大学计算机组成原理教程(第3版计算思维与系统能力培养相融合工业和信息化部十二五规划

本书是工业和信息化部“十二五”规划教材，是国家级优秀教学团队的教学成果，全书共9章，内容包括：绪论、计算机中信息的表示与运算、处理器、控制器、总线技术、存储系统、8086/8088汇编语言程序设计、计算机外部设备、输入/输出接口。图灵机模型、数制及其转换、相联存储器等内容以附录形式给出，涵盖计算机组成与汇编程序设计的主要内容。本书的内容深度适宜，与技术发展保持同步；行文流畅，深入浅出，文理兼容；例题涵盖2009年到2013年计算机专业硕士研究生入学全国统一考试全部试题的详尽解答，实用性强。本书为任课老师免费提供教学课件等资源。本书可作为高等学校计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、信息与计算科学等理工科专业的“计算机组成原理”“微机原理”“计算机组成原理与汇编语言程序设计”等课程的教材，也可供准备参加计算机专业硕士研究生入学全国统一考试的考生和计算机/软件相关行业的工程技术人员以及其他自学者学习参考。

李东，博士，教授，主要研究方向：网络信息安全技术，并行计算，计算机系统结构，计算机图形学等。参加过多项国防科工委重点预研、国家863科研项目。在国内重要期刊和国际国内会议上发表论文20余篇。

目 录 第1章 绪论 1 1.1 计算机的发展历程 1 1.2 冯·诺依曼计算机模型 5 1.3 计算机的组成结构 7 1.3.1 计算机的基本组成 7 1.3.2 计算机体系结构、计算机组成与计算机实现 10 1.3.3 计算机系统的层次结构 13 1.4 计算机系统的分类 15 1.4.1 综述 15 1.4.2 弗林分类法 16 1.5 计算机的性能评价指标 18 1.6　微处理器与微型计算机 23 1.6.1 微处理器与微型计算机的产生与发展 23 1.6.2 多核微处理器 25 1.7 中国计算机事业的发展历程 28 1.8 计算机的特点及应用 31 1.8.1 计算机的特点 31 1.8.2 计算机的应用 32 1.9 计算机的发展 35 1.9.1 计算机发展的动力 35 1.9.2 计算机的发展趋势 37 习题1 39 第2章 计算机中信息的表示与运算 45 2.1 数据的表示 45 2.1.1 定点数的表示 45 2.1.2 浮点数的表示 49 2.2 定点数的运算 54 2.2.1 逻辑运算 54 2.2.2 移位运算 55 2.2.3 加法与减法运算 57 2.2.4 乘法运算 60 2.2.5 除法运算 67 2.2.6 算术逻辑单元 70 2.3 浮点数的运算 75 2.3.1 浮点数加、减运算 75 2.3.2 浮点数乘、除运算 77 2.4 面向错误检测与纠错的数据编码 78 2.5 字符与字符串 83 2.6 面向存储与传输的数据编码 87 习题2 90 第3章 处理器 93 3.1 处理器的指令集 93 3.1.1 指令集概述 93 3.1.2 指令的操作码与操作数 94 3.1.3 寻址方式 95 3.1.4 指令的基本功能与指令集设计 100 3.1.5 指令的格式 104 3.1.6 面向多媒体处理的增强指令 107 3.2 处理器的组成与工作过程 109 3.2.1 处理器的基本功能和基本组成 109 3.2.2 计算机的工作过程 112 3.2.3 采用流水线技术的处理器 113 3.3 CISC和RISC 120 3.3.1 RISC产生的背景 120 3.3.2 RISC的定义 122 3.3.3 指令级并行技术 123 3.4 Intel 80X86系列微处理器 131 3.4.1 Intel 8086/8088 微处理器 131 3.4.2 Intel 80286、80386和80486微处理器 139 3.4.3 Intel Pentium系列微处理器 141 3.5 ARM系列微处理器 145 3.5.1 ARM微处理器概述 145 3.5.2 ARM微处理器的模式、工作状态和寄存器组成 146 3.5.3 ARM微处理器的存储器组成和寻址方式 149 3.5.4 ARM微处理器的指令集 151 习题3 157 第4章 控制器 160 4.1 控制器概述 160 4.2 硬布线控制器 166 4.3 微程序控制器 168 习题4 173 第5章　总线技术 175 5.1 总线概述 175 5.2 总线的设计与实现 178 5.3 总线控制 181 5.3.1 总线仲裁 181 5.3.2 总线通信控制 185 5.4 总线的性能指标 189 5.5 总线标准 191 5.5.1 微型计算机系统总线标准 191 5.5.2 微型计算机局部总线标准 194 5.5.3 I/O总线标准举例 195 习题5 198 第6章 存储系统 199 6.1 存储器的分类与性能评价 199 6.1.1 存储器的分类 199 6.1.2 存储器的性能评价 200 6.2 存储器访问的局部性原理与层次结构的存储系统 200 6.2.1 存储器访问的局部性原理 200 6.2.2 层次结构的存储系统 201 6.3 半导体存储器 203 6.3.1 随机访问半导体存储器RAM 203 6.3.2 只读存储器ROM 209 6.4 主存储器 213 6.4.1 主存储器组成 213 6.4.2 提高主存储器访问带宽的方法 216 6.4.3 奔腾微机主存储器 219 6.4.4 存储芯片的发展 220 6.5 高速缓冲存储器Cache 223 6.5.1 Cache的工作原理 223 6.5.2 地址映像与变换 226 6.5.3 替换算法 233 6.5.4 写入策略 235 6.5.5 两级Cache与分裂型Cache 236 6.5.6 Cache的性能评价 236 6.6 虚拟存储器 239 6.6.1　多道程序下的内存管理 240 6.6.2 段式存储管理 242 6.6.3 页式存储管理 243 6.6.4 页式虚拟存储器 244 习题6 252 第7章 8086/8088汇编语言程序设计 255 7.1 引言 255 7.2 顺序程序设计 260 7.3 分支结构程序设计 271 7.4 循环结构程序设计 274 7.5 字符串操作程序设计 281 7.6 宏、条件汇编与重复汇编 285 7.7 子程序设计 291 7.8 8086/8088微处理器的其他指令与应用 298 习题7 302 第8章 计算机外部设备 305 8.1 输入设备 305 8.1.1 键盘 305 8.1.2 鼠标 307 8.2 输出设备 309 8.2.1 阴极射线管显示器 309 8.2.2 平板显示器 313 8.2.3 打印机 315 8.3 辅存设备 317 8.3.1 硬盘 317 8.3.2 光盘 320 8.3.3 U盘和固态硬盘 321 习题8 322 第9章 输入/输出接口 324 9.1 I/O技术的发展 324 9.2 I/O接口的组成与工作原理 326 9.3 中断系统 330 9.3.1 中断的处理过程 330 9.3.2 中断屏蔽 334 9.3.3　中断控制器8259A 336 9.3.4 8086/8088微处理器的中断系统 338 9.4 DMA技术 339 9.5 通道技术 343 习题9 344 附录A 图灵机模型 346 附录B 历年图灵奖获得者 347 附录C 数制及其转换 349 附录D EBCDIC码 352 附录E 8086/8088指令格式 354 附录F 相联存储器 356 参考文献 358