计算机组成原理

   “计算机组成原理”是计算机专业的必修课程，在整个计算机类课程体系中处于承上启下的关键位置。本书主要介绍计算机的基本组成和内部工作原理，内容包括计算机系统概论、计算机中数的表示、运算单元设计、存储器系统、指令系统、CPU的结构与设计、系统总线和输入输出系统。另外，本书配有慕课课程，具有可读性高和适用性强的特点。
本书可作为高等学校计算机专业的教材，也可作为考研学生的参考资料，还适合计算机爱好者自学使用。

前言
第1章计算机系统概论1
1.1计算机发展简史1
1.1.1计算机的产生及发展1
1.1.2计算机的分类3
1.1.3计算机的应用场景7
1.1.4计算机的发展趋势9
1.2计算机系统简介10
1.2.1软硬件系统10
1.2.2计算机层次结构11
1.3计算机系统的硬件组成13
1.3.1冯诺依曼原理13
1.3.2计算机的硬件组成15
1.4计算机系统的性能指标17
1.5习题19
第2章计算机中数的表示20
2.1进位计数制及进制转换20
2.2数的符号表示22
2.2.1无符号数表示22
2.2.2有符号数表示23
2.2.3BCD码26
2.2.4字符数据表示28
2.3数的定点表示和浮点表示30
2.3.1定点表示31
2.3.2浮点表示31
2.4实例：IEEE754标准34
2.5数据校验36
2.5.1奇偶校验码36
2.5.2海明校验码37
2.5.3循环冗余校验码39
2.6习题41
第3章运算单元设计44
3.1逻辑运算和移位运算44
3.1.1基本逻辑运算44
3.1.2移位运算45
3.2定点运算48
3.2.1加减法运算48
3.2.2乘法运算52
3.2.3除法运算63
3.3浮点运算69
3.3.1加减法运算70
3.3.2乘除法运算72
3.4算术逻辑单元（ALU）75
3.4.1并行加法器与快速进位链75
3.4.2ALU单元80
3.5习题81
第4章存储器系统84
4.1存储器的分类及层次结构84
4.1.1存储器的分类84
4.1.2存储器的层次结构85
4.2主存储器87
4.2.1概述87
4.2.2随机存储器（RAM）92
4.2.3只读存储器（ROM）98
4.2.4存储器与CPU的连接104
4.2.5存储器的扩展105
4.3高速缓冲存储器（Cache）111
4.3.1概述111
4.3.2Cache的工作原理112
4.3.3Cache的调度与替换114
4.4虚拟存储器117
4.4.1页式虚拟存储器118
4.4.2段式虚拟存储器119
4.4.3段页式虚拟存储器120
4.5辅助存储器121
4.5.1磁记录原理与记录方式121
4.5.2硬磁盘存储器123
4.5.3光盘及其他辅助存储器125
4.6习题127
第5章指令系统130
5.1机器指令130
5.1.1指令格式130
5.1.2指令的操作码131
5.1.3指令的地址码132
5.1.4指令字长134
5.2指令类型与数据类型135
5.2.1指令类型135
5.2.2数据类型138
5.3寻址方式140
5.3.1指令寻址140
5.3.2数据寻址141
5.3.3寻址方式综合例题148
5.4RISC技术150
5.4.1RISC的原理150
5.4.2RISC的特点151
5.4.3RISC与CISC的比较152
5.5习题152
第6章CPU的结构与设计156
6.1CPU的功能和组成156
6.1.1CPU的功能156
6.1.2CPU的组成158
6.2多级时序与时序系统165
6.2.1时序控制方式165
6.2.2指令周期与多级时序167
6.3组合逻辑控制器设计171
6.3.1模型机基本设计172
6.3.2微操作的节拍安排174
6.3.3模型机组合逻辑控制器设计176
6.4微程序控制器设计179
6.4.1微程序基本原理179
6.4.2微程序控制器基本结构180
6.4.3微指令格式设计181
6.4.4模型机微程序设计185
6.5改进与提升CPU性能的技术189
6.5.1流水线技术189
6.5.2同步多线程与超线程195
6.5.3多核技术195
6.6习题196
第7章系统总线199
7.1概述199
7.1.1总线的基本概念199
7.1.2总线的分类200
7.1.3总线的特性和性能指标201
7.2总线结构和总线标准化203
7.2.1单总线结构203
7.2.2多总线结构205
7.2.3总线的标准化208
7.3总线控制211
7.3.1总线的判优控制211
7.3.2总线的通信控制及信息传送方式213
7.4习题218
第8章输入输出系统221
8.1I/O设备221
8.1.1I/O设备的分类221
8.1.2输入设备222
8.1.3输出设备224
8.1.4其他I/O设备233
8.2I/O接口236
VI计算机组成原理
8.2.1接口的概念236
8.2.2主机与I/O设备的信息交换236
8.2.3接口的功能237
8.2.4接口的结构238
8.2.5接口的编址方式238
8.3程序直接控制方式239
8.3.1无条件传送方式239
8.3.2条件传送方式239
8.4程序中断方式242
8.4.1中断的基本概念242
8.4.2中断的处理过程243
8.4.3程序中断方式接口电路和I/O中断的处理过程247
8.5DMA方式248
8.5.1DMA方式的基本概念248
8.5.2DMA传送方式249
8.5.3DMA控制器的组成及功能250
8.5.4DMA的工作过程252
8.5.5DMA控制器与系统的连接方式253
8.5.6选择型和多路型DMA控制器254
8.5.7DMA方式的特点256
8.6习题256
附录258
附录A基本逻辑门电路258
附录B组合逻辑器件258
附录C基本时序电路260
参考文献262