計(jì)算(suàn)機(jī)組成原理(lǐ)

ISBN：9787566135445

作(zuò)　　者：闫攀、張貝鋒、徐天印

定　　價：49.80 元

出版社：哈爾濱工(gōng)程大(dà)學出版社

使用(yòng)層次：通(tōng)用(yò₩✘÷‌ng)

出版/修訂日(rì)期：2022-06-01

課件(jiàn) 樣章(zhāng)

更多(duō) >>

圖書(shū)簡介

TOP +

本書(shū)著(zhe)眼于當前計(jì)算(suàn)機(jī)設計(jì)中最∏γ基本的(de)概念，重點講授了(le)各類型計(jì)算(suàn)機♦→(jī)系統的(de)組成和(hé)設計(jì)原理(lǐ)$♠，使學生(shēng)對(duì)相(xλδiàng)關知(zhī)識的(de)掌握更透徹，為(wèi)理(lǐ)論教學提供了(le)強•©σ∏支撐。本書(shū)內(nèi)容共分(fēn)10章(zhāng)&≥，具體(tǐ)內(nèi)容包括計(jì)算(suàn)機(jī)系統概論、計(jì)算(su ★àn)機(jī)中信息的(de)表示、數(shù)值的(de)機(jī)器(qì‌α)運算(suàn)、指令系統、存儲子(zǐ)系統、CPU子γ≥α (zǐ)系統、外(wài)圍設備、總線系統、操作(zuò)系統、并 ∑≤行(xíng)體(tǐ)系結構，全面系統地(dì)介紹λ ≥了(le)計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)基本組成、基本原理(lǐ)和(hé)基本分↑§ (fēn)析方法，能(néng)夠幫助學生(shēng)快(kuài)速強化γ♣(huà)計(jì)算(suàn)機(jī)系統能(nén₹×≠↓g)力。

本書(shū)既可(kě)作(zuò)為(wèi)應用(÷✘yòng)型本科(kē)、職業(yè)院校(x÷Ω¥iào)的(de)教材，也(yě)可(kě)作(zuβ≈ò)為(wèi)廣大(dà)技(jì)術(shù)人(r≠&£én)員(yuán)和(hé)自(zì)學者的(de)參考用(yòng)書(shū↔∞)。

圖書(shū)目錄

TOP +

第1章(zhāng) 計£≤'(jì)算(suàn)機(jī)系統概論

1.1 計(jì)算(suàn)機(jī)系統的(de)概述............................ 2

1.1.1 信息的(de)數(shù)字化(huà)表示.............................₩∑©.... 2

1.1.2 存儲程序工(gōng)作(zuò)方式............................... αε.. 3

1.1.3 計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)∏♥ε♠分(fēn)類.............................σ®............ 3

1.2 計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)發展曆程............................ 5

1.2.1 馮·諾依曼體(tǐ)系..............................¶↓....... 5

1.2.2 機(jī)械計(jì)算(suàn)機(jī)............................................. ©$♦ε7

1.2.3 機(jī)電(diàn)式計(jì)算(suàn)機(jφ♦€✔ī)...............................>‍δ.......... 8

1.2.4 電(diàn)子(zǐ)管計(jì)算(suàn)機(jī)........................................ε∏£∞. 8

1.2.5 晶體(tǐ)管計(jì)算(suàn)機(jī←'&).................................¥♠........ 9

1.2.6 集成電(diàn)路(lù)計(jì)算(suàn)機(jī).................................≠δ•.... 9

1.2.7 大(dà)規模集成電(diàn)路(lù)計(jì)算(suàn)機(jī)₩♦÷ ....................... 10

1.2.8 多(duō)媒體(tǐ)計(jì)算(suàn)機(≈>jī)....................................... 12

1.2.9 摩爾定律和(hé)進步的(de)曆程....................... 12

1.2.10 未來(lái)發展趨勢....................................α☆. 13

1.3 計(jì)算(suàn)機(jī)系統的(de)組織.......................... 15

1.3.1 硬件(jiàn)系統............................ γ≠®................... 15

1.3.2 軟件(jiàn)系統......................................±&®¶......... 16

1.3.3 硬件(jiàn)與軟件(jiàn)的(de)關系............................... 20

1.3.4 計(jì)算(suàn)機(jī)系統的(de♣&÷)層次結構....................... 21

1.3.5 計(jì)算(suàn)機(jī)組成和(hé)計(jì)算(suàn‍•)機(jī)體(tǐ)系結構........... 21

1.3.6 系列機(jī)和(hé)兼容性................................... 26

1.3.7 實際機(jī)器(qì)和(hé)虛拟機(jī)器(qì§•).......................←δ.... 27

1.4 計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)特點與性能(néng)指标................ 29

