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开 本: 128开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030327369丛书名: 普通高等教育计算机类特色专业系列规划教材
编辑推荐
《普通高等教育计算机类特色专业系列规划教材:计算机组成与系统结构(第五版·立体化教材)》由科学出版社出版。
内容简介
本书将计算机组成原理和计算机系统结构两门课合二为一，重点讲授计算机单处理机系统的组成和工作原理，在此基础上扩展讲授并行计算机的体系结构。书中内容分为10章：（1）计算机系统概论；（2）运算方法和运算器；（3）存储系统；（4）指令系统；（5）中央处理机；（6）总线系统；（7）外围设备；（8）输入/输出系统；（9）安腾高性能处理机体系结构；（10）并行体系结构。附录A中介绍了配套光盘与教学设备。附录B中给出了计算机组成原理研究生入学统考大纲。
目 录
第五版前言
第一章计算机系统概论
1.1计算机的分类
1.2计算机的发展简史
1.2.1计算机的五代变化
1.2.2半导体存储器的发展
1.2.3微处理器的发展
1.2.4计算机的性能指标
1.3计算机的硬件
1.3.1硬件组成要素
1.3.2运算器
1.3.3存储器
1.3.4控制器
1.3.5适配器与输入输出设备
1.4计算机的软件
1.4.1软件的组成与分类
1.4.2软件的发展演变
1.5计算机系统的层次结构
1.5.1多级组成的计算机系统
1.5.2软件与硬件的逻辑等价性
本章小结
习题
第二章运算方法和运算器
2.1数据与文字的表示方法
2.1.1数据格式
2.1.2数的机器码表示
2.1.3字符与字符串的表示方法
2.1.4汉字的表示方法
2.1.5校验码
2.2定点加法、减法运算
2.2.1补码加法
2.2.2补码减法
2.2.3溢出概念与检测方法
2.2.4基本的二进制加法／减法器
2.3定点乘法运算
2.3.1原码并行乘法
2.3.2直接补码并行乘法
2.4定点除法运算
2.4.1原码除法算法原理
2.4.2并行除法器
2.5定点运算器的组成
2.5.1逻辑运算
2.5.2多功能算术／逻辑运算单元（ALU）
2.5.3内部总线
2.5.4定点运算器的基本结构
2.6浮点运算方法和浮点运算器
2.6.1浮点加法、减法运算
2.6.2浮点乘法、除法运算
2.6.3浮点运算流水线
2.6.4浮点运算器实例
本章小结
习题
第三章多层次的存储器
3.1存储器概述
3.1.1存储器的分类
3.1.2存储器的分级
3.1.3主存储器的技术指标
3.2SRAM存储器
3.2.1基本的静态存储元阵列
3.2.2基本的SRAM逻辑结构
3.2.3读／写周期波形图
3.3DRAM存储器
3.3.1DRAM存储元的记忆原理
3.3.2DRAM芯片的逻辑结构
3.3.3读／写周期、刷新周期
3.3.4存储器容量的扩充
3.3.5高级的DRAM结构
3.3.6DRAM主存读／写的正确性校验
3.4只读存储器和闪速存储器
3.4.1只读存储器ROM
3.4.2FLASH存储器
3.5并行存储器
3.5.1双端口存储器
3.5.2多模块交叉存储器
3.6cache存储器
3.6.1cache基本原理
3.6.2主存与cache的地址映射
3.6.3替换策略
3.6.4cache的写操作策略
3.6.5Pentium4的cache组织
3.7虚拟存储器
3.7.1虚拟存储器的基本概念
3.7.2页式虚拟存储器
3.7.3段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器
3.7.4虚存的替换算法
3.8奔腾系列机的虚存组织
3.8.1存储器模型
3.8.2虚地址模式
3.8.3分页模式下的地址转换
3.9存储保护
3.9.1存储区域保护
3.9.2访问方式保护
本章小结
习题
第四章指令系统
4.1指令系统的发展与性能要求
4.1.1指令系统的发展
4.1.2对指令系统性能的要求
4.1.3低级语言与硬件结构的关系
4.2指令格式
4.2.1操作码
4.2.2地址码
4.2.3指令字长度
4.2.4指令助记符
4.2.5指令格式举例
4.3操作数类型
4.3.1一般的数据类型
4.3.2Pentium数据类型
4.3.3PowerPC数据类型
4.4指令和数据的寻址方式
4.4.1指令的寻址方式
4.4.2操作数基本寻址方式
4.4.3寻址方式举例
4.5典型指令
4.5.1指令的分类
4.5.2基本指令系统的操作
4.5.3精简指令系统
4.6ARM汇编语言
本章小结
习题
第五章中央处理机
5.1CPU的功能和组成
