計算機組成原理(2013年清華大學出版社出版的圖書)

成書過程

修訂情況

該教材的第1章、第2章、第4章、第8章由谷赫編寫，第3章、第5章由鄒鳳華編寫，第6章、第7章由李念峰編寫；全書由谷赫統稿。本書在編寫過程中，戴銀飛、楚葉峰、邵丹、趙耀紅、王艷柏等老師也提出了意見並給予了幫助。

出版工作

2013年1月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
鄭寅壁、薛陽	傅瑞學	時翠蘭	李紅英

內容簡介

該教材共分為8章，各章內容如下：

第1章計算機系統概論，介紹了計算機的分類、發展及層次結構，並對馮·諾依曼機硬體結構中的各組成部分進行了概要介紹，為以後章節的學習打下了基礎。

第2章運算方法和運算器，從數的表示格式出發，詳細介紹了機器碼的表現形式，定點數與浮點數的表示，二進制數的運算法則以及運算器的組成。

第3章內部存儲器，介紹了存儲器的分類、層次結構和技術指標，主存儲器工作原理，存儲器與CPU的連線方法，並行存儲器，高速緩衝存儲器，以及由各種存儲器組成多級存儲系統的工作原理。

第4章指令系統，主要介紹了指令格式及指令的定址方式，常見指令的分類、CISC和RISC指令的特點。

第5章中央處理器，CPU設計是計算機組成原理課程中的重要組成部分，本章介紹了中央處理器CPU的組成及其功能、指令的執行過程、時序及微操作信號的產生，並對控制器的組合邏輯實現方法和微程式實現方法進行了說明，通過這一章的學習，讀者可以形成CPU的完整概念和設計方法。

