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计算机组成与结构(第2版)

“十一五”国家规划教材

作者:
张晨曦 等
定价:
0.00元
ISBN:
978-7-04-043562-7
版面字数:
0.000千字
开本:
特殊
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
“十一五”国家规划教材
出版时间:
2015-09-08
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机类专业核心课程
三级分类:
计算机组织与体系结构

本书系统、深入地论述了计算机组成原理与系统结构。全书共14章,第1~10章介绍计算机组成原理方面的内容,包括计算机系统概论、计算机执行程序的过程、计算机中数的表示方法、指令系统、中央处理器、微程序控制器、运算方法与运算器、存储器、总线系统、输入/ 输出系统。第11~14章介绍计算机系统结构方面的内容,包括流水线技术、存储层次、多处理机、多核架构与编程。本书在理论阐述的基础上强调设计实践,以MIPS 的一个简单实现为例,逐步、系统地讲述了中央处理器的设计以及如何将其改造为流水实现,同时还详细地介绍了UltraSPARC的指令系统。

本书内容全面,层次性好,语言简练,通俗易懂,可作为高等学校的计算机类专业、自动化以及电子工程等相关专业本科生的教学用书,也可供相关科技人员参考。

  • 前言
  • 第1章 计算机系统概论
    • 1.1 引言
    • 1.2 计算机系统的硬件组成
    • 1.3 计算机的软件系统
    • 1.4 计算机系统的多级层次结构
    • 1.5 计算机系统结构、组成和实现
    • 1.6 计算机的性能指标
      • 1.6.1 基本性能指标
      • 1.6.2 Amdahl定律
    • 1.7 计算机的发展简史
    • 1.8 计算机的分类与应用
      • 1.8.1 计算机的分类
      • 1.8.2 计算机的应用
    • 习题1
  • 第2章 计算机执行程序的过程
    • 2.1 样例程序
    • 2.2 第1条指令的执行过程
      • 2.2.1 说明
      • 2.2.2 分解步骤
    • 2.3 第2条指令的执行过程
      • 2.3.1 说明
      • 2.3.2 分解步骤
    • 2.4 第3条指令的执行过程
      • 2.4.1 说明
      • 2.4.2 分解步骤
    • 2.5 第4条指令的执行过程
      • 2.5.1 说明
      • 2.5.2 分解步骤
    • 2.6 第5条指令的执行过程
      • 2.6.1 说明
      • 2.6.2 分解步骤
    • 2.7 第6条指令的执行过程
      • 2.7.1 说明
      • 2.7.2 分解步骤
    • 习题2
  • 第3章 计算机中数的表示方法
    • 3.1 带符号数的表示方法
      • 3.1.1 原码表示法
      • 3.1.2 补码表示法
      • 3.1.3 反码表示法
      • 3.1.4 移码表示法
    • 3.2 数的定点表示与浮点表示
      • 3.2.1 数的定点表示
      • 3.2.2 数的浮点表示
    • 3.3 十进制数串的表示
    • 3.4 数据校验码
      • 3.4.1 奇偶校验码
      • 3.4.2 汉明检验码
      • 3.4.3 循环冗余校验码
    • 习题3
  • 第4章 指令系统
    • 4.1 指令格式
      • 4.1.1 指令的地址码
      • 4.1.2 指令的操作码
      • 4.1.3 指令长度
    • 4.2 数据类型
    • 4.3 寻址方式
    • 4.4 指令类型与功能
    • 4.5 指令系统的设计
      • 4.5.1 对指令系统的基本要求
      • 4.5.2 指令格式的设计
    • 4.6 指令系统的发展和改进
      • 4.6.1 沿CISC方向发展和改进指令系统
      • 4.6.2 沿RISC方向发展和改进指令系统
    • 4.7 指令系统实例1:MIPS的指令系统
    • 4.8 指令系统实例2:UltraSPARC的指令系统
      • 4.8.1 UltraSPARC的寄存器
      • 4.8.2 UltraSPARC的数据表示及数据寻址方式
      • 4.8.3 UltraSPARC的指令格式及部分指令介绍
    • 习题4
  • 第5章 中央处理器
    • 5.1 CPU的功能和组成
