計算機組成與體系結構（第3版）--基本原理、設計技術與工程實現

第1章 計算機系統概述1
1.1計算機系統的基本組成及其層次結構1
1.2計算機硬體的5個功能部件及其功能4
1.3計算機系統主要的技術與性能指標7
1.4計算機的體系結構、組成和實現概述9
1.5計算機發展進步、分類和拓展應用的進程12
本章內容小結和學習方法建議15
習題與思考題15

第2章 數位電路基礎和常用器件17
2.1數位電路的基本元件17
2.1.1晶體二極管與三極管17
2.1.2應用案例19
2.2數位電路基礎及其相關處理方法20
2.2.13種基本邏輯關係20
2.2.2邏輯函數及其描述方法23
2.2.3邏輯函數的特性、規則與應用24
2.3組合邏輯電路及時序邏輯電路25
2.3.1常用邏輯門器件26
2.3.2時序邏輯電路29
2.3.3記憶體晶片簡介31
2.3.4幾個專用功能器件和記憶體晶片的引腳圖32
2.4現場可程式設計邏輯器件及其應用34
2.4.1現場可程式設計器件概述34
2.4.2CPLD和FPGA的程式設計與應用37
本章內容小結和學習方法建議37
習題與思考題37

第3章 數據表示、運算演算法和線路實現39
3.1數位化資訊編碼的概念和二進位編碼知識39
3.1.1數位化資訊編碼的概念39
3.1.2二進位編碼和碼制轉換40
3.1.3檢錯改錯碼45
3.2數據表示50
3.2.1邏輯類型數據的表示50
3.2.2字元類型數據的表示50
3.2.3多媒體資訊編碼53
3.2.4數數值型別數據的表示55
3.3二進位數字值數據的編碼方案與運算演算法60
3.3.1原碼、反碼、補數的定義60
3.3.2補數加、減運算規則和電路實現65
3.3.3原碼一位乘法、除法的實現方案66
3.3.4實現乘法、除法的其他方案71
本章內容小結和學習方法建議76
習題與思考題77

第4章 運算器部件79
4.1算術邏輯運算單元的功能設計與線路實現79
4.2定點運算器81
4.2.1定點運算器部件的功能、組成與控制概述81
4.2.2設計實現一個簡單的原理性8位元運算器模型82
4.2.3運算器晶片Am2901實例與使用86
4.2.4MIPS多運算速度CPU系統的運算器的組成及其功能90
4.3浮點運算和浮點運算器92
4.3.1浮點數的運算規則92
4.3.2浮點運算器舉例96
本章內容小結和學習方法建議98
習題與思考題99

第5章 指令系統和組合語言程式設計102
5.1指令格式和指令系統概述102
5.1.1指令的定義和指令格式102
5.1.2操作碼的組織與編碼103
5.1.3有關運算元的類型、個數、來源、去向和地址安排104
5.1.4指令的分類105
5.1.5運算速度及其對計算機性能和硬體結構的影響106
5.2基本定址方式概述108
5.3指令系統舉例111
5.3.1Pentium Ⅱ計算機的指令系統111
5.3.2MIPS32計算機的指令系統113
5.3.3PDP 11計算機的指令系統114
5.3.4教學計算機的指令系統116
5.4教學計算機的組合語言程式設計120
5.4.1組合語言及其程式設計中的有關概念120
5.4.2教學計算機的組合語言程式設計舉例121
本章內容小結和學習方法建議127
習題與思考題127 

第6章 控制器部件130
6.1控制器的功能與組成概述130
6.2硬佈線控制器132
6.2.1硬佈線控制器的組成和運行原理簡介132
6.2.2MIPS32計算機的控制器簡介133
6.2.3TEC_XP_Ⅱ教學計算機的硬佈線控制器的設計與實現139
6.3微程式控制器部件149
6.3.1微程式控制器的基本組成和運行原理150
6.3.2微程式設計中的下位址形成邏輯和微程式設計152
6.3.3TEC XP Ⅱ教學計算機的微程式控制器的設計與實現155
本章內容小結和學習方法建議161
習題與思考題162

