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| 內容簡介： |
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本书为十二五普通高等教育本科*规划教材。本书以当前主流微型计算机技术为背景，以建立系统级的整机概念为目的，深入介绍计算机各功能子系统的逻辑组成和工作机制。全书共7章。第1章概述计算机的基本概念、发展历程和系统的硬件、软件组织及计算机相关的性能指标；第2章介绍数据信息的表示、运算和校验方法；第3章介绍CPU子系统的工作原理、设计实例和多核等前沿技术；第4章介绍存储子系统的存储原理、主存设计和性能改进措施；第5章介绍IO子系统，包括接口、总线以及中断、DMA和通道等IO传输控制方式；第6章介绍显示器等常见输入输出设备；第7章以一个硬件系统模型的设计作为全书总结。本书可作为高等院校计算机及相关专业计算机组成原理及相关课程的教材，也可作为从事计算机专业的工程技术人员的参考书。
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| 關於作者： |
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纪禄平，男，电子科技大学副教授。目前主要的科研方向： 神经网络，如PCNN和CNN等； 图像处理与模式识别，如场景分析和人脸识别、指纹识别等。
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| 目錄：
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目录
第1章概论1
1.1计算机的基本概念1
1.1.1信息的数字化表示2
1.1.2存储程序工作方式5
1.1.3计算机的分类6
1.2计算机的诞生和发展8
1.2.1冯诺依曼体系8
1.2.2计算机发展历程9
1.2.3未来的发展趋势12
1.3计算机系统的组织13
1.3.1硬件系统13
1.3.2软件系统18
1.3.3硬件、软件系统层次结构20
1.3.4硬件、软件功能划分与逻辑等价22
1.4计算机的特点与性能指标23
1.4.1计算机的特点23
1.4.2计算机的主要性能指标24
习题127
第2章数据的表示、运算和校验29
2.1数值型数据的表示29
2.1.1进位计数制29
2.1.2带符号数的表示35
2.1.3定点数与浮点数40
2.2字符型数据的表示46
2.3运算方法48
2.3.1定点加减运算48
2.3.2溢出的判断与移位50
2.3.3定点乘法运算54
2.3.4定点除法运算60
2.3.5浮点四则运算65
2.4常用的数据校验方法68
2.4.1奇偶校验68
2.4.2海明校验69
2.4.3循环冗余校验71
习题273
第3章CPU子系统76
3.1CPU概述77
3.1.1CPU的硬件结构模型77
3.1.2基本功能与控制方式83
3.1.3外部连接与IO控制任务88
3.1.4CPU设计步骤89
3.1.5CPU的发展历程89
3.2指令系统92
3.2.1CISC与RISC92
3.2.2指令格式93
3.2.3寻址方式98
3.2.4指令的功能和类型114
3.3运算部件与运算器123
3.3.1加法单元123
3.3.2加法器与进位逻辑124
3.3.3算术逻辑运算部件126
3.3.4运算器的组织130
3.4模型机CPU设计方法132
3.4.1模型机指令系统132
3.4.2基本部件与数据通路136
3.4.3指令流程与微命令140
3.4.4组合逻辑控制154
3.4.5微程序控制165
3.5MIPS32架构CPU设计实例184
3.5.1MIPS32指令架构185
3.5.2基本的组成部件190
3.5.3单周期模式193
3.5.4多周期模式205
3.5.5指令的时间特性223
3.6提升CPU性能的高新技术228
3.6.1流水线技术228
3.6.2SMT与超线程232
3.6.3多核技术233
3.7经典处理器介绍236
3.7.1Intel 80868088 CPU237
3.7.2Intel 8038680486 CPU240
3.7.3Pentium微处理器243
3.7.4Alpha微处理器244
3.7.5CRAY-1246
3.7.6Transputer247
习题3248
第4章存储子系统252
4.1存储子系统概述252
4.1.1存储系统的层次结构252
4.1.2物理存储器与虚拟存储器256
4.1.3存储器的分类256
4.1.4存储器的技术指标259
4.2半导体存储原理260
4.2.1双极型存储单元260
4.2.2静态存储器263
4.2.3动态存储器267
4.2.4半导体只读存储器272
4.3主存储器的组织276
4.3.1主存的设计原则276
4.3.2主存的逻辑设计278
4.3.3主存的外部连接方式281
4.3.4常见的主存芯片技术283
4.3.5存储器的刷新与校验286
4.4磁表面存储原理289
4.4.1存储介质与磁头289
4.4.2读写原理290
4.4.3磁记录的编码方式292
4.5磁盘存储器及其接口296
4.5.1软盘存储器297
4.5.2硬盘存储器300
4.5.3技术指标与数据校验308
4.5.4磁盘适配器310
4.6光学存储原理及器件314
4.6.1光存储原理314
4.6.2光盘存储器316
4.6.3光盘驱动器及其发展方向317
4.7存储系统性能的改进措施320
4.7.1高速缓冲存储器320
4.7.2虚拟存储器326
