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内容大纲
本书主要讨论计算机单机系统的组成原理及内部工作机制，包括计算机各大部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成计算机整机的技术。全书共6章，主要内容包括计算机概述、数据信息的表示与运算单元、存储层次与系统、指令系统与控制单元、I/O设备、总线与I/O系统组织。
本书结合了作者团队多年的教学实践经验，吸取了国内外有关著作和资料的精华，内容丰富、概念明确、思路清晰、重点突出、通俗易懂，并含有大量例题与习题。
本书可作为高等学校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可作为研究生入学考试的复习用书。 -
作者介绍
张功萱，南京理工大学教授/博士生导师，本科毕业于天津大学。获电子计算机学士学位，研究生就读于南京理工大学。分别获计算机应用硕士学位和计算机应用技术博士学位。中国计算机学会理事、中国计算机体系结构专委会副主任、江苏省计算机学会常务理事。曾作为澳大利亚RMIT访问学者，开展国际合作交流。主要研究领域包括：Web服务与分布式计算、可信计算与信息安全、多核及嵌入式技术。主持和参与国家自然基金项目、863项目、江苏自然基金重大专项、国防预研等21项；在国内外期刊上（如IEEE TPDS等）发表论文近80篇，SCI收录12篇；申请国家/国防发明专利12项，授权5项；获省部级科技进步奖二等奖1项、三等奖1项。主讲本科课程为“计算机组成原理”和“计算机系统结构”，其中“计算机组成原理”为江苏省精品课程。 -
目录
第1章 计算机概述
1.1 计算机的发展历史
1.1.1 更新换代的计算机硬件
1.1.2 日臻完善的计算机软件
1.1.3 计算机系统的8个思想
1.2 计算机系统的硬件组成
1.2.1 计算机的功能部件
1.2.2 冯·诺依曼计算机
1.2.3 RISC-V系统架构简介
1.3 计算机的软件系统
1.3.1 系统软件
1.3.2 应用软件
1.3.3 软件定义系统
1.4 计算机系统的组织结构
1.4.1 计算机系统的层次结构
1.4.2 计算机硬件系统的组织
1.5 计算机的工作特点和性能指标
1.5.1 计算机的工作特点
1.5.2 计算机的性能指标
1.6 CPU的性能与评价方法
1.6.1 CPU的性能及度量因素
1.6.2 CPU性能的评价方法
习题
第2章 数据信息的表示与运算单元
2.1 带符号数的表示
2.1.1 机器数与真值
2.1.24 种码制表示
2.2 数的定点表示
2.2.1 定点小数
2.2.2 定点整数
2.3 定点运算单元的组织
2.3.1 运算器的设计方法
2.3.2 定点补码加减运算
2.3.3 定点乘法运算
2.3.4 定点除法运算
2.3.5 定点运算器的组成
计算机组成原理(第3版)
目录
2.4 数的浮点表示
2.4.1 浮点表示方法
2.4.2 IEEE754浮点数标准
2.5 浮点运算单元的组织
2.5.1 浮点加减运算
2.5.2 浮点乘除运算
2.5.3 浮点运算器的组成
2.6 非数值型数据的表示
2.6.1 逻辑数——二进制串
2.6.2 字符与字符串
2.6.3 汉字信息的表示
2.7 数据的长度与存储方式
2.7.1 数据的长度
2.7.2 数据的存储方式
2.8 数据校验码
2.8.1 码距与数据校验码
2.8.2 奇偶校验码
2.8.3 海明校验码
2.8.4 循环冗余校验码
习题
第3章 存储层次与系统
3.1 存储系统概述
3.1.1 存储器的分类
3.1.2 存储器系统的层次结构
3.1.3 主存储器的组成和基本操作
3.1.4 存储器的主要技术指标
3.2 半导体随机存取存储器
3.2.1 半导体随机存取存储器的分类
3.2.2 半导体随机存取存储器的单元电路
3.2.3 半导体随机存取存储器的芯片结构及实例
3.2.4 半导体存储器的组成
3.3 非易失性存储器
3.3.1 只读存储器
3.3.2 闪速存储器
3.3.3 新型的非易失性存储器
3.4 并行存储器
3.4.1 双端口存储器
3.4.2 并行主存系统
