計算機組成原理教程（第7版）

《計算機組成原理教程（第7版）》是2017年清華大學出版社出版的圖書，作者是張基溫。

基本介紹

• 書名：計算機組成原理教程（第7版）
• 作者：張基溫
• ISBN：9787302476290 
• 定價：49元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2017.07.01 
• 印次：7-1

內容簡介

本書是一本面向套用型專業的計算機組成原理教材，全書共分7章。第1章幫助讀者快速、輕鬆並深刻地建立計算機系統的整體概念並了解現代計算機硬體的測試技術與工具；第2章介紹計算機的存儲體系，並著重介紹DRAM的內部操作對性能參數的影響；第3章介紹計算機匯流排系統和主機板的有關知識；第4章介紹計算機的輸入輸出及其控制技術；第5章介紹計算機核心部件——控制器的工作原理和基本設計方法；第6章從架構層面介紹處理器中的並行技術；第7章介紹人們在非馮·諾依曼體系結構和非矽晶體元器件兩個方面的探索。

作者

張基溫，研究和教學領域涉及計算機科學與技術、信息管理、信息經濟學、電子政務與電子商務、服務科學、新媒體。先後擔任名古屋大學訪問學者，山西財經大學、江南大學、華東政法大學、常熟理工學院、福建工程學院、廣西職業技術學院、晉城學院等多所大學的專職、客座或兼職教授，北京大學博雅方略城市發展與信息化研究中心研究員，南京大學出版社總編顧問，太原高新技術區IT研究院實驗室主任，山西省緊缺人才專家委員會副主任，中國信息經濟學會常務理事，全國高等院校計算機基礎教育研究會常務理事兼課程建設委員會副主任，中國計算機學會教育專業委員會委員，國家NIT考試委員會委員，江蘇省計算機基礎教學指導委員會委員，山西省新世紀專家學者協會副會長。為清華大學出版社、電子工業出版社、中國水利水電出版社、南京大學出版社、中國鐵道出版社等主編了信息管理與信息系統專業、計算機實驗與實踐、大學生信息素養等多個系列教材。

