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電腦組成原理(微課版第2版高等學校電腦專業核心課名師精品系列教材)

  • 作者：編者:譚志虎|責編:許金霞
  • 出版社：人民郵電
  • ISBN：9787115660626
  • 出版日期：2025/01/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：368
人民幣：RMB 79.8 元      售價：元
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內容大鋼
    本書利用組合邏輯、同步時序邏輯電路設計的相關知識，從邏輯門開始逐步構建運算器、存儲器、數據通路和控制器，最終集成為完整的CPU原型系統，使讀者從設計者的角度理解電腦部件構成及運行的基本原理，掌握軟硬體協同的概念。
    全書共9章，主要內容包括電腦系統概述、數據信息的表示、運算方法與運算器、存儲系統、指令系統、中央處理器、指令流水線、匯流排系統、輸入/輸出系統。
    本書可作為高等學校電腦相關專業「電腦組成原理」課程的教材，也可作為碩士研究生入學考試的參考書，還可作為電腦工程技術人員的參考書。
作者介紹
編者:譚志虎|責編:許金霞
    譚志虎，博士，華中科技大學電腦科學與技術學院教授，副院長，開設有「電腦組成原理」（國家級線上一流課程）、「電腦硬體系統設計」慕課課程，以及「自己動手畫CPU」在線實訓課程。榮獲2019年度高校電腦專業優秀教師、華中科技大學教學名師、寶鋼優秀教師獎、湖北省教學成果一等獎、華中科技大學課堂教學卓越獎和教學質量一等獎等。
目錄
第1章  電腦系統概論
  1.1  電腦發展歷程
    1.1.1  國外電腦發展概況
    1.1.2  摩爾定律
    1.1.3  集成電路工藝發展概況
    1.1.4  我國電腦發展概況
  1.2  電腦系統的組成
    1.2.1  電腦硬體系統
    1.2.2  電腦軟體系統
  1.3  電腦系統的層次結構
    1.3.1  系統層次結構
    1.3.2  各層之間的關係
    1.3.3  軟體和硬體的邏輯功能等價性
  1.4  電腦性能指標和評價
    1.4.1  基本性能指標
    1.4.2  與時間有關的性能指標
    1.4.3  CPU性能公式應用
    1.4.4  性能測試及其工具
  1.5  課程學習的建議
  習題1
  實踐訓練
第2章  數據信息的表示
  2.1  數據表示的作用
  2.2  數值數據的表示
    2.2.1  數的機器碼表示
    2.2.2  定點數表示
    2.2.3  浮點數表示
    2.2.4  十進位編碼
    2.2.5  電腦中的數據類型
  2.3  非數值數據的表示
    2.3.1  字元表示
    2.3.2  漢字編碼
  2.4  數據信息的校驗
    2.4.1  碼距與校驗
    2.4.2  奇偶校驗
    2.4.3  海明校驗
    2.4.4  循環冗余校驗
  習題2
  實踐訓練
第3章  運算方法與運算器
  3.1  電腦中的運算
    3.1.1  C語言中的位運算
    3.1.2  C語言中的邏輯運算
    3.1.3  C語言中的移位運算
    3.1.4  C語言中的算術運算
  3.2  定點加減法運算
    3.2.1  補碼加減法運算方法
    3.2.2  溢出及檢測
    3.2.3  加減法的邏輯實現
  3.3  定點乘法運算

    3.3.1  原碼一位乘法
    3.3.2  補碼一位乘法
    3.3.3  陣列乘法器
    3.3.4  補碼陣列乘法器
    3.3.5  乘法器性能優化
  3.4  定點除法運算
    3.4.1  原碼一位除法
    3.4.2  陣列除法器
  3.5  浮點運算
    3.5.1  浮點加減法運算
    3.5.2  浮點乘法運算
    3.5.3  浮點除法運算
  3.6  運算器
    3.6.1  定點運算器
    3.6.2  浮點運算器
  習題3
  實踐訓練
第4章  存儲系統
  4.1  存儲器概述
    4.1.1  存儲器分類
    4.1.2  存儲器技術指標
    4.1.3  存儲系統層次結構
    4.1.4  主存的基本結構
    4.1.5  主存中數據的存放
  4.2  半導體存儲器
    4.2.1  靜態MOS存儲器
    4.2.2  動態MOS存儲器
    4.2.3  只讀存儲器
    4.2.4  DRAM的發展
  4.3  主存的組織及與CPU的連接
    4.3.1  存儲器與CPU的連接
    4.3.2  存儲器的擴展
  4.4  並行主存系統
  4.5  高速緩衝存儲器
    4.5.1  cache工作原理
    4.5.2  程序局部性
    4.5.3  cache的基本概念
    4.5.4  cache讀、寫流程與關鍵技術
    4.5.5  相聯存儲器
    4.5.6  地址映射
    4.5.7  替換演算法
    4.5.8  寫入策略
    4.5.9  cache應用
  4.6  虛擬存儲器
    4.6.1  虛擬存儲器的工作原理
    4.6.2  虛擬存儲器的地址映射與變換
    4.6.3  頁式虛擬存儲器
  習題4
  實踐訓練
第5章  指令系統

