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電腦組成原理(全國高等學校電腦教育研究會十四五系列教材)

  • 作者：編者:王海瑞//李亞//潘晟旻//朱貴富|責編:謝琛//薛陽|總主編:鄭莉
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302708629
  • 出版日期：2026/03/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：297
人民幣：RMB 65 元      售價：元
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內容大鋼
    本書在培養自主可控人才和推進國產化替代進程的背景下，以建立體系化電腦系統概念為目的，深入介紹了電腦組成5大功能部件的邏輯構成和工作機制。全書共8章，內容涵蓋了電腦概論、數字邏輯基礎和電腦中的數據表示、運算方法與運算器、系統匯流排、存儲系統、指令系統、中央處理器以及輸入/輸出設備。讀者通過閱讀本書，可以掌握電腦組成的核心技術原理，深刻理解自主研發國產化處理器架構及指令系統的重要性、必要性和可行性，為國產化電腦技術的發展和人才培養貢獻力量。本書提供了豐富的硬體設計案例和實驗，有助於讀者系統地掌握電腦組成的理論知識，並提升電腦組成5大部件硬體邏輯電路設計和開發能力。
    本書內容貼近技術發展前沿，體系結構清晰，邏輯縝密，提供了完整的教學及學習資料，適合作為高等院校電腦類專業校本教材，也可供相關領域的研究人員和工程師參考。
作者介紹
編者:王海瑞//李亞//潘晟旻//朱貴富|責編:謝琛//薛陽|總主編:鄭莉
目錄
第1章  電腦概論
  1.1  電腦及其發展
    1.1.1  電腦發展史
    1.1.2  中國電腦發展史
    1.1.3  電腦的分類
    1.1.4  電腦的應用領域
  1.2  馮·諾依曼電腦及系統組成
    1.2.1  馮·諾依曼電腦的特點
    1.2.2  電腦硬體系統
    1.2.3  電腦軟體系統
    1.2.4  電腦硬體與軟體的關係
  1.3  電腦系統的基本概念
    1.3.1  電腦系統中的層次概念
    1.3.2  電腦體系結構
    1.3.3  存儲程序電腦體系結構及其發展
    1.3.4  電腦實現技術及其發展
  1.4  電腦性能評價指標
    1.4.1  機器字長
    1.4.2  存儲容量
    1.4.3  網路帶寬
    1.4.4  運算速度
    1.4.5  兼容性
  課後習題
  參考答案
第2章  數字邏輯基礎和電腦中的數據表示
  2.1  進位記數制及其相互轉換
    2.1.1  進位記數制
    2.1.2  進位制之間的相互轉換
    2.1.3  BCD碼
  2.2  邏輯代數、邏輯函數和門電路基礎
    2.2.1  邏輯代數基礎
    2.2.2  真值表與邏輯函數的標準形式
    2.2.3  邏輯函數的代數化簡方法
    2.2.4  邏輯函數的卡諾圖化簡法
    2.2.5  邏輯門電路
  2.3  組合邏輯電路
    2.3.1  組合電路分析
    2.3.2  組合電路設計
    2.3.3  組合電路的冒險與競爭
  2.4  觸發器
    2.4.1  R-S觸發器
    2.4.2  主從J-K觸發器
    2.4.3  T型觸發器
    2.4.4  維持阻塞D型觸發器
    2.4.5  觸發器應用舉例
  2.5  時序邏輯電路分析與設計
    2.5.1  同步時序電路分析
    2.5.2  同步時序電路設計
    2.5.3  非同步時序電路分析
    2.5.4  非同步時序電路設計

    2.5.5  時序電路的冒險與競爭
  2.6  電腦中數值數據的表示
    2.6.1  真值與機器碼
    2.6.2  原碼表示法
    2.6.3  反碼表示法
    2.6.4  補碼表示法
    2.6.5  移碼表示法
    2.6.6  原碼、反碼、補碼的相互轉換
  2.7  定點數和浮點數
    2.7.1  定點數的表示
    2.7.2  浮點數的表示
    2.7.3  IEEE 754浮點數標準
  2.8  電腦中非數值數據的表示
    2.8.1  ASCII碼
    2.8.2  Unicode碼
    2.8.3  漢字國標碼GB 2312—1980、區位碼
    2.8.4  漢字的內碼、外碼和漢字點陣顯示
    2.8.5  校驗碼
  課後習題
  參考答案
第3章  運算方法與運算器
  3.1  二進位補碼加減法原理及邏輯實現
    3.1.1  補碼加法運算
    3.1.2  補碼減法運算
    3.1.3  二進位溢出判別方法及邏輯實現
  3.2  二進位定點原碼乘法和補碼乘法的邏輯實現
    3.2.1  原碼一位乘法
    3.2.2  原碼兩位乘法
    3.2.3  補碼一位乘法
    3.2.4  補碼兩位乘法
    3.2.5  補碼乘法器的邏輯實現和陣列乘法器
  3.3  二進位定點原碼除法和補碼除法的邏輯實現
    3.3.1  原碼恢復餘數法
    3.3.2  原碼加減交替法
    3.3.3  補碼加減交替法
    3.3.4  補碼除法器邏輯實現和陣列除法器
  3.4  浮點數的運算方法
    3.4.1  浮點加法和減法
    3.4.2  浮點乘法運算
    3.4.3  浮點除法運算
  3.5  運算器電路
    3.5.1  加法器
    3.5.2  減法器
    3.5.3  比較器
    3.5.4  算術邏輯單元
    3.5.5  移位器和循環移位器
  3.6  算術邏輯運算的硬體實現
    3.6.1  74LS181算術邏輯單元的工作原理
    3.6.2  74LS181功能測試
  課後習題

