）——机器执行的指令序列，它由存储器流入控制单元（CU）。
数据流（DS）——由指令流所使用的数据，包括输入数据、中间数据和结果。数据在处理单元（PU）中进行处理。
控制流（CS）——指令流进入CU，由CU产生一系列的控制流（信号），在控制流的控制下完成指令的功能。
Flynn将计算机分为4类，如图1.5 所示。
1）单指令流单数据流（SISD）计算机
图1.5 （a）所示的就是单指令流单数据流计算机的示意图。该计算机是由单个控制单元、单个处理单元和单个主存储器组成。每次从存储器取一条指令到控制器，由控制器对指令译码产生控制信号，控制处理单元完成指令规定的功能。这是最简单的一类计算机，本书后面的章节将予以说明。
2）单指令流多数据流（SIMD）计算机
单指令流多数据流（SIMD）计算机的结构示意图如图1.5 （b）所示。它是由一个控制单元、多个处理单元和多个存储器
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