計算機組成與實現

內容簡介

本書為“基於系統能力培養的計算機專業課程建設研究”項目規劃教材，根據北京航空航天大學對計算機專業系統能力培養十二年改革成果編寫而成。本課程的教學目標為：開發一個具有數十條指令規模且通過嚴格測試的功能型CPU。

本書根據設計一台計算機的教學要求，重新梳理了課程體系，涉及傳統意義上的數字邏輯、彙編語言和計算機組成3門課程的相關知識，包括計算機概述、數據表示與運算方法、計算機指令、單周期CPU、多周期CPU、流水線設計、存儲層次、輸入輸出和MIPS微系統。本書通過CPU開發案例，引導讀者學會“形式建模綜合方法”、體會系統設計的思想精要。

本書可作為本科計算機類專業計算機組成課程教材，也可供有關技術人員參考。

圖書目錄

第1章計算機概述

1.1 計算機的套用及其分類

1.2 計算機的基本硬體構成

1.2.1 輸入輸出設備

1.2.2 主存儲器

1.2.3 中央處理器

1.3 計算機的層次結構

1.4 本章小結

思考題

第2章數據表示與運算方法

2.1 常見進制及其轉換

2.1.1 十進制

2.1.2 二進制

2.1.3 十六進制

2.2 位元組、字等常用術語

2.3 二進制加法

2.4 整數的二進制表示方法

2.4.1 原碼

2.4.2 補碼

2.5 浮點數的二進制表示方法

2.6 補碼的常見基本運算

2.6.1 負數的二進制補碼表示

2.6.2 減法

2.6.3 符號擴展

2.6.4 比較

2.6.5 乘法

2.6.6 除法

2.7 本章小結

思考題

第3章計算機指令

3.1 程式執行的基本原理

3.1.1 程式的全流程概述

3.1.2 主存儲器

3.1.3 CPU

3.1.4 指令與指令集

3.1.5 示例程式執行過程解讀

3.1.6 小結

3.2 計算器：一個綜合案例

3.3 指令格式及其運算元

3.3.1 指令基本格式

3.3.2 第1類運算元：暫存器

3.3.3 第2類運算元：立即數

3.3.4 第3類運算元：主存單元

3.4 指令集與彙編程式

3.4.1 彙編程式基本結構

3.4.2 主存變數聲明

3.4.3 讀存儲器

3.4.4 寫存儲器

3.4.5 暫存器載入立即數高位

3.4.6 算術運算

3.4.7 邏輯運算

3.4.8 分支指令與if-else、switch及循環結構

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基本介紹

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