計算機組成與嵌入式系統（原書第6版）

《計算機組成與嵌入式系統（原書第6版）》是2013年10月機械工業出版社出版的圖書，作者是V.Carl Hamacher、 Zvonko G.Vranesic Safw。

基本介紹

• 中文名：計算機組成與嵌入式系統（原書第6版）
• 作者：V.Carl Hamacher、Zvonko G.Vranesic Safw
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2013年10月
• 定價：79 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787111438656

內容簡介

本書是計算機組成的入門級教程，全面地介紹了計算機組成結構、操作、性能的基本概念，還介紹了有關外圍設備、處理器系列模型以及嵌入式系統的一些主要內容。

圖書目錄

目　錄

Computer Organization and Embedded Systems, Sixth Edition

出版者的話

譯者序

前言

作者簡介

第1章　計算機的基本結構 #8; 1

1.1　計算機的類型 #8; 1

1.2　功能部件 #8; 2

1.2.1　輸入設備 #8; 3

1.2.2　存儲器 #8; 3

1.2.3　運算器 #8; 4

1.2.4　輸出設備 #8; 4

1.2.5　控制器 #8; 4

1.3　基本操作概念 #8; 4

1.4　數的表示及算術運算 #8; 6

1.4.1　整數 #8; 6

1.4.2　浮點數 #8; 11

1.5　字元表示 #8; 11

1.6　性能 #8; 12

1.6.1　技術 #8; 13

1.6.2　並行性 #8; 13

1.7　發展歷程 #8; 13

1.7.1　第一代計算機 #8; 14

1.7.2　第二代計算機 #8; 14

1.7.3　第三代計算機 #8; 14

1.7.4　第四代計算機 #8; 14

1.8　結束語 #8; 15

1.9　問題解析 #8; 15

習題 #8; 16

參考文獻 #8; 17

第2章　指令集體系結構 #8; 18

2.1　存儲單元和地址 #8; 18

2.1.1　按位元組定址能力 #8; 19

2.1.2　大端和小端分配 #8; 20

2.1.3　字的對齊 #8; 20

2.1.4　訪問數和字元 #8; 20

2.2　存儲器操作 #8; 21

2.3　指令和指令序列 #8; 21

2.3.1　暫存器傳送標記 #8; 21

2.3.2　彙編語言符號 #8; 22

2.3.3　RISC和CISC指令集 #8; 22

2.3.4　RISC指令集介紹 #8; 23

2.3.5　指令執行和線性序列 #8; 24

2.3.6　轉移 #8; 25

2.3.7　生成存儲器地址 #8; 26

2.4　定址方式 #8; 26

2.4.1　變數和常數的實現 #8; 27

2.4.2　間接和指針 #8; 28

2.4.3　變址和數組 #8; 29

2.5　彙編語言 #8; 32

2.5.1　彙編指示 #8; 33

2.5.2　程式的彙編和執行 #8; 35

2.5.3　數的表示 #8; 36

2.6　堆疊 #8; 36

2.7　子程式 #8; 38

2.7.1　子程式嵌套及處理器堆疊 #8; 39

2.7.2　參數傳遞 #8; 39

2.7.3　堆疊的結構 #8; 42

2.8　其他指令 #8; 44

2.8.1　邏輯指令 #8; 44

2.8.2　移位和循環移位指令 #8; 45

2.8.3　乘法和除法 #8; 47

2.9　處理32位的立即值 #8; 47

2.10　CISC指令集 #8; 48

2.10.1　其他定址方式 #8; 49

2.10.2　條件碼 #8; 50

2.11　RISC和CISC風格 #8; 51

2.12　實例程式 #8; 52

2.12.1　向量點積程式 #8; 52

2.12.2　字元串搜尋程式 #8; 53

2.13　機器指令的編碼 #8; 54

2.14　結束語 #8; 56

2.15　問題解析 #8; 56

習題 #8; 59

第3章　基本輸入/輸出 #8; 63

3.1　訪問I/O設備 #8; 63

3.1.1　I/O設備接口 #8; 64

3.1.2　程式控制I/O #8; 64

3.1.3　一個RISC風格的I/O程式示例 #8; 67

3.1.4　一個CISC風格的I/O程式示例 #8; 67

3.2　中斷 #8; 68

3.2.1　中斷的允許與禁止 #8; 70

3.2.2　處理多台設備 #8; 71

3.2.3　控制I/O設備行為 #8; 72

3.2.4　處理器控制暫存器 #8; 73

3.2.5　中斷程式示例 #8; 74

3.2.6　異常 #8; 78

3.3　結束語 #8; 79

3.4　問題解析 #8; 79

習題 #8; 83

第4章　軟體 #8; 86

