计算机组成原理实用教程（第3版）

　　本书主要是针对普通院校计算机应用专业的学生编写的。全书共分9章，第1章主要介绍计算机系统的组成、计算机的发展历史及计算机的应用；第2章主要讲解信息的数字化表示，重点讨论数值数据的原码、补码和反码表示方法，非数值数据的表示方法；第3章介绍运算器的作用及实现，重点讨论定点数的加法器、乘法器、除法器的设计方法；第4章介绍存储器工作原理与存储器体系结构，重点讨论半导体存储器和磁存储器的工作原理，存储器体系结构及解决的问题；第5章介绍计算机指令系统，重点讨论指令结构及寻址方式；第6章介绍CPU的组成和作用，重点介绍组合逻辑控制器和微程序控制器的实现；第7章介绍总线及总线互连结构；第8章介绍常用外设的作用与工作原理；第9章介绍输入输出系统，重点讨论中断与DMA工作方式。 本书适合计算机类各专业（计算机科学与技术、软件工程、网络工程）本科学生使用。

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目录Contents第1章计算机系统概论1
1.1计算机的发展状况1
1.1.1计算机的定义1
1.1.2计算机的发展2
1.1.3微处理器的发展3
1.2计算机系统的组成4
1.2.1计算机硬件系统5
1.2.2PC的基本结构7
1.2.3计算机软件系统8
1.3计算机的应用10
1.4计算机系统的层次结构12
1.5计算机的主要性能指标13
习题114
第2章计算机中信息的表示方法17
2.1概述17
2.2数值数据的机内表示方法18
2.2.1数值数据在机内的表示18
2.2.2进位计数制及相互转换18
2.2.3数的符号表示22
2.2.4数的小数点表示25
2.2.5十进制数据的表示28
2.3非数值数据的表示30
2.3.1逻辑数据30
2.3.2字符编码30
2.3.3汉字编码31
2.3.4图像（图形）的数字表示33◆计算机组成原理实用教程（第3版）目录2.3.5语音的计算机表示33
2.3.6校验码34
习题235
第3章运算方法和运算器39
3.1定点数的加法、减法运算39
3.1.1补码加、减法所依据的关系39
3.1.2补码加、减法运算规则40
3.1.3溢出的概念及检测方法41
3.2二进制加法器43
3.2.1半加器43
3.2.2全加器43
3.2.3加法器44
3.2.4十进制加法器48
3.3定点数的乘、除法运算48
3.3.1移位操作48
3.3.2原码一位乘法49
3.3.3阵列乘法器52
3.3.4定点除法运算52
3.4逻辑运算57
3.4.1逻辑与57
3.4.2逻辑或57
3.4.3逻辑异或57
3.4.4逻辑非57
3.5定点运算器的组成58
3.5.1定点运算器的基本结构58
3.5.2集成多功能算术/逻辑运算器59
3.6浮点数运算60
3.6.1浮点数的加、减法60
3.6.2浮点数的乘、除法运算62
习题363
第4章存储器系统66
4.1存储器概述66
4.1.1基本概念66
4.1.2存储器分类67
4.1.3存储器的性能指标68
4.2半导体存储器69
4.2.1半导体存储器概述69
4.2.2RAM存储原理72
4.2.3半导体RAM芯片74
4.2.4半导体ROM的工作原理77
4.3存储器的组织80
4.4辅助存储器83
4.4.1磁表面存储器83
4.4.2硬磁盘存储器86
4.4.3光盘存储器91
4.4.4固态硬盘92
4.5存储体系的概述93
4.6cache工作原理简介95
4.6.1cache的引入95
4.6.2cache工作原理96
4.6.3主存—cache地址变换的地址映射97
4.6.4替换算法102
4.6.5主存—cache内容的一致性问题104
4.6.6cache结构举例104
4.7虚拟存储器的概念105
4.8存储器的校验方法106
习题4107
第5章指令系统112
5.1概述112
5.2机器指令114
5.2.1机器指令格式114
5.2.2操作数类型和存储方式117
5.2.3指令类型118
5.2.4指令助记符119
5.3寻址方式120
5.3.1指令的寻址方式120
5.3.2操作数的寻址方式120
5.4RISC技术124
5.4.1复杂指令CISC计算机124
5.4.2RISC技术的产生125
5.5MMX技术125
习题5127
第6章中央处理机的组织130
6.1CPU的功能130
6.2CPU的基本组成131
6.2.1运算部件131
6.2.2寄存器设置131
6.2.3时序部件132
6.2.4控制单元136
6.3指令的执行过程137
6.3.1模型计算机的总体结构137
6.3.2模型机的指令系统140
6.3.3时序系统141
6.3.4指令执行流程142
6.3.5指令的微操作控制信号序列145
6.4组合逻辑控制器的设计151
6.5微程序控制器的设计154
6.5.1微程序控制的基本原理154
6.5.2微程序设计技术159
6.6CPU性能设计164
习题6168
第7章总线及总线互连结构172
7.1总线的基本概念173
7.1.1总线的特性173
7.1.2总线的类型174
7.1.3系统总线的组成174
7.1.4总线的数据传输方式175
7.2总线的设计要素177
7.2.1信号线类型177
7.2.2仲裁方法177
7.2.3定时方式180
7.2.4总线事务类型183
7.2.5总线带宽184
7.3总线接口单元184
7.4总线性能指标185
7.5总线标准及发展过程185
7.6总线结构193
7.6.1总线结构的物理实现193
7.6.2总线结构193
7.6.3多总线分级结构举例195
习题7199
第8章输入输出设备202
8.1外设的分类与特点202
8.1.1外设的分类202
8.1.2外设的特点203
8.2输入设备204
8.2.1键盘204
8.2.2鼠标器205
8.2.3触摸屏208
8.3输出设备209
8.3.1打印机210
8.3.2显示设备215
习题8222
第9章输入输出系统224
9.1I/O接口224
9.1.1I/O接口的功能224
9.1.2I/O接口的基本组成225
9.1.3接口的分类226
9.2I/O设备的寻址228
9.3I/O数据传输控制方式230
9.4程序直接控制的数据传输方式231
9.5程序中断控制数据传输232
9.5.1中断的基本概念232
9.5.2中断结构236
9.5.3中断响应及响应的条件239
9.5.4向量中断241
9.5.5中断服务处理242
9.6直接存储器访问方式243
9.6.1直接存储器访问243
9.6.2DMA的特点243
9.6.3DMA三种工作方式244
9.6.4DMA控制器的组成244
9.6.5DMA操作过程246
9.6.6中断方式与DMA方式的区别247
9.7通道和I/O处理器方式248
9.7.1通道控制方式248
9.7.2输入输出处理机249
9.8常用标准接口举例250
习题9254
参考文献258