5.1.1CPU的功能
5.1.2CPU的基本组成
5.1.3CPU中的主要寄存器
5.1.4操作控制器与时序产生器
5.2指令周期
5.2.1指令周期的基本概念
5.2.2MOV指令的指令周期
5.2.3LAD指令的指令周期
5.2.4ADD指令的指令周期
5.2.5STO指令的指令周期
5.2.6JMP指令的指令周期
5.2.7用方框图语言表示指令周期
5.3时序产生器和控制方式
5.3.1时序信号的作用和体制
5.3.2时序信号产生器
5.3.3控制方式
5.4微程序控制器
5.4.1微程序控制原理
5.4.2微程序设计技术
5.5硬连线控制器
5.6传统CPU
5.6.1Intel8088CPU
5.6.2IBM370系列CPU
5.7流水CPU
5.7.1并行处理技术
5.7.2流水CPU的结构
5.7.3流水线中的主要问题
5.7.4奔腾CPU
5.8RISCCPU
5.8.1RISC机器的特点
5.8.2RISCCPU实例
本章小结
习题
第六章总线系统
6.1总线的概念和结构形态
6.1.1总线的基本概念
6.1.2总线的连接方式
6.1.3总线的内部结构
6.1.4总线结构实例
6.2总线接口
6.2.1信息传送方式
6.2.2总线接口的基本概念
6.3总线的仲裁
6.3.1集中式仲裁
6.3.2分布式仲裁
6.4总线的定时和数据传送模式
6.4.1总线的定时
6.4.2总线数据传送模式
6.5HOST总线和PCI总线
6.5.1多总线结构
6.5.2PCI总线信号
6.5.3总线周期类型
6.5.4总线周期操作
6.5.5总线仲裁
6.6InfiniBand标准
6.6.1InfiniBand的体系结构
6.6.2InfiniBand的通信协议
本章小结
习题
第七章外围设备
7.1外围设备概述
7.1.1外围设备的一般功能
7.1.2外围设备的分类
7.2磁盘存储设备
7.2.1磁记录原理
7.2.2磁盘的组成和分类
7.2.3磁盘驱动器和控制器
7.2.4磁盘上信息的分布
7.2.5磁盘存储器的技术指标
7.3磁盘存储设备的技术发展
7.3.1磁盘cache
7.3.2磁盘阵列RAID
7.3.3可移动存储设备
7.4磁带存储设备
7.5光盘和磁光盘存储设备
7.5.1光盘存储设备
7.5.2磁光盘存储设备
7.6显示设备
7.6.1显示设备的分类与有关概念
7.6.2字符／图形显示器
7.6.3图像显示设备
7.6.4VESA显示标准
7.7输入设备和打印设备
7.7.1输入设备
7.7.2打印设备
本章小结
习题
第八章输入输出系统
8.1外围设备的速度分级与信息交换方式
8.1.1外围设备的速度分级
8.1.2信息交换方式
8.2程序查询方式
8.3程序中断方式
8.3.1中断的基本概念
8.3.2程序中断方式的基本I／O接口
8.3.3单级中断
8.3.4多级中断
8.3.5中断控制器
8.3.6Pentium中断机制
8.4DMA方式
8.4.1DMA的基本概念
8.4.2DMA传送方式
8.4.3基本的DMA控制器
8.4.4选择型和多路型DMA控制器
8.5通道方式
8.5.1通道的功能
8.5.2通道的类型
8.5.3通道结构的发展
8.6通用I／O标准接口
8.6.1并行I／O标准接口
8.6.2串行I／O标准接口
本章小结
习题
第九章并行体系结构
9.1体系结构中的并行性
9.1.1并行性的概念
9.1.2提高并行性的技术途径
9.1.3单处理机系统中并行性的发展
9.1.4多处理机系统中并行性的发展
9.1.5并行处理机的体系结构类型
9.2超长指令字处理机
9.2.1VLIW处理机的特点
9.2.2VLIW处理机的结构模型
9.2.3典型处理机结构
9.3多线程与超线程处理机
9.3.1指令级并行与线程级并行
9.3.2同时多线程结构
9.3.3超线程处理机结构
9.4向量处理机
9.4.1向量处理的基本概念
9.4.2向量处理机的结构
9.4.3并行向量处理机
9.5多处理机
9.5.1多处理机系统的分类
9.5.2SMP的基本概念
9.5.3SMP的结构和实例
9.5.4多处理机操作系统
9.5.5多处理机的cache一致性
9.6机群系统
9.6.1机群系统的定义和特点
9.6.2机群系统的体系结构
9.6.3IBMSP2系统
9.6.4超级刀片系统
本章小结
习题
附录A《计算机组成与系统结构》（第五版·立体化教材）配套教材与教学设备
附录B2014年计算机组成原理研究生入学统考大纲
参考文献
第一章计算机系统概论
1.1计算机的分类
1.2计算机的发展简史
1.2.1计算机的五代变化
1.2.2半导体存储器的发展
1.2.3微处理器的发展
1.2.4计算机的性能指标
1.3计算机的硬件
