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電腦系統基礎與實踐(電腦科學與技術微課版面向新工科專業建設電腦系列教材)

  • 作者：編者:申兆岩//賈智平//王毅|責編:白立軍//薛陽|總主編:張堯學
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302628477
  • 出版日期：2023/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：326
人民幣：RMB 69 元      售價：元
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內容大鋼
    本書從系統的角度出發，結合龍芯處理器及Loongnix系統的相關實例，從軟體和硬體兩個方面對電腦系統進行由硬到軟、自底向上的介紹，目的是幫助讀者掌握完整的電腦系統層次結構，了解電腦相關技術概念，掌握電腦系統的相關知識。
    本書分為基礎部分與實踐部分。基礎部分主要介紹了電腦系統相關的基本概念、組合電路與時序電路、處理器體系結構、程序的載入與運行、數據的機器級表示和運算、層次化結構存儲、異常控制流；實踐部分則主要介紹了龍芯實驗平台的軟硬體環境、文件讀寫及加解密實驗、二進位炸彈拆除實驗、簡單的電腦模擬器實驗與LoongArch五級流水線模擬器中的Cache實驗。
    本書可作為高等院校電腦及相關專業「電腦系統原理」課程的教材，也可供從事電腦工作的工程技術人員參考。
作者介紹
編者:申兆岩//賈智平//王毅|責編:白立軍//薛陽|總主編:張堯學
目錄
第1章  電腦系統概述
  1.1  電腦系統的定義和類別
    1.1.1  電腦系統的定義
    1.1.2  電腦系統的類別
  1.2  電腦系統中的抽象層次
    1.2.1  電腦系統層次結構
    1.2.2  電腦系統的不同用戶
    1.2.3  馮·諾依曼架構
    1.2.4  程序的編譯及執行過程
  1.3  電腦性能
    1.3.1  性能的指標和度量
    1.3.2  CPU性能
    1.3.3  指令性能
    1.3.4  實例：處理器性能評測
  小結
  習題
第2章  組合電路與時序電路
  2.1  組合電路
    2.1.1  真值表
    2.1.2  布爾代數
    2.1.3  邏輯圖
    2.1.4  組合電路分析
  2.2  時序電路
    2.2.1  SR鎖存器
    2.2.2  觸發器的觸發方式
    2.2.3  觸發器的邏輯功能
  2.3  電腦子系統
    2.3.1  CPU子系統
    2.3.2  匯流排
    2.3.3  內存子系統
  小結
  習題
第3章  處理器體系結構
  3.1  指令集體系結構
    3.1.1  精簡指令集與複雜指令集
    3.1.2  二進位翻譯
  3.2  LoongArch指令系統概述
    3.2.1  LoongArch指令的編碼與彙編助記格式
    3.2.2  LoongArch的寄存器組
    3.2.3  LoongArch的定址方式
  3.3  LoongArch32指令集
    3.3.1  數據處理指令
    3.3.2  轉移指令
    3.3.3  訪存指令
    3.3.4  柵障指令
    3.3.5  浮點處理指令
    3.3.6  特權指令
    3.3.7  其他雜項指令
  3.4  彙編語言源程序格式
    3.4.1  彙編語言程序的結構

    3.4.2  彙編語言的行構成
    3.4.3  偽指令
    3.4.4  宏指令
  3.5  彙編語言機器級表示
    3.5.1  過程調用的機器級表示
    3.5.2  選擇語句的機器級表示
    3.5.3  循環結構的機器級表示
  小結
  習題
第4章  程序的載入與運行
  4.1  可執行目標文件的生成
    4.1.1  編譯
    4.1.2  彙編
    4.1.3  鏈接
  4.2  可執行目標文件的運行
    4.2.1  載入
    4.2.2  程序執行過程
    4.2.3  指令執行介紹
  4.3  流水線技術
    4.3.1  流水線方式
    4.3.2  指令流水線
    4.3.3  流水線存在的問題
    4.3.4  流水線與異常處理
    4.3.5  流水線優化技術
  小結
  習題
第5章  數據的機器級表示和運算
  5.1  數據類型及編碼方式概述
    5.1.1  數值數據及其編碼方式
    5.1.2  非數值數據及其編碼方式
    5.1.3  進位記數制
  5.2  整數的表示
    5.2.1  無符號數編碼
    5.2.2  有符號數編碼
  5.3  整數運算
    5.3.1  移位運算
    5.3.2  加減法運算
    5.3.3  乘法運算
    5.3.4  除法運算
  5.4  浮點數表示與運算
    5.4.1  浮點表示法
    5.4.2  浮點數計算
  小結
  習題
第6章  層次化結構存儲
  6.1  存儲技術
    6.1.1  存儲器
    6.1.2  存儲技術發展趨勢
  6.2  局部性原理與層次化存儲結構
    6.2.1  局部性

    6.2.2  存儲器層次結構
  6.3  高速緩衝存儲器
    6.3.1  Cache的基本工作原理
    6.3.2  Cache主存地址映射
    6.3.3  Cache替換策略
    6.3.4  Cache寫策略
    6.3.5  Cache存儲器的性能分析
    6.3.6  Cache與程序性能
  6.4  虛擬存儲器
    6.4.1  虛擬存儲器概述
    6.4.2  頁式存儲管理
    6.4.3  段式虛擬存儲管理
    6.4.4  段頁式存儲管理
  6.5  外部存儲器
    6.5.1  磁碟存儲器
    6.5.2  快閃記憶體存儲器
    6.5.3  新型非易失性存儲器
  6.6  I/O系統
    6.6.1  I/O系統的定義與組成
    6.6.2  I/O軟硬體層次結構
    6.6.3  Linux中的I/O棧
  小結
  習題
第7章  異常控制流
  7.1  進程
    7.1.1  進程的概念
    7.1.2  進程的邏輯控制流
    7.1.3  進程的私有地址空間
    7.1.4  進程的上下文切換
    7.1.5  進程的控制
  7.2  異常和中斷的概念
    7.2.1  基本概念
    7.2.2  異常
    7.2.3  中斷
  7.3  異常和中斷的響應過程
  7.4  LoongArch指令系統中的異常和中斷
    7.4.1  相關控制狀態寄存器
    7.4.2  異常的處理
    7.4.3  中斷的處理
  小結
  習題
第8章  實踐部分
  8.1  龍芯平台初探
    8.1.1  實驗背景
    8.1.2  實驗目的
    8.1.3  實驗要求
    8.1.4  實驗步驟
  8.2  文件讀寫及加解密
    8.2.1  實驗背景
    8.2.2  實驗目的

    8.2.3  實驗要求
    8.2.4  實驗步驟
  8.3  二進位炸彈拆除
    8.3.1  實驗背景
    8.3.2  實驗目的
    8.3.3  實驗要求
    8.3.4  實驗步驟
  8.4  簡單的電腦模擬器
    8.4.1  實驗背景
    8.4.2  實驗目的
    8.4.3  實驗要求
    8.4.4  實驗步驟
  8.5  設計LoongArch五級流水線模擬器中的Cache
    8.5.1  實驗背景
    8.5.2  實驗目的
    8.5.3  實驗要求
    8.5.4  實驗步驟
參考文獻

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