1.4.1 數(shù)字計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)Ω•÷特點..........................←'≥÷..... 29

1.4.2 計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)工(g™•'αōng)作(zuò)過程............................... 30

1.4.3 計(jì)算(suàn)機(jī)的(de)主要(yào)性能(néng)指标....................... 31

本章(zhāng)小(xiǎo)結...............................♦ ................. 33

本章(zhāng)習(xí)題...............................................β₩≈. 33

第2章(zhāng) 計(jì)算(suàn)機(jī)中信息的(de)↔←∏"表示

2.1 數(shù)值型數(shù)據.......................♣ σ.............. 35

2.1.1 計(jì)算(suàn)機(jī)中的(d★'∑e)數(shù)值數(shù)據........................... 35

2.1.2 計(jì)算(suàn)機(jī)中的(de)常見(jiàn)數(shù)制(z∞>∑hì)...........................$♦¥€ 36

2.1.3 數(shù)的(de)進制(zhì)轉換....................................↕$... 37

2.1.4 數(shù)據的(de)存儲單位....................♦ ←¥............... 39

2.1.5 真值和(hé)機(jī)器(qì)數(shù)...................................λ★.... 40

2.1.6 原碼表示法..............................Ω↑............. 41

2.1.7 補碼表示法......................... >£.................. 42

2.1.8 反碼表示法...............................↓€φ>............ 45

2.2 定點數(shù)與浮點數(shù)............................±φ .. 45

2.2.1 定點表示法...................................."₩....... 45

2.2.2 浮點表示法...........................∞₹$™................ 46

2.2.3 浮點數(shù)的(de)分(fēn)類....................................... 4 ★↔∑8

2.2.4 階碼的(de)表示法..............................π→☆±......... 48

2.2.5 浮點數(shù)尾數(shù)的(de)基數(shù)...............................♠♦γ 49

2.2.6 IEEE标準浮點數(shù)..........................→←§₽....... 50

2.3 西(xī)文(wén)字符的(de)表示.............................. 50 ₩♥$

2.3.1 ASCII碼.......................................↑✘™®........ 51

2.3.2 BCD碼和(hé)EBCDIC碼......................... 52

2.4 漢字的(de)表示..............................¥ ....... 53

2.4.1 常用(yòng)的(de)漢字編碼.....................₩♥.............. 53

2.4.2 其他(tā)漢字編碼...........................∞φ............ 54

本章(zhāng)小(xiǎo)結................................................↕≈ 56

本章(zhāng)習(xí)題.............................πσ₩α................... 56

第3章(zhāng) 數(shù)值的(d™•©e)機(jī)器(qì)運算(suàn)