第6章匯流排系統，介紹了匯流排的概念與分類、輸入輸出的基本控制方式、計算機匯流排、主機與外圍設備之間的連線方式。

第7章外圍設備，介紹了除CPU與存儲器以外的常用外圍設備的工作原理。

第8章輸入輸出系統，介紹了輸入輸出的基本控制方式，各方式的特點及邏輯實現方法。

教材目錄

第1章計算機系統概論

1.1計算機的分類

1.2計算機的發展

1.3計算機的組成

1.3.1馮·諾依曼計算機的特點

1.3.2計算機的硬體系統

1.3.3計算機的軟體系統

1.3.4非馮·諾依曼計算機

1.3.5計算機的性能指標

1.4計算機系統的層次結構

1.4.1多級組成的計算機系統

1.4.2軟體與硬體的邏輯等價性

本章小結

習題

第2章運算方法和運算器

2.1數據與文字的表示方式

2.1.1無符號數和有符號數

2.1.2數據格式

2.1.3數的機器碼錶示

2.1.4十進制數串的表示方法

2.1.5字元與字元串的表示方法

2.1.6漢字的表示方法

2.1.7校驗碼

2.2定點運算

2.2.1定點加減運算

2.2.2定點乘法運算

2.2.3定點除法運算

2.3浮點數運算

2.3.1浮點加、減法運算

2.3.2浮點乘、除法運算

2.4運算器

2.4.1基本的二進制加減法器

2.4.2多功能算術邏輯運算單元

本章小結

習題

第3章內部存儲器

3.1存儲器概述

3.1.1存儲器的分類

3.1.2存儲器的分級

3.1.3存儲單元地址的分配

3.1.4主存儲器的技術指標

3.2隨機存取存儲器

3.2.1靜態RAM

3.2.2動態RAM

3.3隻讀存儲器

3.4存儲器與CPU的連線

3.5並行存儲器

3.5.1雙連線埠存儲器

3.5.2多模組交叉存儲器

3.6高速緩衝存儲器Cache

3.6.1Cache 基本原理

3.6.2主存與Cache的地址映射

3.6.3替換策略

3.6.4Cache的寫操作策略

*3.6.5Pentium 4 的Cache組織

本章小結

習題

第4章指令系統

4.1指令系統的發展與性能要求

4.1.1指令系統的發展

4.1.2對指令系統性能的要求

4.1.3低級語言與硬體結構的關係

4.2指令格式

4.2.1操作碼

4.2.2地址碼

4.2.3指令字長度

4.2.4指令助記符

4.2.5運算元類型

4.2.6指令格式舉例

4.3指令和數據的定址方式

4.3.1指令的定址方式

4.3.2運算元基本定址方式

4.4典型指令

4.4.1指令的分類

4.4.2基本指令系統的操作

4.4.3精簡指令系統

4.4.4RISC和CISC的比較

本章小結

習題

第5章中央處理器

5.1CPU的功能和組成

5.1.1CPU的功能

5.1.2CPU的基本組成

5.1.3CPU中的主要暫存器

5.1.4暫存器組織舉例

5.2指令周期

5.2.1指令周期的基本概念

5.2.2MOV指令的指令周期

5.2.3LAD指令的指令周期

5.2.4ADD指令的指令周期

5.2.5STO指令的指令周期

5.2.6JMP指令的指令周期

5.2.7用方框圖語言表示指令周期

5.3時序產生器和控制方式

5.3.1時序信號的作用和體制

5.3.2時序信號產生器

5.3.3控制方式

5.4微程式控制器

5.4.1微程式控制原理

5.4.2微程式設計技術

5.5硬布線控制器

5.6指令流水

5.6.1指令流水原理

5.6.2影響流水線性能的因素

5.6.3流水線性能

5.6.4流水線中的多發技術

5.6.5流水線結構

*5.6.6奔騰CPU

*5.7RISC CPU

5.7.1RISC的特點

5.7.2RISC CPU實例

本章小結

習題

第6章匯流排系統

6.1匯流排的概念和結構形態

6.1.1匯流排的基本概念

6.1.2匯流排的分類

6.1.3匯流排的結構

6.1.4匯流排的內部結構

6.1.5匯流排的性能指標

6.2匯流排接口

6.2.1信息傳送方式

6.2.2匯流排接口的基本概念

6.3匯流排的仲裁

6.3.1集中式仲裁

6.3.2分散式仲裁

6.4匯流排的定時和數據傳送模式

6.4.1匯流排的定時

6.4.2匯流排數據傳送模式

*6.5HOST匯流排和PCI匯流排

6.5.1多匯流排結構

6.5.2PCI匯流排信號

6.5.3匯流排周期類型

6.5.4匯流排周期操作

6.5.5匯流排仲裁

*6.6InfiniBand標準

6.6.1InfiniBand的體系結構

6.6.2InfiniBand的通信協定

本章小結

習題

第7章外圍設備

7.1外圍設備概述

7.1.1外圍設備的一般功能

7.1.2外圍設備的分類

7.2硬磁碟存儲器

7.2.1磁記錄原理

7.2.2磁碟的組成和分類

7.2.3磁碟驅動器和控制器

7.2.4磁碟上信息的分布

7.2.5磁碟存儲器的技術指標

7.2.6磁碟存儲設備的技術發展

7.2.7磁碟陣列RAID

7.3軟磁碟存儲器

7.3.1概述

7.3.2軟磁碟碟片

7.3.3軟磁碟的記錄格式

7.3.4軟磁碟驅動器和控制器

7.4磁帶存儲設備

7.4.1概述

7.4.2數據流磁帶機

7.4.3磁帶的記錄格式

7.5光碟和磁光碟存儲設備

7.5.1光碟存儲設備

7.5.2磁光碟存儲設備

7.6顯示設備

7.6.1顯示設備的分類與有關概念

7.6.2字元/圖形顯示器

7.6.3圖像顯示設備

7.6.4VESA顯示標準

7.7輸入設備和列印設備

7.7.1輸入設備

7.7.2列印設備

本章小結

習題

第8章輸入輸出系統

8.1外圍設備的速度分級與信息交換方式

8.1.1外圍設備的速度分級

8.1.2信息交換方式

8.2程式查詢方式

8.3程式中斷方式

8.3.1中斷的基本概念

8.3.2程式中斷方式的基本I/O接口

8.3.3單級中斷

8.3.4多級中斷

8.3.5中斷控制器

8.4DMA 方式

8.4.1DMA的基本概念

8.4.2DMA傳送方式

8.4.3基本的DMA控制器

8.4.4選擇型和多路型DMA控制器

8.5通道方式

8.5.1通道的功能

8.5.2通道的類型

8.5.3通道結構的發展

本章小結

習題

參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《計算機組成原理知識解析與習題精練》。

書名	書號	出版社	作者
《計算機組成原理知識解析與習題精練》	9787302389101	清華大學出版社	谷赫、鄒鳳華、李念峰

教材特色

該教材概念清晰，同時又具有一定的理論高度，貼近當新技術和新思想，內容安排符合教學規律，具有廣泛的適應層面。書中例題由淺入深，具有實用性、典型性，並力求與當代計算機技術緊密結合。

該教材在教學順序上，可按編寫順序教授，即計算機如何運算、如何存儲信息、如何執行指令、如何連線I/O子系統以構成整機系統；也可將內部存儲器一章放在CPU之後講授，即先建立CPU整機概念，再構造主機與系統的連線。目錄中帶星號（*）的部分可根據各高校實際學時情況安排。

計算機組成原理(2013年清華大學出版社出版的圖書)

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