計算機組織與體系結構（第4版立體化教材）

《計算機組織與體系結構（第4版立體化教材）》是2008年8月1日清華大學出版社出版的圖書，作者是白中英。

基本介紹

• 書名：計算機組織與體系結構（第4版立體化教材）
• 作者：白中英
• ISBN：9787302183327
• 頁數：411
• 定價：44.50
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2008-8-1
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·計算機系列教材·計算機組織與體系結構》重點講授計算機單處理機系統的組成和工作原理。在此基礎上，擴展講授並行計算機的體系結構。書中內容分為13章：（1）計算機系統概論；（2）運算方法和運算器；（3）內部存儲器；（4）指令系統；（5）中央處理機；（6）匯流排系統；（7）外圍設備；（8）輸入/輸出系統；（9）作業系統支持；（10）安騰高性能處理機體系結構；（11）並行體系結構； （12）教學實驗設計；（13）課程綜合設計。在附錄A中介紹了配套光碟與教學設備。
《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·計算機系列教材·計算機組織與體系結構》是作者對“計算機組織與體系結構”課程體系、教學內容、教學方法、教學手段進行綜合改革的具體成果。
《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·計算機系列教材·計算機組織與體系結構》特色：基礎性、時代性、系統性、實踐性、實用性、啟發性融為一體，文字教材、多媒體CAI軟體、教學課件、習題答案庫、自測試題庫、教學儀器、實驗設計、課程設計綜合配套，形成“理論、實驗、設計”三個過程相統一的立體化教學體系。《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材·計算機系列教材·計算機組織與體系結構》文字流暢、通俗易懂，有廣泛的適應面，可作為高等學校計算機系的教材，也可作為成人自學考試和全國計算機等級考試NCRE（四級）用書。

作者簡介

白中英，甘肅省永靖縣人。現任北京郵電大學計算機科學與技術學院教授、博士生導師。
在工程和科學研究中，“622小型通用計算機”獲1978年全國科學大會重大成果獎，1項成果獲國家級科技進步三等獎，1項成果獲全國發明展銀質獎，5項成果獲部級科技進步一、二等獎，1項成果獲國家發明專利。近幾年主持完成國家863項目、國家自然科學基金項目3項，省部級項目2項。
在教育和教學研究中，《計算機組成原理教程》獲1992年國家級優秀教材特等獎，“CNCC網路型計算機輔助教學系統”等4項成果分別獲1989年、1993年、1997年，2005年國家級教學成果一、二等獎。6項成果獲省部級教學成果、教材一等獎。2003年獲首屆北京市“教學名師獎”。先後出版著作21部，發表學術論文36篇。
研究方向：計算機系統結構、人工智慧。