3.1 運算(suàn)器(qì)組織概述..............................§∞↓ 58

3.1.1 加法單元................................ ₩............... 58

3.1.2 串行(xíng)加法器(qì)與并行(xí§™✔ng)加法器(qì)................... 59

3.1.3 運算(suàn)器(qì)的(de)基本組成............................... 60

3.2 定點加減運算(suàn)................................. 61

3.2.1 原碼加減運算(suàn)....................................... 61

3.2.2 補碼加減運算(suàn)............................←σ∞........... 62

3.2.3 補碼的(de)溢出判斷與檢測方法............... 63

3.2.4 補碼定點加減運算(suàn)的(de)實現(xiàn)................... 64

3.3 帶符号數(shù)的(de)移位和(hé)舍入操作(zuò ∏)............ 64

3.3.1 帶符号數(shù)的(de)移位操作(zuò)........................... 6✘☆∏5

3.3.2 帶符号數(shù)的(de)舍入操作(zuò)........................... 66

3.4 定點乘法運算(suàn)................................. 67

3.4.1 原碼一(yī)位乘法........................ ♣ ............... 67

3.4.2 補碼一(yī)位乘法....................................✘₹... 68

3.4.3 補碼兩位乘法..........................★÷€............. 69

3.4.4 陣列乘法器(qì)........................................... 69λ'ε

3.5 定點除法運算(suàn)................................. 70

3.5.1 原碼除法運算(suàn)....................................... 70

3.5.2 補碼除法運算(suàn)....................................... ±¥☆&71

3.5.3 陣列除法器(qì)........................♣↑ ∞................... 72

本章(zhāng)小(xiǎo)結........................π€........................ 73

本章(zhāng)習(xí)題..........................................←×•...... 73

第4章(zhāng) 指令系統

4.1 指令格式.......................................π">♥. 75

4.1.1 機(jī)器(qì)指令的(de)基本格式........................... 75

4.1.2 地(dì)址碼結構........................................... §Ω76

4.1.3 指令的(de)操作(zuò)碼.....................☆<↕☆.................. 77

4.2 尋址方式....................................™♠π.... 78

4.2.1 編址方式................................ ε®............... 79

4.2.2 指令尋址和(hé)數(shù)據尋址..........................♠‌÷∏. 79

4.2.3 基本的(de)數(shù)據尋址方式........................... γφ81

4.2.4 變型或組合尋址方式.....................≈‌βσ...... 82

4.2.5 指令中對(duì)尋址方式表示....................... 83

4.3 堆棧的(de)原理(lǐ)與操作(zuò).......................... 84

4.3.1 堆棧的(de)特點........................................... 8∞÷4

4.3.2 堆棧的(de)結構........................................... 85λ♣'≤

4.3.3 堆棧的(de)操作(zuò)........................................... 86

4.4 指令的(de)功能(néng)和(hé)類型.......................... 87

4.4.1 數(shù)據傳送類指令...................................δ₩≈ 87

4.4.2 算(suàn)術(shù)運算(suàn)類♣→指令..............................α‍..... 88

4.4.3 邏輯運算(suàn)類指令...............................≤≤εδ.... 90

4.4.4 程序控制(zhì)類指令................................≤γ... 91

4.4.5 輸入輸出類指令................................."←∞¶.. 92

4.4.6 字符串類指令..............................¶π✔↔......... 92

4.4.7 處理(lǐ)器(qì)控制(zhì)指令.............................♦'♦...... 93

4.4.8 特權指令...........................<×✔₹.................... 93

4.5 指令系統的(de)發展.............................. 93

4.5.1 指令系統的(de)發展概述......................"α..... 94

4.5.2 指令系統的(de)設計(jì)................................... 94

4.5.3 89C51指令系統..................................∑∞. 96

4.5.4 CISC指令系統................................©★©π..... 96

4.5.5 RISC指令系統..................................... 97

本章(zhāng)小(xiǎo)結.........................✘'.......................‌₩∑ 98

本章(zhāng)習(xí)題...................................♠∞‌............. 98

第5章(zhāng) 存儲子(zǐ)系統

5.1 存儲系統的(de)組成............................ 100

5.1.1 內(nèi)存的(de)基本組成....................♥✘............. 100

