計算機組成原理（簡體書）

《計算機組成原理/普通高等教育軟件工程“十二五”規劃教材》是“基于卓越人才培養模式的硬件課程體系建設和教學模式改革”教學改革研究課題的重要成果之一。全書按照普通高等院校計算機專業本科生的教學要求，并根據“計算機組成原理”課程教學大綱及碩士研究生入學考試的要求編寫而成。共分為7章：第1章總體介紹了計算機組成原理的基本概念及應用領域；第2章介紹了計算機運算的方法，包括定點數與浮點數的算術運算；第3章介紹了存儲器相關的知識，包括主存儲器、高速緩沖存儲器和虛擬存儲器等；第4章重點介紹了計算機的核心部件中央處理器，主要包括微程序控制與設計，硬布線邏輯控制器及相關知識；第5章介紹了指令系統，包括指令的格式、方式，復雜指令集和精簡指令集；第6章介紹了總線結構和分類，總線通信與控制等知識；第7章介紹了輸入輸出系統，包括程序中斷、存儲器直接存取和通道等。《計算機組成原理/普通高等教育軟件工程“十二五”規劃教材》每章之后附有習題，包括基礎題和提高題。基礎題可用于學生日常學習或教學布置練習時使用，提高題則適用于準備考碩士研究生的同學使用。
《計算機組成原理/普通高等教育軟件工程“十二五”規劃教材》可作為普通高等院校計算機組成原理課程的教材，也可供計算機及相關專業的教學人員、科研人員或其他相關人員使用。高職高專類學校也可以選用本教材，使用時可以根據學校和學生的實際情況略去某些章節。

第1章 計算機組成概述
1.1 計算機的由來
1.2 計算機的組成
1.2.1 計算機硬件
1.2.2 計算機軟件
1.3 計算機發展歷程
1.4 計算機的性能指標
1.5 計算機的應用
1.6 小結
習題

第2章 計算機運算方法
2.1 數制與編碼
2.1.1 數制及其轉換
2.1.2 BCD碼
2.1.3 校驗碼
2.2 數據的表示方法
2.2.1 真值和機器數
2.2.2 字符與字符串
2.2.3 定點數表示法
2.2.4 浮點數表示法
2.3 定點數加減法運算
2.3.1 運算規則
2.3.2 運算實例
2.3.3 溢出判斷
2.4 定點數乘法運算
2.4.1 原碼一位乘法
2.4.2 原碼二位乘法
2.4.3 補碼一位乘法
2.4.4 補碼二位乘法
2.5 定點數除法運算
2.5.1 原碼一位除法
2.5.2 補碼一位除法
2.6 浮點數算術運算
2.6.1 浮點數加減運算
2.6.2 浮點數乘除運算
2.6.3 浮點運算器
2.7 算術邏輯單元
2.7.1 算術邏輯單元簡介
2.7.2 多功能算術邏輯單元
2.7.3 運算器
2.8 小結
習題

第3章 存儲器
3.1 存儲器概述
3.1.1 存儲器分類
3.1.2 存儲器主要技術指標
3.1.3 存儲器層次結構
3.2 主存儲器
3.2.1 半導體只讀存儲器
3.2.2 半導體隨機存儲器
3.2.3 靜態MOS存儲器
3.2.4 動態MOS存儲器
3.3 主存與CPU的連接
3.3.1 連接的意義
3.3.2 主存容量的擴展
3.3.3 存儲芯片的分配與片選
3.3.4 存儲器與CPU的連接
3.4 雙口RAM和多模塊存儲器
3.4.1 雙端口RAM
3.4.2 多模塊存儲器
3.5 高速緩沖存儲器
3.5.1 高速緩沖存儲器的組織與管理
3.5.2 地址映像與轉換
3.5.3 替換策略
3.5.4 Cache的一致性問題
3.5.5 Cache性能分析
3.5.6 相聯存儲器
3.6 虛擬存儲器
3.6.1 虛擬存儲器的基本概念
3.6.2 頁式虛擬存儲器
3.6.3 段式虛擬存儲器
3.6.4 段頁式虛擬存儲器
3.6.5 快表
3.7 外部存儲器
3.7.1 外部存儲器簡介
3.7.2 磁盤存儲器
3.7.3 光盤存儲器
3.7.4 磁帶
3.7.5 其他存儲器
3.8 小結
習題