1.3.1硬件组成要素
1.3.2运算器
1.3.3存储器
1.3.4控制器
1.3.5适配器与输入输出设备
1.4计算机的软件
1.4.1软件的组成与分类
1.4.2软件的发展演变
1.5计算机系统的层次结构
1.5.1多级组成的计算机系统
1.5.2软件与硬件的逻辑等价性
本章小结
习题
第二章运算方法和运算器
2.1数据与文字的表示方法
2.1.1数据格式
2.1.2数的机器码表示
2.1.3字符与字符串的表示方法
2.1.4汉字的表示方法
2.1.5校验码
2.2定点加法、减法运算
2.2.1补码加法
2.2.2补码减法
2.2.3溢出概念与检测方法
2.2.4基本的二进制加法／减法器
2.3定点乘法运算
2.3.1原码并行乘法
2.3.2直接补码并行乘法
2.4定点除法运算
2.4.1原码除法算法原理
2.4.2并行除法器
2.5定点运算器的组成
2.5.1逻辑运算
2.5.2多功能算术／逻辑运算单元（ALU）
2.5.3内部总线
2.5.4定点运算器的基本结构
2.6浮点运算方法和浮点运算器
2.6.1浮点加法、减法运算
2.6.2浮点乘法、除法运算
2.6.3浮点运算流水线
2.6.4浮点运算器实例
本章小结
习题
第三章多层次的存储器
3.1存储器概述
3.1.1存储器的分类
3.1.2存储器的分级
3.1.3主存储器的技术指标
3.2SRAM存储器
3.2.1基本的静态存储元阵列
3.2.2基本的SRAM逻辑结构
3.2.3读／写周期波形图
3.3DRAM存储器
3.3.1DRAM存储元的记忆原理
3.3.2DRAM芯片的逻辑结构
3.3.3读／写周期、刷新周期
3.3.4存储器容量的扩充
3.3.5高级的DRAM结构
3.3.6DRAM主存读／写的正确性校验
3.4只读存储器和闪速存储器
3.4.1只读存储器ROM
3.4.2FLASH存储器
3.5并行存储器
3.5.1双端口存储器
3.5.2多模块交叉存储器
3.6cache存储器
3.6.1cache基本原理
3.6.2主存与cache的地址映射
3.6.3替换策略
3.6.4cache的写操作策略
3.6.5Pentium4的cache组织
3.7虚拟存储器
3.7.1虚拟存储器的基本概念
3.7.2页式虚拟存储器
3.7.3段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器
3.7.4虚存的替换算法
3.8奔腾系列机的虚存组织
3.8.1存储器模型
3.8.2虚地址模式
3.8.3分页模式下的地址转换
3.9存储保护
3.9.1存储区域保护
3.9.2访问方式保护
本章小结
习题
第四章指令系统
4.1指令系统的发展与性能要求
4.1.1指令系统的发展
4.1.2对指令系统性能的要求
4.1.3低级语言与硬件结构的关系
4.2指令格式
4.2.1操作码
4.2.2地址码
4.2.3指令字长度
4.2.4指令助记符
4.2.5指令格式举例
4.3操作数类型
4.3.1一般的数据类型
4.3.2Pentium数据类型
4.3.3PowerPC数据类型
4.4指令和数据的寻址方式
4.4.1指令的寻址方式
4.4.2操作数基本寻址方式
4.4.3寻址方式举例
4.5典型指令
4.5.1指令的分类
4.5.2基本指令系统的操作
4.5.3精简指令系统
4.6ARM汇编语言
本章小结
习题
第五章中央处理机
5.1CPU的功能和组成
5.1.1CPU的功能
5.1.2CPU的基本组成
5.1.3CPU中的主要寄存器
5.1.4操作控制器与时序产生器
5.2指令周期
5.2.1指令周期的基本概念
5.2.2MOV指令的指令周期
5.2.3LAD指令的指令周期
5.2.4ADD指令的指令周期
5.2.5STO指令的指令周期
5.2.6JMP指令的指令周期
5.2.7用方框图语言表示指令周期
5.3时序产生器和控制方式
5.3.1时序信号的作用和体制
5.3.2时序信号产生器
5.3.3控制方式
5.4微程序控制器
5.4.1微程序控制原理
5.4.2微程序设计技术
5.5硬连线控制器
5.6传统CPU
5.6.1Intel8088CPU
5.6.2IBM370系列CPU
5.7流水CPU
5.7.1并行处理技术
5.7.2流水CPU的结构
5.7.3流水线中的主要问题
5.7.4奔腾CPU
5.8RISCCPU
5.8.1RISC机器的特点
5.8.2RISCCPU实例
本章小结
习题
第六章总线系统
6.1总线的概念和结构形态
6.1.1总线的基本概念
6.1.2总线的连接方式
6.1.3总线的内部结构
6.1.4总线结构实例
6.2总线接口
6.2.1信息传送方式
6.2.2总线接口的基本概念
6.3总线的仲裁