第7章 多級結構記憶體系統和主記憶體166
7.1記憶體系統概述166
7.1.1記憶體分類166
7.1.2記憶體系統目標167
7.1.3多級結構記憶體系統169
7.2主記憶體170
7.2.1主記憶體概述170
7.2.2動態儲存裝置器的存儲原理172
7.2.3靜態記憶體的存儲原理173
7.2.4記憶體容量擴展174
7.3教學計算機的主記憶體實例176
7.4提高主記憶體性能的途徑179
本章內容小結和學習方法建議181
習題與思考題181

第8章 高速緩衝記憶體和虛擬記憶體183
8.1高速緩衝記憶體183
8.1.1Cache的運行原理183
8.1.2Cache的3種映射方式185
8.1.3Cache實用中的問題187
8.2虛擬記憶體190
8.2.1虛擬記憶體的概念介紹190
8.2.2段式存儲管理190
8.2.3頁式存儲管理191
本章內容小結和學習方法建議193
習題與思考題193

第9章 外部記憶體設備196
9.1外存設備概述196
9.1.1主要技術指標196
9.1.2磁記錄原理與記錄方式197
9.2磁片設備199
9.2.1磁記錄介質199
9.2.2磁碟機200
9.2.3磁碟控制卡201
9.3磁碟陣列202
9.4光碟設備205
9.4.1唯讀光碟205
9.4.2可刻光碟206
9.4.3可讀寫光碟208
9.4.4DVD208
9.4.5Blu Ray209
本章內容小結和學習方法建議209
習題與思考題209

第10章 輸入輸出設備210
10.1輸入輸出設備概述210
10.2常用的輸入裝置211
10.3常用的輸出設備212
10.3.1點陣式輸出設備基本原理212
10.3.2顯示器的組成和運行原理214
10.3.3印表機的組成和運行原理217
10.3.4計算機終端221
本章內容小結和學習方法建議221
習題與思考題222

第11章 輸入輸出系統223
11.1計算機輸入輸出系統概述223
11.2計算機匯流排224
11.2.1匯流排概述224
11.2.2匯流排結構226
11.2.3匯流排寬度227
11.2.4匯流排時鐘228
11.2.5匯流排仲裁230
11.2.6匯流排舉例232
11.3輸入輸出介面238
11.3.1輸入輸出介面的功能238
11.3.2通用可程式設計介面組成239
11.3.3輸入輸出介面舉例239
11.4輸入輸出方式242
11.4.1程式直接控制方式242
11.4.2程式中斷傳送方式243
11.4.3直接記憶體訪問方式245
11.4.4I/O通道控制方式247
11.4.5週邊處理機方式247
本章內容小結和學習方法建議247
習題與思考題248

第12章 流水線技術250
12.1流水線的基本概念250
12.1.1流水線的概念250
12.1.2流水線的表示方法252
12.1.3流水線的特點253
12.1.4流水線的分類方法254
12.2流水線的性能指標257
12.2.1流水線的吞吐率257
12.2.2流水線的加速比260
12.2.3流水線的效率260
12.2.4流水線的段數261
12.3DLX指令集與DLX流水線261
12.3.1DLX指令集結構介紹261
12.3.2DLX的一種簡單實現266
12.3.3DLX流水線的實現原理268
12.4流水線中的相關問題271
12.4.1結構相關271
12.4.2數據相關273
12.4.3控制相關279
12.5指令級並行技術284
12.5.1基本概念284
12.5.2多指令發射技術284
本章內容小結和學習方法建議287
習題與思考題288

第13章 平行計算機體系結構289
13.1計算機體系結構概述289
13.1.1計算機體系結構的發展289
13.1.2計算機體系結構的分類290
13.1.3平行計算機體系結構分類292
13.2平行計算機系統的設計問題293
13.2.1平行計算機系統的互聯網路293
13.2.2平行計算機系統的性能問題298
13.2.3平行計算機系統的軟體問題300
13.3SIMD計算機簡介301
13.3.1陣列處理器301
13.3.2向量處理機302
13.4共用記憶體的多處理機系統304
13.4.1一致性記憶體訪問的UMA多處理機系統305
13.4.2非一致性記憶體訪問的NUMA多處理機系統310
13.4.3基於Cache記憶體訪問的COMA多處理機系統312
13.5基於消息傳遞的多計算機系統312
13.5.1大規模並行處理機314
13.5.2工作站集群315
本章內容小結和學習方法建議315
習題與思考題316
參考文獻317