計算機組成與設計(2021年清華大學出版社出版的圖書)

《計算機組成與設計》是2021年清華大學出版社出版的圖書，作者是王換招、張克旺、陳妍。

基本介紹

• 中文名：計算機組成與設計
• 作者：王換招,張克旺,陳妍
• 出版時間：2021年7月1日
• 出版社：清華大學出版社
• 頁數：398 頁
• ISBN：9787302576426
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

《計算機組成與設計（第2版）/21世紀高等學校計算機基礎實用系列教材》系統地介紹計算機的基本組成原理、內部運行機制以及相關設計方法。

《計算機組成與設計（第2版）/21世紀高等學校計算機基礎實用系列教材》共7章，分別為計算機系統概論、指令系統、存儲器、匯流排與輸入／輸出系統、數據的表示與運算、中央處理器、控制器。

《計算機組成與設計（第2版）/21世紀高等學校計算機基礎實用系列教材》在講述計算機一般原理的基礎上，通過硬、軟體結合的方式力求達到原理與套用的結合。全書內容由淺入深，理論結合實際。每章最後均附有思考題與習題，便於讀者通過思考和練習深入理解原理。

《計算機組成與設計（第2版）/21世紀高等學校計算機基礎實用系列教材》可以作為高等院校計算機及相關專業“計算機組成原理”課程的教材，也可供從事計算機工作的工程技術人員參考。

《計算機組成與設計（第2版）/21世紀高等學校計算機基礎實用系列教材》特色：

從整體到部件，詳述計算機組成與設計

從計算機系統整體到核心部件逐步進行講解，並對CPU中的數據通路和控制器設計進行重點講解，讓讀者可以一步步地掌握計算機的基本組成原理，並能夠設計簡單CPU。

原理與設計結合，提高計算機系統能力：

基於經典MIPS指令集架構，對CPU數據通路設計和控制器設計進行了詳細講解，使讀者在理解基本組成原理的基礎上，掌握傳統RISC處理器的設計方法。

優質線上資源，夯實考研基礎：

提供高質量PPT課件、教學大綱等完整教學資料，方便教師教學。配套全書習題詳解，便於讀者自主學習。內容符合計算機類專業教學質量國家標準，知識點完整，涵蓋全國碩士研究生入學考試計算機學科聯考大綱的所有內容，重點突出。