6.3.1集中式仲裁
6.3.2分布式仲裁
6.4总线的定时和数据传送模式
6.4.1总线的定时
6.4.2总线数据传送模式
6.5HOST总线和PCI总线
6.5.1多总线结构
6.5.2PCI总线信号
6.5.3总线周期类型
6.5.4总线周期操作
6.5.5总线仲裁
6.6InfiniBand标准
6.6.1InfiniBand的体系结构
6.6.2InfiniBand的通信协议
本章小结
习题
第七章外围设备
7.1外围设备概述
7.1.1外围设备的一般功能
7.1.2外围设备的分类
7.2磁盘存储设备
7.2.1磁记录原理
7.2.2磁盘的组成和分类
7.2.3磁盘驱动器和控制器
7.2.4磁盘上信息的分布
7.2.5磁盘存储器的技术指标
7.3磁盘存储设备的技术发展
7.3.1磁盘cache
7.3.2磁盘阵列RAID
7.3.3可移动存储设备
7.4磁带存储设备
7.5光盘和磁光盘存储设备
7.5.1光盘存储设备
7.5.2磁光盘存储设备
7.6显示设备
7.6.1显示设备的分类与有关概念
7.6.2字符／图形显示器
7.6.3图像显示设备
7.6.4VESA显示标准
7.7输入设备和打印设备
7.7.1输入设备
7.7.2打印设备
本章小结
习题
第八章输入输出系统
8.1外围设备的速度分级与信息交换方式
8.1.1外围设备的速度分级
8.1.2信息交换方式
8.2程序查询方式
8.3程序中断方式
8.3.1中断的基本概念
8.3.2程序中断方式的基本I／O接口
8.3.3单级中断
8.3.4多级中断
8.3.5中断控制器
8.3.6Pentium中断机制
8.4DMA方式
8.4.1DMA的基本概念
8.4.2DMA传送方式
8.4.3基本的DMA控制器
8.4.4选择型和多路型DMA控制器
8.5通道方式
8.5.1通道的功能
8.5.2通道的类型
8.5.3通道结构的发展
8.6通用I／O标准接口
8.6.1并行I／O标准接口
8.6.2串行I／O标准接口
本章小结
习题
第九章并行体系结构
9.1体系结构中的并行性
9.1.1并行性的概念
9.1.2提高并行性的技术途径
9.1.3单处理机系统中并行性的发展
9.1.4多处理机系统中并行性的发展
9.1.5并行处理机的体系结构类型
9.2超长指令字处理机
9.2.1VLIW处理机的特点
9.2.2VLIW处理机的结构模型
9.2.3典型处理机结构
9.3多线程与超线程处理机
9.3.1指令级并行与线程级并行
9.3.2同时多线程结构
9.3.3超线程处理机结构
9.4向量处理机
9.4.1向量处理的基本概念
9.4.2向量处理机的结构
9.4.3并行向量处理机
9.5多处理机
9.5.1多处理机系统的分类
9.5.2SMP的基本概念
9.5.3SMP的结构和实例
9.5.4多处理机操作系统
9.5.5多处理机的cache一致性
9.6机群系统
9.6.1机群系统的定义和特点
9.6.2机群系统的体系结构
9.6.3IBMSP2系统
9.6.4超级刀片系统
本章小结
习题
附录A《计算机组成与系统结构》（第五版·立体化教材）配套教材与教学设备
附录B2014年计算机组成原理研究生入学统考大纲
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序言
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3.1.1存储器的分类
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。由若干个存储位元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。
（1）存储介质作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。目前使用的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器。
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。由若干个存储位元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。
（1）存储介质作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。目前使用的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器。
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