目錄

第1章計算機系統概述1

1.1計算工具的進步軌跡1

1.1.1神奇的算盤和算籌——軟體與硬體的起源1

1.1.2提花機的啟示與巴貝奇分析機——內程式計算機的最早實踐5

1.1.3帕斯卡加法器——內動力計算機的嘗試7

1.1.4從八卦圖到布爾代數——電子數字計算機的理論基礎11

1.1.5諾依曼電子數字計算機體系的確立19

1.1.6作業系統——計算機的自我管理22

1.1.7現代計算機系統結構25

1.1.8自動計算機理論的再討論27

1.20、1編碼27

1.2.1數字系統中的信息單位與量級27

1.2.2十進制數與二進制數的轉換28

1.2.3八進制、十六進制和BCD碼30

1.2.4原碼、反碼、補碼和移碼31

1.2.5浮點數與定點數34

1.2.6聲音的0、1編碼36

1.2.7圖形圖像的0、1編碼37

1.2.8文字的0、1編碼39

1.2.9指令的0、1編碼與電腦程式設計語言43

1.2.10數據傳輸中的差錯檢驗44

1.3電子數字計算機的基本原理48

1.3.1電子數字計算機的運算器48

1.3.2計算機存儲器50

1.3.3計算機控制器54

1.3.4匯流排56

1.3.5計算機中的時序控制57

1.4馮·諾依曼計算機體系的改進59

1.4.1馮·諾依曼瓶頸59

1.4.2並行與共享60

1.4.3哈佛結構63

1.4.4擬態計算機64

1.5計算機性能評測64

1.5.1計算機的主要性能指標64

1.5.2計算機性能測試工具69

1.5.3天梯圖71

習題74

第2章存儲系統77

2.1主存儲器概述77

2.1.1ROM元件77

2.1.2RAM元件與存儲結構79

2.1.3DRAM元件與基本存儲結構82

2.2主存儲體組織85

2.2.1記憶體條結構85

2.2.2存儲體的基本擴展方式87

2.2.3Bank89

2.2.4並行存儲器90

2.2.5並行處理機的主存儲器93

2.3DRAM內部操作與性能參數94

2.3.1SDRAM的主要引腳94

2.3.2SDRAM的讀寫時序95

2.3.3突發傳輸97

2.3.4數據掩碼98

2.3.5DRAM的動態刷新99

2.3.6晶片初始化與預充電102

2.3.7存儲器控制器104

2.3.8RAM的一般性能參數104

2.3.9DDRSDRAM與RDRAM107

2.4磁碟存儲器109

2.4.1磁表面存儲原理109

2.4.2硬磁碟存儲器的存儲結構111

2.4.3磁碟格式化112

2.4.4硬磁碟存儲器與主機的連線115

2.4.5硬磁碟存儲器的技術參數118

2.4.6磁碟陣列120

2.5光碟存儲器123

2.5.1光碟的技術特點與類型123

2.5.2可擦寫型光碟讀寫原理124

2.5.3光碟規格124

2.6閃速存儲器127

2.6.1快閃記憶體原理128

2.6.2固態硬碟128

2.7存儲體系131

2.7.1多級存儲體系的建立131

2.7.2多級存儲體系的性能參數132

2.7.3Cache主存機制133

2.7.4虛擬存儲器138

2.8未來記憶元件141

2.8.1磁隨機存取存儲器141

2.8.2鐵電隨機存取存儲器142

2.8.3相變隨機存取存儲器143

2.8.4阻變隨機存取存儲器144

習題145

第3章匯流排與主機板148

3.1匯流排的概念148

3.1.1匯流排及其規範148

3.1.2匯流排分類149

3.1.3匯流排的性能指標152

3.1.4標準匯流排153

3.2匯流排工作原理154

3.2.1匯流排的組成與基本傳輸過程154

3.2.2匯流排的爭用與仲裁155

3.2.3匯流排通信中主從之間的時序控制157

3.3幾種標準系統匯流排分析161

3.3.1ISA匯流排161

3.3.2PCI匯流排163

3.3.3AGP匯流排166

3.3.4PCIExpress匯流排168

3.4幾種標準I/O匯流排分析169

3.4.1ATA與SATA匯流排169

3.4.2SCSI與SAS匯流排171

3.4.3USB匯流排174

3.4.4光纖匯流排178

3.4.5AMR和CNR178

3.5微型計算機主機板179

3.5.1主機板的概念179

3.5.2主機板的組成180

3.5.3主機板架構及其進展185

3.5.4主機板選擇參數188

3.5.5主機板整合技術191

3.5.6智慧型主機板技術191

習題193

第4章輸入輸出系統195

4.1外圍設備195

4.1.1外部設備及其發展195

4.1.2鍵盤198

4.1.3滑鼠201

4.1.4列印設備202

4.1.5顯示器210

4.1.6觸控螢幕220

4.1.7虛擬現實設備223

4.2I/O過程的程式直接控制225

4.2.1I/O過程的程式無條件傳送控制方式225

4.2.2I/O過程的程式查詢傳送方式225

4.3I/O過程的程式中斷控制227

4.3.1程式中斷控制的核心概念227

4.3.2中斷關鍵技術230

4.3.3中斷接口234

4.3.4多重中斷235

4.4I/O數據傳送的DMA控制236

4.4.1DMA的基本概念236

4.4.2DMA與CPU共享存儲器衝突的解決方案237

4.4.3DMA控制器239

4.4.4DMA傳送過程240

4.4.5DMA與中斷方式比較241

4.5I/O過程的通道控制242

4.5.1通道控制及其特點242

4.5.2通道控制原理244

4.5.3通道類型246

4.6I/O接口247

4.6.1影響I/O設備與計算機連線的主要因素248

4.6.2I/O接口的功能與類型249

4.6.3I/O接口結構250

4.6.4緩衝251

4.6.5I/O連線埠252

4.7I/O設備適配器253

4.7.1顯示卡254

4.7.2音效卡256

4.7.3網卡259

4.8I/O管理261

4.8.1設備驅動程式261

4.8.2ROMBIOS262

習題265

第5章控制器邏輯268

5.1處理器的外特性——指令系統268

5.1.1指令系統與彙編語言概述268

5.1.2定址方式271

5.1.3Intel8086指令簡介276

5.1.4CISC與RISC283

5.1.5指令系統的設計內容287

5.2組合邏輯控制器287

5.2.1指令的微操作分析288

5.2.2指令的時序控制與時序部件290

5.2.3組合邏輯控制器設計舉例292

5.3微程式控制器295

5.3.1概述295

5.3.2微程式操作控制部件的組成295

5.3.3微程式操作控制部件設計舉例296

習題299

第6章處理器架構302

6.1流水線技術302

6.1.1指令流水線302

6.1.2運算流水線304

6.1.3流水線中的相關衝突305

6.1.4流水線中的多發射技術307

6.1.5PentiumCPU309

6.1.6流水線向量處理機312

6.2多處理器系統316

6.2.1多計算機系統與多處理器系統316

6.2.2SMP架構317

6.2.3多處理器作業系統319

6.3多執行緒處理器320

6.3.1多執行緒處理器架構的提出320

6.3.2同時多執行緒技術322

6.3.3超執行緒處理器324

6.4多核處理器327

6.4.1多核處理器及其特點327

6.4.2多核+多執行緒——CMT技術329

6.5關於處理器並行性開發的討論329

6.5.1並行性及其級別329

6.5.2基於並行性的處理器體系Flynn分類331

6.5.3處理器並行性開發的思路與途徑333

習題334

第7章未來計算機展望337

7.1非馮·諾依曼體系計算機的探索337

7.1.1數據流計算機337

7.1.2歸約機339

7.1.3智慧型計算機341

7.1.4神經網路計算機343

7.2未來計算機元器件展望349

7.2.1摩爾定律及其影響349

7.2.2突破傳統微電子工藝的努力351

7.2.3納米電子器件353

7.2.4量子計算機356

7.2.5光學計算機358

7.2.6超導技術359

7.2.7生物計算機360

習題363

附錄A國內外常用二進制邏輯元件圖形符號對照圖364

參考文獻366