4.7.3双端口存储器331
4.7.4并行存储器332
4.7.5联想存储器336
习题4337
第5章总线与输入输出子系统340
5.1输入输出子系统概述340
5.1.1总线简介341
5.1.2接口的功能与类型342
5.1.3输入输出控制方式345
5.2总线347
5.2.1总线的特性与分类348
5.2.2总线的标准350
5.2.3总线的设计要素351
5.2.4PCI总线介绍358
5.3直接程序传送模式360
5.4中断处理模式362
5.4.1中断的基本概念与应用362
5.4.2中断请求与优先级裁决366
5.4.3中断响应与中断服务程序372
5.4.4中断接口的逻辑模型378
5.4.5典型中断接口举例381
5.5DMA模式与接口384
5.5.1DMA方式的基本概念384
5.5.2DMA控制器与接口的连接387
5.5.3DMA控制器的组成391
5.5.4DMA传输操作过程394
5.5.5典型DMA接口举例395
5.6IOP和PPU模式401
5.6.1通道的系统结构401
5.6.2通道的类型402
5.6.3通道的工作原理403
习题5405
第6章输入输出设备407
6.1输入输出设备概述407
6.1.1输入输出设备的一般功能407
6.1.2输入输出设备的类型408
6.1.3输入输出设备与主机的信息交换411
6.2键盘及接口412
6.2.1键盘的类型412
6.2.2硬件扫描键盘415
6.2.3软件扫描键盘416
6.3显示设备及接口419
6.3.1显示器的分类419
6.3.2显示器的成像原理420
6.3.3CRT显示器427
6.3.4LCD显示器433
6.3.5显示适配器及工作原理439
6.4打印设备及接口444
6.4.1打印设备概述444
6.4.2打印机的性能指标445
6.4.3点阵针式打印机446
6.4.4喷墨打印机450
6.4.5激光打印机453
6.4.6打印机适配器455
6.4.73D打印技术简介456
6.5其他输入输出设备457
6.5.1光学字符识别设备457
6.5.2图形图像输入设备458
6.5.3语音识别设备460
6.5.4条形码与二维码识别仪461
习题6464
第7章计算机硬件系统模型465
7.1模型机系统及信号互连465
7.1.1系统组成465
7.1.2系统总线466
7.1.3各部件的信号线467
7.2模型机典型IO操作举例471
7.2.1直接程序传输方式的IO操作471
7.2.2中断方式下的IO操作472
7.2.3DMA方式下的IO操作473
7.3系统配置举例474
习题7476
参考文献477
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| 內容試閱：
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第4版前言
本书的第1版（罗克露等主编，2004年）是在《计算机组成原理》（俸远祯等主编，六五国家级规划教材，1985年）、《计算机组成原理（修订本）》（俸远祯等主编，八五国家级规划教材、教育部科技进步奖教材类三等奖，1996年）和《计算机组成原理与汇编语言程序设计》（俸远祯等主编，九五国家级规划教材，1997年）这三本国家级规划教材的基础上进行编写的。
本书在《计算机组成原理（第2版）》（罗克露主编，十一五、十二五普通高等教育本科国家级规划教材，2010年）和《计算机组成原理（第3版）》（纪禄平主编，十二五普通高等教育本科国家级规划教材，2014年）基础上改版修订，以计算机前沿发展技术为背景，以CPU设计为重点，深入介绍计算机各子系统的组成结构和工作原理。
全书共7章，按计算机整机概念到局部子系统的逻辑结构来安排各章节内容。第1章概述计算机的概念、发展历程和系统的硬件、软件组织，强调信息的数字化表示和存储程序方式这两个重要概念。第2章介绍数据信息的表示、运算和校验方法。第3章介绍CPU及其前沿技术，并分别通过CPU模型和MIPS处理器实例，分析指令的执行过程，同时阐明组合逻辑控制和微程序控制的设计方法。第4章介绍存储子系统，讨论存储原理和主存储器的设计，以及提高存储系统性能的一些经典措施。第5章介绍输入输出子系统，包括接口和总线等，并强调中断、DMA和通道等IO传输的控制机制。第6章介绍常见输入输出设备，包括显示器和打印机等。作为全书的总结，第7章给出一个计算机硬件系统模型，并描述它的组织结构和典型的IO操作方式。
本书的第1章、第2章由刘辉编写，第3章由罗克露编写，第4章、第6章和第7章由纪禄平编写，第5章由张建编写。全书由纪禄平统稿，俸远祯教授主审。作为计算机组成原理课程教学和国家级规划教材编写的资深前辈，俸远祯教授和罗克露教授等对本书的编写给予了大力支持和悉心指导，在此谨向这两位教授致以崇高敬意！
本书在编写过程中不仅得到了电子科技大学教务处和计算机学院相关领导的支持与鼓励，还得到了电子工业出版社的积极协助，也在此谨向他们致以诚挚谢意！
本书还有配套的辅导书《计算机组成原理学习指导与课程设计》，其中包含与本书相关的学习指导、习题解答、电子竞赛和课程设计等内容。
由于编者的水平有限，书中内容难免会有疏漏和错误之处，恳请读者批评指正，我们不胜感激。如有任何问题，请直接与编者邮件联系：jiluping@uestc.edu.cn。
本书为任课教师提供配套的教学资源（包含电子教案），需要者可登录华信教育资源网站（http：www.hxedu.com.cn），注册之后进行免费下载。
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