  參考答案
第4章  系統匯流排
  4.1  匯流排的基本概念
  4.2  匯流排的特性及性能指標
    4.2.1  匯流排的特性
    4.2.2  匯流排的性能指標
    4.2.3  匯流排的標準
  4.3  匯流排的結構
    4.3.1  單匯流排結構
    4.3.2  多匯流排結構
    4.3.3  高性能匯流排結構
  4.4  匯流排操作
    4.4.1  匯流排判優控制
    4.4.2  匯流排通信控制
  4.5  目前常用匯流排介紹
    4.5.1  USB匯流排
    4.5.2  FireWire匯流排
    4.5.3  Type-C匯流排
    4.5.4  Apple Lightning匯流排
    4.5.5  Thunderbolt技術
  課後習題
  參考答案
第5章  存儲系統
  5.1  電腦存儲系統的層次結構
    5.1.1  存儲器的層次結構
    5.1.2  存儲器的分類
  5.2  半導體存儲器
    5.2.1  半導體存儲器分類
    5.2.2  6管靜態存儲器的工作原理
    5.2.3  4管動態存儲器的工作原理
    5.2.4  單管動態隨機存儲器的工作原理
    5.2.5  只讀存儲器的工作原理
    5.2.6  存儲器的擴展方式
    5.2.7  存儲器與CPU的連接
    5.2.8  提高訪存速度的措施
  5.3  相聯存儲器
    5.3.1  相聯存儲器的工作原理
    5.3.2  相聯存儲器的操作
  5.4  高速緩存存儲器Cache
    5.4.1  Cache的工作機制
    5.4.2  Cache的映射方法
    5.4.3  Cache的替換演算法
    5.4.4  Cache的回寫策略
  5.5  輔助存儲器
    5.5.1  磁記錄原理和記錄方式
    5.5.2  磁碟設備
    5.5.3  磁碟冗余陣列
    5.5.4  磁帶設備
    5.5.5  光碟設備
    5.5.6  NAND Flash

    5.5.7  SSD存儲器
  課後習題
  參考答案
第6章  指令系統
  6.1  指令系統的發展
  6.2  指令系統的概念及分類
    6.2.1  指令系統的介紹
    6.2.2  指令的分類
  6.3  指令格式
    6.3.1  指令格式設計原則
    6.3.2  指令的基本格式
    6.3.3  指令格式舉例
  6.4  定址方式
    6.4.1  指令定址
    6.4.2  數據定址
  6.5  指令系統的設計
    6.5.1  CISC指令集結構的功能設計
    6.5.2  RISC指令集結構的功能設計
    6.5.3  控制指令功能設計
    6.5.4  指令集格式的設計
  6.6  CISC指令集和RISC指令集比較
  6.7  主流指令集
    6.7.1  X86指令集
    6.7.2  ARM指令集
    6.7.3  RISC-V指令集
  6.8  國產CPU採用的指令集
    6.8.1  LoongArch指令集
    6.8.2  申威指令集
  課後習題
  參考答案
第7章  中央處理器
  7.1  CPU結構和功能
    7.1.1  CPU的功能
    7.1.2  CPU結構框圖
    7.1.3  CPU中的主要寄存器
  7.2  指令周期
    7.2.1  指令周期的基本概念
    7.2.2  非訪問內存指令的指令周期
    7.2.3  直接訪問內存指令的指令周期
    7.2.4  間接訪問內存指令的指令周期
    7.2.5  程序控制指令的指令周期
    7.2.6  用RTL語言表示指令周期
    7.2.7  指令周期的數據流
    7.2.8  典型指令執行過程分析
  7.3  控制器的功能及其設計思路
    7.3.1  控制器的功能及結構框圖
    7.3.2  控制方式及時序部件
    7.3.3  中斷系統
  7.4  組合邏輯控制器的實現方式
  7.5  微程序控制器的工作原理及實現

    7.5.1  微命令和微操作
    7.5.2  微指令和微程序
    7.5.3  微程序控制原理框圖
    7.5.4  微程序設計技術
  7.6  CPU多核的工作原理
    7.6.1  多核CPU所使用的技術
    7.6.2  ARM架構多核CPU的工作原理
    7.6.3  NVIDIA GPU
  7.7  國產化CPU的功能特點
  課後習題
  參考答案
第8章  輸入/輸出設備
  8.1  輸入/輸出系統的功能和構成
    8.1.1  輸入/輸出系統的發展概況
    8.1.2  輸入/輸出系統的組成
  8.2  常用的輸入/輸出設備
    8.2.1  輸入設備
    8.2.2  輸出設備
    8.2.3  其他I/O設備
  8.3  I/O介面
    8.3.1  介面的功能及組成
    8.3.2  介面類型
    8.3.3  I/O埠的編址
  8.4  程序查詢方式
    8.4.1  程序查詢流程
    8.4.2  程序查詢方式的介面電路
  8.5  中斷方式
    8.5.1  中斷的概念
    8.5.2  I/O中斷的產生
    8.5.3  程序中斷方式的介面
    8.5.4  程序中斷工作流程
    8.5.5  中斷服務程序的流程
  8.6  DMA方式
    8.6.1  DMA方式的特點
    8.6.2  DMA介面的功能和組成
    8.6.3  DMA的工作過程
    8.6.4  DMA介面的類型
  課後習題
  參考答案

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