目錄

第1章計算機系統概論/1

1.1計算機的分類/1

1.2計算機的發展簡史/2

1.2.1計算機的五代變化/2

1.2.2半導體存儲器的發展/3

1.2.3微處理器的發展/3

1.2.4計算機的性能指標/5

1.3計算機的硬體/5

1.3.1硬體組成要素/5

1.3.2運算器/7

1.3.3存儲器/7

1.3.4控制器/8

1.3.5適配器與輸入輸出設備/11

1.4計算機的軟體/11

1.4.1軟體的組成與分類/11

1.4.2軟體的發展演變/12

1.5計算機系統的層次結構/13

1.5.1多級組成的計算機系統/13

1.5.2軟體與硬體的邏輯等價性/14

1.5.3三個常用術語的物理概念/15

1.5.4計算機體系結構的分類/15

本章小結/16

習題/16

第2章運算方法和運算器/18

2.1數據與文字的表示方法/18

2.1.1數據格式/18

2.1.2數的機器碼錶示/21

2.1.3字元與字元串的表示方法/25

2.1.4漢字的表示方法/27

2.1.5校驗碼/28

2.2定點加法、減法運算/29

2.2.1補碼加法/29

2.2.2補碼減法/30

2.2.3溢出概念與檢測方法/31

2.2.4基本的二進制加法/減法器/32

2.3定點乘法運算/34

2.3.1原碼並行乘法/34

2.3.2直接補碼並行乘法/39

2.4定點除法運算/41

2.4.1原碼除法算法原理/41

2.4.2並行除法器/43

2.5定點運算器的組成/45

2.5.1邏輯運算/45

2.5.2多功能算術/邏輯運算單元

/47

2.5.3內部匯流排/51

2.5.4定點運算器的基本結構/52

2.6浮點運算方法和浮點運算器/53

2.6.1浮點加法、減法運算/53

2.6.2浮點乘法、除法運算/56

2.6.3浮點運算流水線/58

2.6.4浮點運算器實例/61

本章小結/63

習題/63

第3章內部存儲器/66

3.1存儲器概述/66

3.1.1存儲器的分類/66

3.1.2存儲器的分級/67

3.1.3主存儲器的技術指標/68

3.2SRAM存儲器/68

3.2.1基本的靜態存儲元陣列/68

3.2.2基本的SRAM邏輯結構/69

3.2.3讀/寫周期波形圖/70

3.3DRAM存儲器/71

3.3.1DRAM存儲元的記憶原理/71

3.3.2DRAM晶片的邏輯結構/72

3.3.3讀/寫周期、刷新周期/73

*3.3.4存儲器容量的擴充/74

3.3.5高級的DRAM結構/76

3.3.6DRAM主存讀/寫的正確性校驗/80

3.4隻讀存儲器和閃速存儲器/81

3.4.1隻讀存儲器ROM/81

3.4.2FLASH存儲器/84

3.5並行存儲器/87

3.5.1雙連線埠存儲器/87

3.5.2多模組交叉存儲器/90

3.6cache存儲器/93

3.6.1cache基本原理/93

3.6.2主存與cache的地址映射/95

3.6.3替換策略/99

3.6.4cache的寫操作策略/100

3.6.5Pentium4的cache組織/100

本章小結/101

習題/102

第4章指令系統/104

4.1指令系統的發展與性能要求/104

4.1.1指令系統的發展/104

4.1.2對指令系統性能的要求/105

4.1.3低級語言與硬體結構的關係

/105

4.2指令格式/106

4.2.1操作碼/107

4.2.2地址碼/107

4.2.3指令字長度/108

4.2.4指令助記符/109

4.2.5指令格式舉例/109

4.3運算元類型/112

4.3.1一般的數據類型/112

4.3.2Pentium數據類型/112

4.3.3PowerPC數據類型/113

4.4指令和數據的定址方式/113

4.4.1指令的定址方式/113

4.4.2運算元基本定址方式/114

4.4.3定址方式舉例/118

4.5典型指令/122

4.5.1指令的分類/122

4.5.2基本指令系統的操作/123

4.5.3精簡指令系統/125

本章小結/126

習題/127

第5章中央處理機/129

5.1CPU的功能和組成/129

5.1.1CPU的功能/129

5.1.2CPU的基本組成/129

5.1.3CPU中的主要暫存器/131

5.1.4操作控制器與時序產生器/132

5.2指令周期/132

5.2.1指令周期的基本概念/132

5.2.2MOV指令的指令周期/134

5.2.3LAD指令的指令周期/136

5.2.4ADD指令的指令周期/137

5.2.5STO指令的指令周期/138

5.2.6JMP指令的指令周期/140

5.2.7用方框圖語言表示指令周期

/141

5.3時序產生器和控制方式/143

5.3.1時序信號的作用和體制/143

5.3.2時序信號產生器/144

5.3.3控制方式/146

5.4微程式控制器/147

5.4.1微程式控制原理/147

5.4.2微程式設計技術/153

5.5硬連線控制器/157

5.6傳統CPU/159

5.7流水CPU/162

5.7.1流水CPU的結構/162

5.7.2流水線中的主要問題/164

5.7.3奔騰CPU/166

5.8RISCCPU/171

5.8.1RISCCPU的特點/171

5.8.2RISCCPU實例/172

5.9多媒體CPU/176

5.9.1多媒體技術的主要問題/176

5.9.2MMX技術/177

本章小結/179

習題/180

第6章匯流排系統/183

6.1匯流排的概念和結構形態/183

6.1.1匯流排的基本概念/183

6.1.2匯流排的連線方式/184

6.1.3匯流排的內部結構/186

6.2匯流排接口/187

6.2.1信息傳送方式/187

6.2.2匯流排接口的基本概念/189

6.3匯流排的仲裁/190

6.3.1集中式仲裁/191

6.3.2分散式仲裁/192

6.4匯流排的定時和數據傳送模式/193

6.4.1匯流排的定時/193

6.4.2匯流排數據傳送模式/195

6.5HOST匯流排和PCI匯流排/196

6.5.1多匯流排結構/196

6.5.2PCI匯流排信號/197

6.5.3匯流排周期類型/198

6.5.4匯流排周期操作/200

6.5.5匯流排仲裁/201

6.6InfiniBand標準/201

6.6.1InfiniBand的體系結構/201

6.6.2InfiniBand的通信協定/203