4.1　彙編過程 #8; 86

4.2　裝載及執行目標程式 #8; 87

4.3　連線程式 #8; 88

4.4　庫 #8; 88

4.5　編譯器 #8; 88

4.5.1　編譯器最佳化 #8; 89

4.5.2　組合不同語言編寫的程式 #8; 89

4.6　調試器 #8; 90

4.7　使用高級語言實現輸入/輸出任務 #8; 90

4.8　彙編語言與C語言的互動 #8; 92

4.9　作業系統 #8; 95

4.9.1　引導程式 #8; 96

4.9.2　管理應用程式的執行 #8; 96

4.9.3　中斷在作業系統中的使用 #8; 97

4.10　結束語 #8; 99

習題 #8; 99

參考文獻 #8; 100

第5章　基本處理部件 #8; 101

5.1　一些基本概念 #8; 101

5.2　指令的執行 #8; 103

5.2.1　Load指令 #8; 103

5.2.2　算術及邏輯運算指令 #8; 104

5.2.3　Store指令 #8; 104

5.3　硬體組件 #8; 105

5.3.1　暫存器檔案 #8; 105

5.3.2　ALU #8; 106

5.3.3　數據通路 #8; 106

5.3.4　取指令部分 #8; 108

5.4　指令的讀取和執行步驟 #8; 109

5.4.1　轉移 #8; 111

5.4.2　等待存儲器 #8; 113

5.5　控制信號 #8; 114

5.6　硬體控制 #8; 116

5.6.1　數據通路控制信號 #8; 117

5.6.2　存儲器延遲的處理 #8; 118

5.7　CICS風格的處理器 #8; 118

5.7.1　使用匯流排實現互連 #8; 119

5.7.2　微程式控制 #8; 121

5.8　結束語 #8; 122

5.9　問題解析 #8; 122

習題 #8; 124

第6章　流水線 #8; 127

6.1　基本概念——理想情況 #8; 127

6.2　流水線結構 #8; 128

6.3　流水線問題 #8; 129

6.4　數據依賴性 #8; 129

6.4.1　運算元轉發 #8; 129

6.4.2　用軟體處理數據依賴性 #8; 130

6.5　存儲器延遲 #8; 131

6.6　轉移延遲 #8; 132

6.6.1　無條件轉移 #8; 132

6.6.2　條件轉移 #8; 133

6.6.3　轉移延遲槽 #8; 133

6.6.4　轉移預測 #8; 134

6.7　資源限制 #8; 136

6.8　性能評估 #8; 137

6.8.1　停頓和時間代價的影響 #8; 137

6.8.2　流水線的段數 #8; 138

6.9　超標量操作 #8; 139

6.9.1　轉移和數據依賴性 #8; 140

6.9.2　無序執行 #8; 141

6.9.3　執行完成 #8; 141

6.9.4　調度操作 #8; 142

6.10　CISC處理器中的流水線 #8; 143

6.10.1　ColdFire處理器中的流水線 #8; 144

6.10.2　Intel處理器中的流水線 #8; 144

6.11　結束語 #8; 144

6.12　問題解析 #8; 145

習題 #8; 146

參考文獻 #8; 148

第7章　輸入/輸出組織結構 #8; 149

7.1　匯流排結構 #8; 149

7.2　匯流排操作 #8; 150

7.2.1　同步匯流排 #8; 150

7.2.2　異步匯流排 #8; 152

7.2.3　電氣考慮 #8; 154

7.3　匯流排仲裁 #8; 154

7.4　接口電路 #8; 156

7.4.1　並行接口 #8; 156

7.4.2　串列接口 #8; 159

7.5　互連標準 #8; 161

7.5.1　通用串列匯流排 #8; 162

7.5.2　火線 #8; 164

7.5.3　PCI匯流排 #8; 165

7.5.4　SCSI匯流排 #8; 168

7.5.5　SATA #8; 169

7.5.6　SAS #8; 169

7.5.7　PCI Express #8; 169

7.6　結束語 #8; 170

7.7　問題解析 #8; 170

習題 #8; 172

參考文獻 #8; 173

第8章　存儲器系統 #8; 174

8.1　基本概念 #8; 174

8.2　半導體隨機存儲器 #8; 175

8.2.1　存儲器晶片的內部組織結構 #8; 176

8.2.2　靜態存儲器 #8; 177

8.2.3　動態隨機存儲器 #8; 178

8.2.4　同步動態隨機存儲器 #8; 180

8.2.5　大容量存儲器的結構 #8; 182

8.3　唯讀存儲器 #8; 184

8.3.1　ROM #8; 184

8.3.2　PROM #8; 185

8.3.3　EPROM #8; 185

8.3.4　EEPROM #8; 185

8.3.5　快閃記憶體 #8; 186

