本書主要討論計算機單機系統的組成原理及內部工作機制，包括計算機各大部件的工作原理、邏輯實現、設計方法及其互連構成計算機整機的技術。全書共9章，主要內容包括計算機概論、計算機中數據信息的表示、運算方法與運算器、存儲器系統、指令系統、控制系統與CPU、總線技術、I/O設備、I/O系統組織。
本書結合了作者多年的教學實踐經驗，吸取了國內外有關著作和資料的精華，內容豐富，概念明確，思路清晰，重點突出，通俗易懂，并含有大量例題與習題。
本書可作為計算機本科及相關專業的計算機組成原理課程的教材，也可作為研究生入學考試的復習用書。
結合作者近十年的教學實踐經驗，重新修訂和組織教材結構。內容充實，概念明確，思路清晰，重點突出。
書中每章都含有大量例題與習題，既便于課堂教學，又利于讀者自學。
第1章概論
1.1計算機的發展歷史
1.1.1更新換代的計算機硬件
1.1.2日臻完善的計算機軟件
1.2計算機系統的硬件組成
1.2.1計算機的功能部件
1.2.2馮·諾依曼計算機
1.3計算機的軟件系統
1.3.1系統軟件
1.3.2應用軟件
1.4計算機系統的組織結構
1.4.1硬件與軟件的關系
1.4.2計算機系統的多級層次結構
1.4.3計算機硬件系統的組織
1.5計算機的工作特點和性能指標
1.5.1計算機的工作特點
1.5.2計算機的性能指標
1.6計算機的分類與應用
1.6.1計算機的分類
1.6.2計算機的應用
習題
第2章計算機中數據信息的表示
2.1進位計數制與數制轉換
2.2帶符號數的表示
2.2.1機器數與真值
2.2.2原碼表示
2.2.3補碼表示
2.2.4反碼表示
2.2.5移碼表示
2.3數的定點表示與浮點表示
2.3.1定點表示
2.3.2浮點表示
2.4非數值型數據的表示
2.4.1邏輯數——二進制串
2.4.2字符與字符串
2.4.3漢字信息的表示
2.5十進制數串的表示
2.6數據的長度與存儲方式
2.6.1數據的長度
2.6.2數據的存儲方式
2.7數據校驗碼
2.7.1碼距與數據校驗碼
2.7.2奇偶校驗碼
2.7.3海明校驗碼
2.7.4循環冗余校驗碼
習題
第3章運算方法與運算器
3.1運算器的設計方法
3.2定點補碼加減運算
3.2.1補碼加減運算的基礎
3.2.2溢出判斷與變形補碼
3.2.3算術邏輯運算部件
3.3定點乘法運算
3.3.1原碼乘法運算
3.3.2補碼乘法運算
3.3.3快速乘法運算
3.4定點除法運算
3.4.1原碼除法運算
3.4.2補碼除法運算
3.4.3陣列除法器
3.5浮點四則運算
3.5.1浮點加減運算
3.5.2浮點乘除運算
3.6運算器的組成
3.6.1定點運算器
3.6.2浮點運算器
3.7十進制數的加減運算方法
3.7.1一位十進制加法器的設計
3.7.2多位十進制整數的加減運算
3.8邏輯運算和移位操作
3.8.1邏輯運算
3.8.2移位操作
習題
第4章存儲器系統
4.1存儲器概述
4.1.1存儲器的分類
4.1.2主存儲器的組成和基本操作
4.1.3存儲器的主要技術指標
4.1.4存儲器系統的層次結構
4.2半導體隨機存儲器
4.2.1半導體隨機存儲器的分類
4.2.2半導體隨機存儲器單元電路
4.2.3半導體隨機存儲器芯片的結構及實例
4.2.4半導體存儲器的組成
4.3半導體只讀存儲器
4.3.1只讀存儲器的分類
4.3.2閃速存儲器
4.4并行存儲器
4.4.1雙端口存儲器
4.4.2并行主存系統
4.4.3相聯存儲器
4.5高速緩沖存儲器
4.5.1Cache在存儲體系中的地位和作用
4.5.2Cache的結構及工作原理
4.5.3Cache的替換算法與寫策略
4.6虛擬存儲器
4.6.1頁式虛擬存儲器
4.6.2段式虛擬存儲器
4.6.3段頁式虛擬存儲器
4.7輔助存儲器
4.7.1磁表面存儲器的基本原理
4.7.2磁記錄方式
4.7.3磁盤存儲器
4.7.4光盤存儲器
4.7.5固態硬盤
4.8廉價磁盤冗余陣列RAID