第4章 中央處理器
4.1 中央處理器的結構
4.2 指令周期與時序產生器
4.2.1 指令周期
4.2.2 時序產生器
4.3 微程序控制與設計
4.3.1 微程序控制簡介
4.3.2 微指令簡介
4.3.3 微程序控制器
4.3.4 微程序設計
4.4 硬布線邏輯控制器
4.4.1 硬布線邏輯控制器
4.4.2 硬布線邏輯設計
4.5 多核處理器
4.6 指令執行過程與數據通路
4.7 指令流水線與沖突處理
4.8 中央處理器的新進展
4.8.1 流水線處理器簡介
4.8.2 超標量處理器簡介
4.8.3 奔騰處理器簡介
4.8.4 其他發展
4.9 小結
習題

第5章 指令系統
5.1 指令系統簡介
5.1.1 指令系統的發展歷程
5.1.2 指令系統的特點
5.1.3 指令系統的性能指標
5.2 指令格式
5.2.1 指令格式簡介
5.2.2 操作碼
5.2.3 地址碼
5.2.4 指令字長度與擴展方法
5.2.5 典型指令格式實例
5.3 尋址方式
5.3.1 指令尋址
5.3.2 數據尋址
5.3.3 尋址實例
5.4 復雜指令集和精簡指令集
5.4.1 復雜指令集簡介
5.4.2 精簡指令集簡介
5.4.3 CISC和RISC的比較
5.5 小結
習題

第6章 總線
6.1 總線的概述
6.2 總線的結構和分類
6.2.1 總線的結構
6.2.2 總線的分類
6.2.3 總線的性能指標
6.3 總線通信與控制
6.3.1 信息的傳送方式
6.3.2 總線的通信
6.3.3 總線的控制
6.4 典型的總線
6.4.1 ISA和EISA總線
6.4.2 PCI和AGP總線
6.4.3 USB總線
6.4.4 其他類型的總線
6.5 小結
習題

第7章 輸入與輸出系統
7.1 輸入與輸出系統簡介
7.2 程序查詢及中斷
7.2.1 程序查詢方式
7.2.2 程序中斷簡介
7.2.3 程序中斷處理
7.3 存儲器直接存取方式
7.3.1 存儲器直接存取的基本概念
7.3.2 存儲器直接存取的特點
7.3.3 存儲器直接存取的工作過程
7.4 通道方式
7.4.1 通道的作用和功能
7.4.2 通道的類型
7.4.3 通道的工作過程
7.4.4 通道方式的發展
7.5 輸入與輸出設備簡介
7.5.1 輸入設備簡介
7.5.2 輸出設備簡介
7.6 I/O接口
7.7 小結
習題

附錄
期末復習題 （一）
期末復習題 （二）
期末復習題 （三）
期末復習題 （四）
期末復習題 （五）
期末復習題 （六）

5．人工智能
開發一些具有人類某些智能的應用系統，用計算機來模擬人的思維判斷、推理等智能活動，使計算機具有自學習適應和邏輯推理的功能，如計算機推理、智能學習系統、專家系統、機器人等，幫助人們學習和完成某些推理工作。
6．多媒體
隨著計算機應用的逐步深入，普通用戶更多地被計算機的娛樂應用深深吸引住了，在多媒體方面，包括聲音、圖像、動畫和視頻，而不再是早期的文本。越來越多的用戶除了使用計算機做計算和文字工作，還會用來看電影、聽歌和玩游戲等。現在新的趨勢是智能手機的廣泛應用，這一設備不能簡單地認為是普通的通話工具，而該被認為是計算機微型化的結果。
有人會問，如此高性能的計算機與老百姓生活有什么關系呢？從應用的角度看，計算機的應用是潮流，更是財富。以日本和韓國的造船業為例，由于采用先進的計算機技術，這兩個國家的造船工人人數從十幾萬下降到兩萬多，年造船排水量近千萬噸，我同有30萬造船1二人，年造船300萬噸排水量，效率相差數十倍。在當今時代，制造業拼人力是不行的，一定要靠計算機技術提高產業水平。
在談到計算機的應用時我們總會提到普及率，這與計算機對社會的影響和貢獻有什么必然的聯系嗎？當然有。簡單理解，計算機普及率低說明應用水平落后。計算機在我國的普及率不到10％，而美國是50％以上。從統計上來說，任何一項技術普及率到50％時，才可以說對社會經濟生活產生巨大效益。在美國波音公司，飛機從設計到制造，全部是計算機來完成的，整個過程看不到一張圖紙。日本的造船也是如此，從船的設計到造完全是無紙化的。計算機的外形也不是我們過去熟悉的樣子，對我們生活的影響無處不在。未來計算機不僅具有非凡的記憶功能，而且具有判斷能力，真正成為人腦的延伸。但目前的計算機的功能與人腦相比還相差很遠。現代計算機雖然“智商”很高，具有人無法相比的計算速度，但“情商”很低。未來的計算機網絡就像今天的電網一樣，我們一按開關，信息就流進來。
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