5.1.2 存儲系統的(de)層次結構......................... 10γ∑0

5.1.3 存儲器(qì)的(de)分(fēn)類.................................<♥ .... 102

5.1.4 存儲器(qì)的(de)技(jì)術(shù)指标............................. 102

5.2 主存儲器(qì)的(de)組織.......................←∑..... 103

5.2.1 主存儲器(qì)的(de)基本結構......................... 103

5.2.2 主存儲器(qì)的(de)存儲單元......................... 104

5.2.3 數(shù)據在主存中的(de)存放(fàng)......................•λ≠... 104

5.2.4 主存儲器(qì)的(de)核心部件(jiàn)π₹‌≥......................... 104

5.2.5 主存儲器(qì)與CPU的(de)關系................... 105

5.3 內(nèi)存的(de)分(fēn)類和(hé)技(jì)術(shù).........................☆αα& 106

5.3.1 ROM（隻讀(dú)存儲器(qì)）....................... 106

5.3.2 Mask ROM
（掩模式隻讀(dú)存儲器(qì)）......................... 107

5.3.3 Flash Memφδory（閃速存儲器(qì)）......... 107

5.3.4 RAM（随機(jī)存儲器(qì)）....................... 108

5.3.5 SRAM（靜(jìng)态随機(jī)存儲器(qìα↓÷)）............. 109

5.3.6 DRAM（動态存儲器(qì)）.................... 109

5.3.7 FPM DRAM（快(kuài)速頁面模式随機(jī)
存取存儲器(qì)）............................."₩β........ 110

5.3.8 EDO DRAM（擴展數(shù)據
輸出內(nèi)存）......................................... 110

5.3.9 SDRAM（同步動态随機(jī)
存取內(nèi)存）.....................α±★...................... 11• 1

5.3.10 RDRAM（存儲器(qì)總線式動态
随機(jī)存取存儲器(qì)）........................... 111

5.3.11 DDR SDRAM（雙倍速率同步動态
随機(jī)存儲器(qì)）.............................±∑©♥...... 112

5.3.12 DDR2、DDR3、DDR4和(hé)
DDR5 SDRAM................................ 112

5.3.13 RAMBUS DRAM（動态随機(jī)
存取記憶體(tǐ)）................................... Ω♣$115

5.3.14 多(duō)通(tōng)道(dào)內(nèi)存技(jì)術(shù)............................... 116

5.4 外(wài)存的(de)主要(yào)類>↔型....................↓♠♠₽........ 117

5.4.1 軟盤存儲器(qì)................................γ™± ......... 117

5.4.2 硬盤存儲器(qì).............................‌÷β®............ 118

5.4.3 固态硬盤............................................. 12✔δ δ0

5.4.4 移動硬盤.............................>$¶φ................ 121

5.4.5 U盤.........................................¥£............ 122

5.4.6 光(guāng)盤...............................................∞©≥...... 122

5.5 提高(gāo)存儲性能(néng)的(de←§)技(jì)術(shù)..................... 124

5.5.1 獨立磁盤冗餘陣列.......................β€...... 124

5.5.2 高(gāo)速緩沖存儲器(qì)........................¶∞≥......... 125

5.5.3 虛拟存儲器(qì)....................................Ω≈φ..... 125

5.5.4 并行(xíng)存儲器(qì)................................ ♥"......... 128

5.5.5 相(xiàng)聯存儲器(qì)....................<'€↑.....................±≈ ☆ 129

本章(zhāng)小(xiǎo)結..........................★↓..................... λ"§↓129

本章(zhāng)習(xí)題.............................♣‌£∏.................. 129

第6章(zhāng) CPU子(zǐ)Ω≠'系統

6.1 中央處理(lǐ)器(qì)概述........................¥φ.... 131

6.1.1 CPU的(de)發展曆程.............................'₩... 131

6.1.2 CPU的(de)基本組成................................ 133

6.1.3 CPU的(de)主要(yào)功能(néng)................................ 134

6.1.4 CPU中的(de)寄存器(qì)............................™™↑&.... 135

6.1.5 CPU的(de)接口分(fēn)類................................ 136

6.1.6 CPU的(de)性能(néng)指标.........................↑♦....... 137

6.1.7 主機(jī)與外(wài)部的(de)信息交換..................... 138

6.2 控制(zhì)器(qì)的(de)組成和(hé)實現(xiàn)方 ♥©✘法.............. 139

6.2.1 控制(zhì)器(qì)的(de)基本組成.............................∑§₹♠ 140

6.2.2 組合邏輯的(de)實現(xiàn)方式......................... 140

6.2.3 微(wēi)程序控制(zhì)的(de)實現(xiàn$ε)方法..................... 141

6.3 時(shí)序系統與控制(zhì)方式..................... 142

6.3.1 時(shí)序系統............................................★¶≥™. 142