  5.1  指令系統概述
  5.2  指令格式
    5.2.1  指令字長度
    5.2.2  指令地址碼
    5.2.3  指令操作碼
  5.3  定址方式
    5.3.1  指令定址方式
    5.3.2  操作數定址方式
  5.4  指令類型
  5.5  指令格式設計
  5.6  CISC和RISC
    5.6.1  複雜指令系統電腦
    5.6.2  精簡指令系統電腦
  5.7  指令系統舉例
    5.7.1  PDP-11指令系統
    5.7.2  Intelx86指令系統
    5.7.3  MIPS指令系統
    5.7.4  RISC-V指令系統
  習題5
  實踐訓練
第6章  中央處理器
  6.1  中央處理器概述
    6.1.1  中央處理器的功能
    6.1.2  中央處理器的組成
  6.2  指令周期
    6.2.1  指令執行的一般流程
    6.2.2  指令周期的基本概念
    6.2.3  寄存器傳送語言
  6.3  數據通路及指令操作流程
    6.3.1  數據通路模型與定時
    6.3.2  單匯流排結構的數據通路
    6.3.3  專用通路結構的數據通路
  6.4  時序與控制
    6.4.1  中央處理器的時序
    6.4.2  控制方式
    6.4.3  時序發生器
  6.5  硬布線控制器
    6.5.1  三級時序硬布線控制器
    6.5.2  三級時序硬布線控制器設計
    6.5.3  現代時序硬布線控制器
    6.5.4  現代時序硬布線控制器設計
  6.6  微程序控制器
    6.6.1  微程序控制的基本概念
    6.6.2  微程序控制器組成原理
    6.6.3  微程序控制器設計
    6.6.4  微指令及其編碼方法
  6.7  異常與中斷處理
    6.7.1  異常與中斷的基本概念
    6.7.2  異常與中斷處理過程
    6.7.3  支持中斷的CPU設計

  習題6
  實踐訓練
第7章  指令流水線
  7.1  流水線概述
    7.1.1  流水線的基本概念
    7.1.2  MIPS指令流水線
    7.1.3  流水線的時空圖表示
  7.2  流水線數據通路
    7.2.1  單周期數據通路流水改造
    7.2.2  流水線中的控制信號及傳遞
    7.2.3  指令在流水線中的執行過程
  7.3  流水線衝突與處理
    7.3.1  流水線衝突
    7.3.2  結構衝突處理
    7.3.3  控制衝突處理
    7.3.4  插入氣泡解決數據衝突
    7.3.5  使用重定向解決數據衝突
    7.3.6  動態分支預測技術
    7.3.7  流水線性能分析
  7.4  流水線的異常與中斷
  7.5  指令級並行技術
  習題7
  實踐訓練
第8章  匯流排系統
  8.1  匯流排概述
    8.1.1  匯流排分類
    8.1.2  匯流排組成
    8.1.3  匯流排標準
    8.1.4  匯流排與三態門
    8.1.5  匯流排性能指標
  8.2  匯流排傳輸機制
    8.2.1  匯流排傳輸過程
    8.2.2  匯流排的信息傳送
    8.2.3  匯流排仲裁
    8.2.4  匯流排定時
  8.3  匯流排結構
    8.3.1  單匯流排結構
    8.3.2  雙匯流排結構
    8.3.3  三匯流排結構
    8.3.4  高性能匯流排結構
  8.4  常用匯流排
    8.4.1  常用片內匯流排
    8.4.2  常用系統匯流排
    8.4.3  常用I/O匯流排
    8.4.4  常用外部匯流排
  習題8
第9章  輸入/輸出系統
  9.1  輸入/輸出設備與特性
  9.2  I/O介面
    9.2.1  I/O介面的功能

    9.2.2  I/O介面的結構
    9.2.3  I/O介面的編址
    9.2.4  I/O介面的軟體
    9.2.5  I/O介面的分類
  9.3  數據傳輸控制方式
  9.4  程序控制方式
    9.4.1  簡單設備程序查詢流程
    9.4.2  複雜設備程序查詢流程
    9.4.3  程序查詢特點
  9.5  程序中斷控制方式
    9.5.1  中斷的基本概念
    9.5.2  中斷請求
    9.5.3  中斷響應
    9.5.4  中斷識別
    9.5.5  中斷處理
  9.6  DMA方式
    9.6.1  DMA的基本概念
    9.6.2  內存爭用問題
    9.6.3  DMA控制器
    9.6.4  DMA傳輸流程
  9.7  通道方式
    9.7.1  通道的基本概念
    9.7.2  通道的類型
    9.7.3  CPU對通道的控制
    9.7.4  通道結構的發展
  9.8  常見I/O設備
    9.8.1  鍵盤
    9.8.2  滑鼠
    9.8.3  印表機
    9.8.4  顯示器
    9.8.5  硬碟存儲器
    9.8.6  磁碟陣列
    9.8.7  光碟存儲器
  習題9
  實踐訓練
參考文獻

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