4.8.1RAID 0
4.8.2RAID 1
4.8.3RAID 2
4.8.4RAID 3
4.8.5RAID 4
4.8.6RAID 5
4.8.7RAID 6
習題
第5章指令系統
5.1機器指令
5.1.1機器指令格式
5.1.2指令字的長度
5.1.3指令的地址碼
5.1.4指令的操作碼
5.2尋址方式
5.2.1指令的尋址方式
5.2.2操作數的尋址方式
5.3指令類型與功能
5.3.1數據傳送指令
5.3.2算術邏輯運算指令
5.3.3移位指令
5.3.4堆棧操作指令
5.3.5字符串處理指令
5.3.6程序控制指令
5.3.7輸入輸出指令
5.3.8其他指令
5.4CISC機和RISC機指令風格
5.4.1復雜指令系統計算機CISC
5.4.2精簡指令系統計算機RISC
5.5指令系統舉例
5.5.1Pentium Ⅱ的指令系統
5.5.2MIPS的指令系統
習題
第6章控制系統與CPU
6.1控制器概述
6.1.1指令執行的基本步驟
6.1.2控制器的基本功能
6.1.3控制器的組成
6.1.4控制器的組成方式
6.2控制器的控制方式與時序系統
6.2.1控制方式
6.2.2時序系統
6.3CPU的總體結構
6.3.1寄存器的設置
6.3.2數據通路結構及指令流程分析
6.4模型機的總體結構
6.4.1模型機的數據通路
6.4.2模型機的指令系統
6.4.3模型機的時序系統
6.5組合邏輯控制器設計
6.5.1設計的步驟
6.5.2模型機的設計
6.6微程序控制器設計
6.6.1微程序控制器概述
6.6.2微指令的編譯方法
6.6.3微程序的順序控制方式
6.6.4微指令的執行方式
6.6.5微程序設計方法
6.6.6微程序控制器設計步驟
6.6.7舉例——模型機的微程序設計
6.6.8微程序設計技術的應用
6.7流水線處理技術
6.7.1指令的執行方式
6.7.2流水線的分類
6.7.3線性流水線的性能
6.7.4流水線的相關問題
6.8CPU舉例
6.8.1Intel的Pentium處理器
6.8.2MIPS32 4K處理器核
習題
第7章總線技術
7.1總線概述
7.1.1采用總線實現互連的優勢
7.1.2總線的分類
7.1.3總線的標準
7.1.4總線的性能
7.2總線的組成與結構
7.2.1總線的組成
7.2.2總線的結構
7.3總線的設計要素與實現
7.3.1總線的設計要素
7.3.2總線的實現
7.4總線與計算機系統
7.5PCI總線
7.5.1PCI總線的概況
7.5.2PCI局部總線的信號定義
7.5.3PCI局部總線的操作
7.6通用串行總線
7.6.1USB總線的歷史和使用概況
7.6.2USB總線的體系結構
7.6.3USB總線的事務和傳輸
7.7其他設備總線
7.7.1小型計算機系統接口
7.7.2ATA接口
習題
第8章I/O設備
8.1I/O設備概述
8.2輸入設備
8.2.1鍵盤
8.2.2鼠標
8.2.3觸摸屏
8.3輸出設備
8.3.1顯示器
8.3.2打印機
8.4多媒體I/O設備
8.4.1音頻設備
8.4.2視頻設備
8.4.3圖像設備
習題
第9章I/O系統組織
9.1I/O系統概述
9.1.1I/O系統需要解決的主要問題
9.1.2I/O系統的組成
9.1.3主機與外圍設備間的連接方式與組織管理
9.1.4I/O信息傳送的控制方式
9.2I/O接口
9.2.1I/O接口的基本功能
9.2.2I/O接口的分類
9.3程序控制方式
9.3.1直接程序控制方式
9.3.2程序中斷控制方式
9.4直接存儲器訪問方式
9.4.1DMA方式的特點與應用場合
9.4.2DMA的傳送方式
9.4.3DMA的硬件組織
9.4.4DMA控制器的組成
9.4.5DMA控制方式下的數據傳送過程
9.5I/O通道方式
習題
參考文獻
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