6.3.2 控制(zhì)方式.....................................÷∏®........ 143

6.3.3 指令運行(xíng)的(de)基本過程......................... 144

6.4 中央處理(lǐ)器(qì)模型............................ 144

6.4.1 CPU的(de)設計(jì)規範................................ 145

6.4.2 CPU的(de)設計(jì)步驟.......................↑→≥......... 145

6.4.3 模型機(jī)的(de)指令系統.............................<"↔ 146

6.4.4 模型機(jī)的(de)組成與數(shù)據通(πγ∏βtōng)路(lù)................. 147

6.5 CPU中的(de)高(gāo)級技(jì)術(shù)↑ ∞‌........................ 147

6.5.1 指令流水(shuǐ)技(jì)術(shù).................... ₽................. 148§÷ε

6.5.2 超标量和(hé)超流水(shuǐ)線技(♣☆≥jì)術(shù)..................... 149

6.5.3 超線程技(jì)術(shù)..............................±£........... 150

6.5.4 多(duō)核技(jì)術(shù)................................∏>............. 151

6.5.5 睿頻(pín)加速技(jì)術(shù)..................................... 152

本章(zhāng)小(xiǎo)結..................................‍±★............. 153

本章(zhāng)習(xí)題......................................βα......... 153

第7章(zhāng) 外(wài)圍設備

7.1 外(wài)圍設備概述................................ 155

7.1.1 外(wài)圍設備的(de)基本功能(néng)......................... 155

7.1.2 外(wài)圍設備的(de)分(fēn)類................................. "✔155

7.1.3 外(wài)圍設備與主機(jī)系統間(jiān)的(de)信息交換. 156

7.2 鍵盤及接口................................... 157

7.2.1 鍵盤的(de)結構與功能(néng)............................. 157

7.2.2 鍵盤的(de)種類......................................... 1✘✔Ω58

7.2.3 鍵盤掃描............................................±₹♠. 160

7.3 顯示設備.................................. £..... 161

7.3.1 顯示器(qì)概述......................................... 161

7.3.2 顯示器(qì)的(de)種類...................................♣∏βε.. 161

7.3.3 顯示器(qì)的(de)技(jì)術(s←'★₹hù)指标..................... ∞γ........ 163

7.3.4 顯示器(qì)成像原理(lǐ)..............................αβ≥... 165

7.3.5 顯卡極其工(gōng)作(zuò)原理(l♠→•₹ǐ)............................. 166

7.3.6 顯卡的(de)接口類型................................. 167

7.3.7 顯卡的(de)性能(néng)參數(shù)................................≠¥φ↔. 168

7.4 打印輸出設備....................×∞............ 170

7.4.1 打印機(jī)的(de)分(fēn)類方式........................ $..... 170

7.4.2 打印機(jī)的(de)性能(néng)指标............................. 171

7.4.3 針式打印機(jī)......................................... 171

7.4.4 噴墨打印機(jī).....................✔Ω<.................... 172

7.4.5 激光(guāng)打印機(jī)......................................... α☆ 173

7.4.6 熱(rè)敏打印機(jī)...................................×↕ ¥...... 174

7.4.7 3D打印機(jī).......................§×.................... 175

7.4.8 打印機(jī)的(de)安裝.............................♦↑........ 176

7.5 其他(tā)常用(yòng)的(de)外(wài)部設備..................... §₹177

7.5.1 鼠标....................λ₹‍✔................................. α$178

7.5.2 掃描儀................................'£................. 17←"9

7.5.3 語音(yīn)識别設備..................................... 181

7.5.4 圖像輸入設備................................♣‍..... 182

7.5.5 調制(zhì)解調器(qì)..........................'®→............... 184

7.5.7 音(yīn)箱......................γ$............................... 186

本章(zhāng)小(xiǎo)結.....................≥π..........................♦ ₩™ 187

本章(zhāng)習(xí)題................................÷π∏β............... 187

第8章(zhāng) 總線系統

8.1 總線概述....................................... 189

8.1.1 總線類型與總線标準....................'γ♠..... 189

8.1.2 總線的(de)組成及性能(néng)指标..................... 190

8.1.4 總線與接口技(jì)術(shù)................................. 192