3.4.3 相联存储器
3.5 高速缓冲存储器
3.5.1 Cache在存储体系中的地位和作用
3.5.2 Cache的结构及工作原理
3.5.3 Cache的替换算法与写策略
3.6 虚拟存储器
3.6.1 页式虚拟存储器
3.6.2 段式虚拟存储器
3.6.3 段页式虚拟存储器
习题
第4章 指令系统与控制单元
4.1 机器指令格式与寻址方式
4.1.1 两种机器指令设计风格
4.1.2 机器指令格式设计方法
4.1.3 指令与操作数的寻址方式
4.1.4 指令的类型与功能
4.2 RISC-V系统的指令设计
4.2.1 RISC-V指令的格式设计
4.2.2 RISC-V指令的寻址方式
4.2.3 RISC-V指令的类型与功能
4.3 控制单元初阶——控制器设计
4.3.1 指令执行的基本步骤
4.3.2 控制器的基本功能
4.3.3 控制器的组成方式
4.3.4 控制器的控制方式
4.3.5 控制器的时序系统
4.4 控制单元进阶——CPU的总体结构
4.4.1 寄存器的设置与作用
4.4.2 通路结构及指令流程分析
4.5 控制单元示例——模型机的结构
4.5.1 模型机的数据通路结构
4.5.2 模型机的指令系统格式
4.5.3 模型机的三级时序系统
4.6 控制单元设计——硬联逻辑控制器
4.6.1 设计的基本步骤
4.6.2 模型机的设计方法
4.7 控制单元设计——微程序控制器
4.7.1 微程序控制器概述
4.7.2 微指令的编译方法
4.7.3 微程序的控制设计
4.8 RISC-V处理器结构
4.8.1 RISC-V系统设计技术概述
4.8.2 RISC-V数据通路结构设计
4.8.3 RISC-V典型指令流程分析
4.9 控制单元高阶——流水线处理技术
4.9.1 流水线概述与分类
4.9.2 流水线的性能与障碍
4.9.3 RISC-V系统流水线技术
习题
第5章 I/O设备
5.1 I/O设备概述
5.2 输入设备
5.2.1 键盘
5.2.2 鼠标
5.2.3 触摸屏
5.3 输出设备
5.3.1 显示器
5.3.2 打印机
5.3.3 多模态与3D打印
5.4 I/O存储器
5.4.1 磁表面存储器的基本原理
5.4.2 磁记录方式
5.4.3 磁盘存储器
5.4.4 光盘存储器
5.4.57 种廉价磁盘冗余阵列
5.5 新型存储访问构件
5.5.1 固态硬盘
5.5.2 保护访问模式
5.5.3 存算一体模式
5.6 多媒体I/O设备
5.6.1 音频设备
5.6.2 视频设备
5.6.3 图像设备
习题
第6章 总线与I/O系统组织
6.1 总线的组成与结构
6.1.1 总线的特点与分类
6.1.2 总线的标准与性能
6.1.3 总线的组成与结构
6.1.4 总线的设计与实现
6.2 PCI和PCIExpress总线
6.2.1 PCI和PCIExpress的发展概况
6.2.2 PCIExpress总线的架构
6.2.3 PCIExpress总线协议
6.3 现代计算机系统总线
6.3.1 快速路径互连简介
6.3.2 快速路径总线互连架构
6.3.3 快速路径总线协议简介
6.3.4 英特尔超级路径互连总线简介
6.4 通用串行总线
6.4.1 USB的架构
6.4.2 USB的事务和传输
6.5 其他设备总线
6.5.1 小型计算机系统接口
6.5.2 SATA接口
6.6 I/O系统组织概述
6.6.1 I/O系统需要解决的主要问题
6.6.2 I/O系统的组成
6.6.3 主机与外设间的连接与组织管理
6.6.4 I/O数据传送的控制方式
6.6.5 I/O接口的功能与分类
6.7 程序控制方式
6.7.1 直接程序控制方式
6.7.2 程序中断控制方式
6.7.3 RISC-V的中断处理方式
6.8 直接存储器访问方式
6.8.1 DMA方式的特点与应用场合
6.8.2 DMA的传送方式
6.8.3 DMA的硬件组织
6.8.4 DMA控制器的组成
6.8.5 DMA控制的数据传送过程
6.9 I/O通道方式
习题
附录A RISC-V32位指令系统
附录B 模型机微指令设计方案
参考文献
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