8.4　直接存儲器訪問 #8; 186

8.5　存儲器層次結構 #8; 188

8.6　高速快取 #8; 189

8.6.1　映射功能 #8; 190

8.6.2　替換算法 #8; 193

8.6.3　映射技術的例子 #8; 194

8.7　性能因素 #8; 196

8.7.1　命中率和失效開銷 #8; 196

8.7.2　處理器晶片上的高速快取 #8; 198

8.7.3　其他改進 #8; 198

8.8　虛擬存儲器 #8; 200

8.9　存儲器管理需求 #8; 203

8.10　輔助存儲器 #8; 204

8.10.1　磁碟 #8; 204

8.10.2　光碟 #8; 208

8.10.3　磁帶系統 #8; 211

8.11　結束語 #8; 212

8.12　問題解析 #8; 212

習題 #8; 215

參考文獻 #8; 217

第9章　算術運算 #8; 218

9.1　有符號數加減法 #8; 218

9.2　快速加法器設計 #8; 220

9.3　無符號數乘法 #8; 224

9.3.1　陣列乘法器 #8; 224

9.3.2　順序電路乘法器 #8; 225

9.4　有符號數乘法 #8; 227

9.5　快速乘法 #8; 229

9.5.1　乘數位偶重編碼 #8; 229

9.5.2　求和項的進位保留加法 #8; 229

9.5.3　使用3-2簡化器的求和項加法樹 #8; 231

9.5.4　使用4-2簡化器的求和項加法樹 #8; 233

9.5.5　快速乘法總結 #8; 234

9.6　整數除法 #8; 234

9.7　浮點數及其運算 #8; 236

9.7.1　浮點數算術運算 #8; 238

9.7.2　保護位與截取 #8; 239

9.7.3　浮點操作的實現 #8; 240

9.8　十進制數到二進制數的轉換 #8; 242

9.9　結束語 #8; 242

9.10　問題解析 #8; 243

習題 #8; 245

參考文獻 #8; 248

第10章　嵌入式系統 #8; 249

10.1　嵌入式系統實例 #8; 249

10.1.1　微波爐 #8; 249

10.1.2　數位照相機 #8; 251

10.1.3　家用遙測技術 #8; 252

10.2　嵌入式套用中的微控制器晶片 #8; 252

10.3　一個簡單的微控制器 #8; 253

10.3.1　並行I/O接口 #8; 253

10.3.2　串列I/O接口 #8; 256

10.3.3　計數器/定時器 #8; 256

10.3.4　中斷控制機制 #8; 258

10.3.5　編程實例 #8; 258

10.4　反應定時器——?一個完整的實例 #8; 261

10.5　感測器與執行器 #8; 264

10.5.1　感測器 #8; 264

10.5.2　執行器 #8; 266

10.5.3　套用實例 #8; 266

10.6　微控制器系列 #8; 267

10.6.1　基於Intel 8051的微控制器 #8; 268

10.6.2　Freescale微控制器 #8; 268

10.6.3　ARM微控制器 #8; 269

10.7　設計問題 #8; 269

10.8　結束語 #8; 271

習題 #8; 271

參考文獻 #8; 273

第11章　片上系統——案例研究 #8; 274

11.1　FPGA的實現 #8; 274

11.1.1　FPGA器件 #8; 275

11.1.2　處理器的選擇 #8; 275

11.2　計算機輔助設計工具 #8; 275

11.3　鬧鐘示例 #8; 279

11.3.1　系統的用戶視圖 #8; 279

11.3.2　系統的定義和生成 #8; 279

11.3.3　電路實現 #8; 281

11.3.4　套用軟體 #8; 281

11.4　結束語 #8; 287

習題 #8; 287

參考文獻 #8; 288

第12章　並行處理及性能 #8; 289

12.1　硬體多執行緒 #8; 289

12.2　向量（SIMD）處理 #8; 290

12.3　共享存儲器的多處理器 #8; 292

12.4　高速快取一致性 #8; 295

12.4.1　直接寫協定 #8; 295

12.4.2　寫回協定 #8; 296

12.4.3　監聽高速快取 #8; 296

12.4.4　基於目錄的高速快取一致性 #8; 297

12.5　訊息傳遞多計算機 #8; 298

12.6　多處理器並行編程 #8; 298

12.7　性能建模 #8; 300

12.8　結束語 #8; 301

習題 #8; 301

參考文獻 #8; 302

附錄A　邏輯電路 #8; 303

附錄B　Altera Nios II處理器 #8; 344

附錄C　ColdFire處理器 #8; 371

附錄D　ARM處理器 #8; 397

附錄E　Intel IA-32體系結構 #8; 431

索引 #8; 461