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内容简介

本书是计算机领域本科教育教学改革试点工作（“101计划”）系列教材之一，以开发一个具有数十条指令规模且能够通过严格测试的功能型CPU为挑战性学习成果，培养学生掌握基于模型的CPU开发方法，进而具备分析、设计和开发计算机硬件系统的基本能力，为后续专业学习与职业发展奠定坚实基础。本书根据设计一台计算机的教学要求，将传统意义上的汇编语言和计算机组成两门课程的相关知识进行重构，包括计算机概述、数据表示与运算方法、计算机指令、单周期CPU、多周期 CPU、流水线CPU、存储层次、输入输出和集成MIPS 微系统等内容。同时，创新性地介绍“CPU形式建模综合方法”，并以“系统设计详解”的形式讲解系统设计中的思考重点与权衡精要。为了满足读者对在线开放学习的需求，本书配套建设了重难点知识点视频、相关工具操作视频、教学课件、难度递进的实验体系和自动评测系统。上述所有教学资源均部署在希冀平台（具体操作参见附录B.5），便于读者在线实践。本书既可作为高校本科计算机类专业计算机组成课程教材，也可供相关技术人员参考。

第1章计算机概述 1.1 计算机的应用及其分类 1.2 计算机的基本硬件构成 1.2.1 输入输出设备 1.2.2 主存储器 1.2.3 中央处理器 1.3 计算机的层次结构 1.4 本章小结思考题第2章数据表示与运算方法 2.1 常见进制及其转换 2.1.1 十进制 2.1.2 二进制 2.1.3 十六进制 2.2 字节、字等常用术语 2.3 二进制加法 2.4 整数的二进制表示方法 2.4.1 原码 2.4.2 补码 2.5 浮点数的二进制表示方法 2.6 补码的常见基本运算 2.6.1 负数的二进制补码表示 2.6.2 减法 2.6.3 符号扩展 2.6.4 比较 2.6.5 乘法 2.6.6 除法 2.7 本章小结思考题第3章计算机指令 3.1 MIPS指令集概述 3.2 CPU执行程序的基本原理 3.2.1 程序的全流程 3.2.2 主存储器 3.2.3 CPU 3.2.4 指令与指令集 3.2.5 示例程序执行过程解读 3.2.6 CPU执行程序的核心要点 3.3 计算器：一个综合案例 3.4 指令格式及其操作数 …… 第4章单周期CPU 第5章多周期CPU 第6章流水线CPU 第7章存储层次第8章输入输出第9章集成MIPS微系统附录A MIPS-C指令集附录B 开发工具及实验环境参考文献

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