本章小結/204

習題/205

第7章外圍設備/207

7.1外圍設備概述/207

7.1.1外圍設備的一般功能/207

7.1.2外圍設備的分類/208

7.2磁碟存儲設備/209

7.2.1磁記錄原理/209

7.2.2磁碟的組成和分類/211

7.2.3磁碟驅動器和控制器/212

7.2.4磁碟上信息的分布/214

7.2.5磁碟存儲器的技術指標/215

7.3磁碟存儲設備的技術發展/216

7.3.1磁碟cache/216

7.3.2磁碟陣列RAID/217

7.3.3可移動存儲設備/218

*7.4磁帶存儲設備/219

7.5光碟和磁光碟存儲設備/220

7.5.1光碟存儲設備/220

7.5.2磁光碟存儲設備/222

*7.6顯示設備/223

7.6.1顯示設備的分類與有關概念

/223

7.6.2字元/圖形顯示器/224

7.6.3圖像顯示設備/226

7.6.4VESA顯示標準/227

*7.7輸入設備和列印設備/230

7.7.1輸入設備/230

7.7.2列印設備/231

本章小結/232

習題/233

第8章輸入/輸出系統/235

8.1外圍設備的速度分級與信息交換方式

/235

8.1.1外圍設備的速度分級/235

8.1.2信息交換方式/236

8.2程式查詢方式/238

8.3程式中斷方式/241

8.3.1中斷的基本概念/241

8.3.2程式中斷方式的基本I/O接口

/243

8.3.3單級中斷和多級中斷/244

8.3.4中斷控制器/249

8.3.5Pentium中斷機制/250

8.4DMA方式/252

8.4.1DMA的基本概念/252

8.4.2DMA傳送方式/253

8.4.3基本的DMA控制器/255

8.4.4選擇型和多路型DMA控制器

/257

8.5通道方式/259

8.5.1通道的功能/260

8.5.2通道的類型/261

8.5.3通道結構的發展/262

8.6通用I/O標準接口/263

8.6.1並行I/O標準接口SCSI/263

8.6.2串列I/O標準接口IEEE1394

/264

本章小結/266

習題/267

第9章作業系統支持/270

9.1作業系統概述/270

9.1.1作業系統的概念/270

9.1.2作業系統的功能/271

9.1.3作業系統的特性及其需要解決的問題/273

9.1.4作業系統的硬體環境/274

9.2調度/276

9.2.1進程/276

9.2.2調度的層次/277

9.2.3處理機調度的實現/278

9.3存儲管理/280

9.3.1分區式存儲管理/280

9.3.2交換技術和分布技術/280

9.4虛擬存儲器/281

9.4.1虛擬存儲器的基本概念/281

9.4.2頁式虛擬存儲器/283

9.4.3段式虛擬存儲器和段頁式虛擬存儲器/285

9.4.4虛存的替換算法/288

9.5存儲保護/289

9.5.1存儲區域保護/289

9.5.2訪問方式保護/291

9.6奔騰系列機的虛存組織/291

9.6.1存儲器模型/292

9.6.2虛地址模式/292

9.6.3分頁模式下的地址轉換/293

本章小結/294

習題/295

第10章安騰高性能處理機體系結構/297

10.1高性能處理機體系結構的演變/297

10.1.1IA體系結構的歷史演變

/297

10.1.2英特爾64位處理機的兩種體系結構/298

10.2安騰體系結構的基本設計思想/299

10.3安騰指令系統結構/302

10.3.1執行單元與指令類型/302

10.3.2安騰暫存器結構/303

10.3.3安騰指令格式/304

10.3.4安騰彙編語言格式/305

10.4指令級並行機制/306

10.4.1推斷執行技術/307

10.4.2推測技術/309

10.5雙核安騰處理機的組成/312

10.5.1雙核安騰處理機的基本特性

/312

10.5.2雙核安騰處理機的組織結構

/314

本章小結/317

習題/318

第11章並行體系結構/320

11.1體系結構中的並行性/320

11.1.1並行性的概念/320

11.1.2提高並行性的技術途徑/321

11.1.3單處理機系統中並行性的發展

/321

11.1.4多處理機系統中並行性的發展

/322

11.1.5並行處理機的體系結構類型

/323

11.2超長指令字處理機/324

11.2.1VLIW處理機的特點/324

11.2.2VLIW處理機的結構模型

/325

11.2.3典型處理機結構/326

11.3多執行緒與超執行緒處理機

11.3.1指令級並行與執行緒級並行

/328

11.3.2同時多執行緒結構/330

11.3.3超執行緒處理機結構/331

11.4向量處理機/332

11.4.1向量處理的基本概念/332

11.4.2向量處理機的結構/335

11.4.3並行向量處理機/338

11.5對稱多處理機/340

11.5.1多處理機系統的分類/340

11.5.2SMP的基本概念/341

11.5.3SMP的結構和實例/342

11.5.4多處理機作業系統/344

11.5.5多處理機的cache一致性

/345

11.6機群系統/347

11.6.1機群系統的定義和特點/347

11.6.2機群系統的體系結構/348

11.6.3IBMSP2系統/350

11.6.4超級刀片系統/351

本章小結/354

習題/355

第12章教學實驗設計/357

12.1教學實驗儀器與測試工具/357

12.1.1TEC-8計算機組成與體系結構實驗系統/357

12.1.2邏輯測試筆/358

12.2TEC-8實驗系統結構和操作/359

12.2.1模型計算機時序信號/359

12.2.2模型計算機組成/359

12.2.3模型計算機指令系統/362

12.2.4開關、按鈕、指示燈/363

12.2.5E2PROM中微代碼的修改

/365

12.3運算器組成實驗/371

12.4雙連線埠存儲器實驗/376

12.5數據通路實驗/380

12.6微程式控制器實驗/385

12.7CPU組成與機器指令執行實驗/391

12.8中斷原理實驗/395

第13章課程綜合設計/399

13.1模型機硬連線控制器設計/399

13.2模型機流水微程式控制器設計/404

13.3模型機流水硬連線控制器設計/407

13.4含有陣列乘法器的ALU設計/409

附錄A配套光碟與教學設備/412

參考文獻/413