8.1.6 輸入/輸出與控制(zhì)................................ 193

8.2 總線的(de)連接方式............................ 194

8.2.1 單總線結構.........................₩✘×↑................ 195

8.2.2 雙總線結構............................¶ →§............. 195

8.2.3 三總線結構....................................φ∏..... 196

8.3 總線系統的(de)原理(lǐ)............................ 196

8.3.1 總線的(de)數(shù)據傳送方式.........................σ¶ 196

8.3.2 總線通(tōng)信的(de)定時(sh₽✘í)方式......................... 197

8.3.3 總線的(de)仲裁方式......................↓........... 199

8.4 典型的(de)總線标準............................ 200

8.4.1 ISA總線.............................∏βΩ................ 201

8.4.2 MCA總線....................<÷δ...................... 201

8.4.3 EISA總線........................................... 202

8.4.4 PCI總線........................✔≤≈φ..................... 203

8.4.5 AGP總線........................................... 20✔€4

8.4.6 PCI-E總線.................................∑δ✘......... 206

本章(zhāng)小(xiǎo)結.........................................✘≤...... 207

本章(zhāng)習(xí)題.....................£∏.......................... 207

第9章(zhāng) 操作(zuò)系統

9.1 操作(zuò)系統概述......................∑"® .......... 209

9.1.1 操作(zuò)系統的(de)地(dì)位、作(zuò)用(yòng)與目标......... 209

9.1.2 操作(zuò)系統的(de)主要(yào)特征......................∑£... 210

9.1.3 操作(zuò)系統的(de)發展階段......................... 210

9.1.4 操作(zuò)系統的(de)基本功能(néng)......................... 211

9.1.5 操作(zuò)系統的(de)分(fēn)類方式......................... 212

9.1.6 操作(zuò)系統提供的(de)服務與接口............. 213

9.2 操作(zuò)系統的(de)組成原理(lǐ)..................... 2§¥≥14

9.2.1 操作(zuò)系統的(de)組成成分(fēn)......................... 214

9.2.2 操作(zuò)系統的(de)組成結構......................... 214

9.2.3 操作(zuò)系統的(de)內(nèi)核功能(néng)......................... 215

9.2.4 操作(zuò)系統的(de)進程管理(lǐ)......................... 215

9.2.5 操作(zuò)系統的(de)存儲管理(lǐ)......................... 216♠πγ

9.2.6 操作(zuò)系統的(de)設備管理(lǐ)......................... ≠φ±♣217

9.2.7 操作(zuò)系統的(de)文(wén)件(jiàn)系統......................... 217

9.2.8 典型的(de)操作(zuò)系統介紹......................... 218

本章(zhāng)小(xiǎo)結............................÷ε................... 219

本章(zhāng)習(xí)題...................................∞‌→σ............ 219

第10章(zhāng) 并行(xíng)體(tǐ)系結構 ♣‍

10.1 計(jì)算(suàn)機(jī)系統的(de)并行(xíng)性................... 221

10.1.1 計(jì)算(suàn)機(jī)體(tǐ)系結構的(de)概念................... 221

10.1.2 體(tǐ)系結構中的(de)并行(xíng)→"γ性....................... 222

10.1.3 提高(gāo)并行(xíng)性的(de)技(jì)術(shù)途徑................... 223

10.1.5 并行(xíng)處理(lǐ)面臨的(de)挑戰....................... ♣ 225

10.2 并行(xíng)處理(lǐ)技(jì)術§≠>(shù)的(de)應用(yòng)................... 226

10.2.1 多(duō)處理(lǐ)機(jī).........................................δ'‌'.. 226

10.2.2 向量處理(lǐ)機(jī)....................................♠®‍ ... 227

10.2.3 MPP系統......................................... 228

10.2.5 并行(xíng)計(jì)算(suàn)機(jī)互連網絡....................... 229

10.2.6 并行(xíng)算(suàn)法分(fēn)析................................... 230

10.3 機(jī)群系統..................................‍↑‌... 233

10.3.1 機(jī)群系統的(de)定義............................... 233

10.3.2 機(jī)群系統的(de)組成........................$≠←‍....... 234

10.3.3 機(jī)群系統的(de)軟件(jiàn).....................≤×γ.......... 235

10.3.4 機(jī)群系統的(de)關鍵技(jì)術(shù)....................... 236

10.3.5 機(jī)群系統的(de)分(fēn)類方式....................... 237

本章(zhāng)小(xiǎo)結..............................................φφ★•. 238

本章(zhāng)習(xí)題........................................λπ↔....... 238