圖書目錄

第1章計算機系統概論

1.1計算機系統簡介

1.1.1計算機系統的組成

1.1.2從應用程式透視計算機系統

1.1.3計算機系統的層次結構

1.1.4計算機組成和系統結構

1.2計算機系統的發展與套用

1.2.1計算機系統發展概況

1.2.2計算機套用分類

1.3計算機硬體的組成

1.3.1馮·諾依曼計算機的特點

1.3.2計算機硬體的基本組成

1.3.3從程式運行透視計算機組成

1.4計算機系統的性能

1.4.1性能的定義

1.4.2影響性能的因素

1.5本書主要內容及組織結構

思考題與習題

第2章指令系統

2.1指令系統概述

2.2指令系統的發展

2.2.1指令系統演變過程

2.2.2CISC與RISC指令系統特點

2.3指令系統的功能

2.3.1指令系統的設計原則

2.3.2數據類型

2.3.3操作類型

2.3.4指令系統實例

2.3.5通過程式透視CISC和RISC

2.4指令格式

2.4.1指令的組成

2.4.2指令字長

2.4.3操作碼擴展技術

2.4.4指令格式舉例

2.5定址方式

2.5.1定址方式類型

2.5.2程式定位方式

思考題與習題

第3章存儲器

3.1主存儲器概述

3.1.1存儲器的分類

3.1.2存儲系統的層次結構

3.2主存儲器

3.2.1主存儲器的基本組成

3.2.2主存儲器的性能指標

3.2.3SRAM

3.2.4DRAM

3.2.5新型DRAM存儲器

3.2.6隻讀存儲器和閃速存儲器

3.2.7存儲器容量擴展及其與CPU的連線

3.2.8微處理器與存儲器連線舉例

3.3相聯存儲器

3.3.1相聯訪問的思想

3.3.2相聯存儲器的結構及工作原理

3.4高速緩衝存儲器Cache

3.4.1Cache的工作原理

3.4.2Cache的設計要素

3.5輔助存儲器

3.5.1輔助存儲器概述

3.5.2硬磁碟存儲器

3.5.3磁碟陣列

3.5.4其他輔助存儲器

思考題與習題

第4章匯流排與輸入/輸出系統

4.1匯流排的概念與分類

4.1.1匯流排的概念

4.1.2匯流排的分類

4.2匯流排管理和控制

4.2.1匯流排仲裁機制

4.2.2匯流排通信方式

4.3匯流排結構和標準

4.3.1匯流排結構

4.3.2匯流排標準及特性

4.3.3匯流排舉例

4.4輸入/輸出系統

4.5I/O設備

4.5.1外設的基本組成和分類

4.5.2輸入設備

4.5.3輸出設備

4.6I/O接口

4.6.1I/O接口的作用和組成

4.6.2I/O接口的通信方式

4.7I/O數據傳送控制方式

4.7.1程式查詢方式

4.7.2程式中斷方式

4.7.3DMA方式

思考題與習題

第5章數據的表示與運算

5.1計算機中表示信息的基本方法

5.1.1計算機中常用的信息類型

5.1.2非數值數據的表示

5.1.3十進制數據的編碼表示

5.2定點數的表示

5.2.1真值與機器數

5.2.2常用機器碼錶示

5.3定點運算

5.3.1運算部件的基本結構

5.3.2定點加減運算

5.3.3移位運算

5.3.4定點乘法運算

5.3.5定點除法運算

5.3.6陣列乘除法器

5.3.7十進制運算

5.3.8基本的邏輯運算

5.4定點運算器的實現

5.4.1加法器的進位技術

5.4.2算術邏輯單元

5.4.3定點運算器的基本結構

5.5浮點數的表示與運算

5.5.1浮點數的基本格式

5.5.2浮點階的移碼錶示

5.5.3浮點表示法

5.5.4IEEE 754浮點標準

5.5.5規格化浮點加減運算

5.5.6規格化浮點乘除運算

5.5.7浮點運算的實現

思考題與習題

第6章中央處理器

6.1CPU的功能和組成

6.1.1CPU的功能

6.1.2CPU的基本結構

6.2CPU的設計方法

6.2.1CPU設計過程

6.2.2暫存器傳輸語言

6.3CPU數據通路的結構和組成

6.3.1數據通路操作分析

6.3.2數據通路基本部件

6.3.3CPU結構分類

6.3.4目標指令集假設

6.4中斷系統

6.4.1中斷源分類

6.4.2中斷回響

6.5單周期CPU數據通路

6.5.1數據通路

6.5.2指令周期流程

6.5.3指令周期與CPU性能

6.5.4支持內部中斷的數據通路

6.6多周期數據通路

6.6.1數據通路基本設計方法

6.6.2分散互連結構

6.6.3單匯流排結構

6.6.4雙匯流排和三匯流排結構

6.6.5指令周期及機器性能

6.7指令流水處理器

6.7.1指令流水原理

6.7.2指令流水線性能

6.7.3流水CPU數據通路

思考題與習題

第7章控制器

7.1控制器基本結構和設計方法

7.1.1控制器的功能

7.1.2控制器的組成和設計方法

7.2計算機的控制方式

7.2.1計算機中的時序系統

7.2.2控制方式

7.2.3時序信號產生器

7.3組合邏輯控制器

7.3.1硬布線控制器

7.3.2門陣列控制器

7.4微程式控制器

7.4.1微程式控制器設計思想

7.4.2微程式控制單元的基本結構

7.4.3微指令格式設計

7.4.4微指令格式和微程式設計實例

7.4.5微程式控制單元運行實例

7.4.6微程式控制單元的操作定時

7.4.7動態微程式設計

7.5混合式控制器

7.6流水線控制器

7.6.1流水線控制器基本結構

7.6.2避免冒險的流水線控制器

思考題與習題

參考文獻

作者簡介

王換招，女，1963年生，工學博士，副教授。主要研究方向為計算機體系結構和軟體定義網路。曾主持和參與完成了多項國家自然基金項目和863項目，正在參與國家重點研發項目子項目的研究工作。從事“計算機組成原理”課程的主講工作20餘年，也曾參與過計算機系統類相關課程的教學工作。完成了多項教學改革項目，其中包括課程體系建設及計算機專業教材研究比較等項目。曾編寫出版了3本計算機專業課程教材。對計算機系統類課程體系及教材較為熟悉。