《计算机组成原理》系统地介绍了计算机的基本组成和工作原理。全书共分8章,分别介绍计算机系统概论、运算方法和运算器、指令系统、存储系统、中央处理器、总线系统、输入/输出系统、外部设备等。
《计算机组成原理》整体结构清晰,内容充实,重点突出,深入浅出。为了方便学生理解、掌握所学知识,还列举了丰富的实例加以说明。重视知识点的融合以及整机概念的形成,兼顾基本原理在新技术中的应用。它是面向应用型本科院校计算机科学与技术、网络工程、物联网工程等相关专业的计算机组成原理课程教材,也可作为相关专业科技人员的学习参考书。
“计算机组成原理”是应用型本科计算机科学与技术、物联网工程、软件工程、信息安全、网络工程、信息管理和信息系统等专业的必修课程之一;它属于专业基础课,为计算机类专业的后续专业课程的学习奠定了基础。
本书在编写过程中力求做到内容全面、概念清楚、选材恰当、结构合理。结合计算机组成原理教学团队多年来从事这一课程的教学模式改革和教学经验总结,广泛征求和收集了专家的意见和建议,参考了国内外有关的教材和文献资料,完成了教材的撰写。本书力求符合学生认知规律,由浅入深,循序渐进。按照实践为核心的思路,本书做到了图文并茂,具有科学性和启发性。近年来,计算机科学技术飞速发展,不断地推出新概念、新技术、新机型和新结构,鉴于此,本教材注重内容的先进性与实用性,在讲授一般原理的同时,注意理论联系实际。
本书从知识建构、启发思维和适合教学3个角度组织学习内容,同时不过多依赖先修课程。全书共分8章。第1章帮助读者快速、趣味、深刻地建立计算机系统的整体概念,讲述了冯·诺依曼原理的硬件组成和各个部分的功能,对计算机的特点和性能指标进行了详细的分析。第2章介绍计算机中的数制与码制、数据的表示方法,对于计算机中的检错、纠错码也做了必要的探讨;重点介绍运算方法与运算器的组成,包括定点数和浮点数的算术运算方法及其实现。第3章介绍指令系统,指令系统是计算机系统中软硬件的交界面,主要讨论了指令格式的优化,介绍几种常用的典型寻址方式。第4章介绍存储系统,从一般的半导体读写存储器和只读存储器人手,介绍了并行主存系统、Cache主存存储层次和虚拟存储系统的构成。第5章是中央处理器,主要对控制器进行了较为深入的探讨,介绍典型的CPU结构,将运算器和控制器结合在一起,最后对计算机中的流水结构作了简要分析。第6章是总线系统,主要对总线的基本概念、组成、功能、结构进行了较深入的探讨,介绍典型的系统总线ISA和PCI,也介绍常用的外部总线如LPT并口、RS-232-C串口、IEEE-488、USB、IEEE1394总线。第7章是输入/输出系统,主要介绍输入/输出设备与主机交换信息的4种方式。第8章是外部设备,介绍常用的外部设备的分类和工作原理。
第1章 计算机系统概论
1.1 计算机系统的基本组成
1.1.1 计算机的硬件
1.1.2 计算机的软件
1.2 计算机系统的层次结构
1.2.1 计算机系统的多级层次结构
1.2.2 软件与硬件的逻辑等价
1.2.3 计算机的体系结构、组成和实现
1.3 计算机的特点和性能指标
1.3.1 计算机的特点
1.3.2 计算机的性能指标
1.4 计算机的发展与应用
1.4.1 计算机发展的5个阶段
1.4.2 摩尔定律
1.4.3 计算机的分类
1.4.4 计算机网络
本章小结
习题
第2章 运算方法和运算器
2.1 定点数的表示方法
2.1.1 数制及其转换
2.1.2 原码表示
2.1.3 补码表示
2.1.4 反码表示
2.1.5 移码表示
2.2 浮点数的表示方法
2.2.1 规格化浮点数
2.2.2 浮点数的表示范围
2.2.3 IEEE754浮点数标准
2.3 计算机中非数值数据的表示
2.3.1 字符编码与字符串表示
2.3.2 声音的计算机表示方法
2.3.3 图像的计算机表示方法
2.4 十进制数串的表示
2.4.1 十进制的编码
2.4.2 十进制数串
2.5 数据校验码
2.5.1 奇偶校验码
2.5.2 海明校验码
2.5.3 循环冗余校验码
2.6 加法器
2.6.1 加法器
2.6.2 串行进位的加法器
2.6.3 加法器逻辑结构的改进
2.7 定点数的加减运算
2.7.1 定点数的补码加法
2.7.2 定点数的补码减法
2.7.3 定点数运算中的溢出处理
2.7.4 补码定点数加减运算器的实现
2.8 定点数的乘法运算
2.8.1 定点乘法
2.8.2 阵列乘法器
2.9 定点数的除法运算
2.9.1 原码定点除法
2.9.2 阵列除法器
本章小结
习题
……
第3章 指令系统
第4章 存储系统
第5章 中央处理器
第6章 总线系统
第7章 输入/输出系统
第8章 外部设备
参考文献