    • 5.2 关于模型机
    • 5.3 逻辑设计的约定和定时方法
    • 5.4 实现MIPS的一个基本方案
      • 5.4.1 构建基本的数据通路
      • 5.4.2 ALU控制器
      • 5.4.3 单周期数据通路的控制器
    • 5.5 多周期实现方案
      • 5.5.1 为什么要采用多周期
      • 5.5.2 指令分步执行过程(按周期分步)
    • 5.6 控制器设计
      • 5.6.1 控制器的组成
      • 5.6.2 控制方式与时序系统
      • 5.6.3 模型机控制器的设计
    • 5.7 经典微处理器
      • 5.7.1 Intel 80386/80
      • 5.7.2 Pentium微处理器
      • 5.7.3 Alpha微处理器
    • 习题5
  • 第6章 微程序控制器
    • 6.1 微程序控制的基本原理
    • 6.2 微程序控制器的组成与工作过程
    • 6.3 微程序设计技术
      • 6.3.1 微指令的编码方法
      • 6.3.2 微指令的格式
      • 6.3.3 微程序的顺序控制方法
      • 6.3.4 微指令的执行方式
    • 6.4 模型机的微程序控制器设计
      • 6.4.1 模型机的微指令格式
      • 6.4.2 构造微程序
    • 习题6
  • 第7章 运算方法与运算器
    • 7.1 逻辑运算与移位运算
      • 7.1.1 逻辑运算
      • 7.1.2 移位运算
    • 7.2 定点数的加减法运算
      • 7.2.1 补码加减法运算规则
      • 7.2.2 补码加减法运算的硬件实现
      • 7.2.3 溢出的判断
    • 7.3 定点数的乘除法运算
      • 7.3.1 原码乘法运算
      • 7.3.2 补码一位乘法
      • 7.3.3 阵列乘法器
      • 7.3.4 原码一位除法
      • 7.3.5 阵列除法器
    • 7.4 定点运算器的构成
      • 7.4.1 算术逻辑运算单元
      • 7.4.2 寄存器组
      • 7.4.3 运算器的基本结构
    • 7.5 浮点运算
      • 7.5.1 浮点加减运算
      • 7.5.2 浮点乘除法运算
    • 习题7
  • 第8章 存储器
    • 8.1 存储子系统概述
      • 8.1.1 三级存储层次
      • 8.1.2 存储器的分类
    • 8.2 主存储器
      • 8.2.1 主存储器的组成
      • 8.2.2 数据字在存储器中的存放
      • 8.2.3 主存储器的主要技术指标
    • 8.3 随机存储器
      • 8.3.1 静态随机存储器
      • 8.3.2 动态随机存储器
      • 8.3.3 随机存储器芯片
      • 8.3.4 DRAM的刷新
    • 8.4 只读存储器和闪速存储器
      • 8.4.1 只读存储器
      • 8.4.2 闪速存储器
    • 8.5 主存的设计
    • 8.6 并行主存储器
      • 8.6.1 单体多字存储器
      • 8.6.2 多体交叉存储器
      • 8.6.3 避免存储体冲突
    • 8.7 辅助存储器
      • 8.7.1 磁表面存储器
      • 8.7.2 磁盘存储器
      • 8.7.3 光盘存储器
    • 8.8 廉价磁盘冗余阵列
      • 8.8.1 RAID
      • 8.8.2 RAID
      • 8.8.3 RAID
      • 8.8.4 RAID
      • 8.8.5 RAID
      • 8.8.6 RAID
      • 8.8.7 RAID
      • 8.8.8 RAID10与RAID
      • 8.8.9 RAID的实现与发展
    • 习题8
  • 第9章 总线系统
    • 9.1 总线的概念
      • 9.1.1 总线的基本概念
      • 9.1.2 总线的分类
      • 9.1.3 总线的连接方式
    • 9.2 总线系统的工作原理
      • 9.2.1 总线控制器
      • 9.2.2 总线的工作过程
      • 9.2.3 总线接口
    • 9.3 仲裁、定时和数据传送
      • 9.3.1 总线的仲裁
      • 9.3.2 总线的定时
      • 9.3.3 总线的数据传送方式
    • 9.4 总线实例
      • 9.4.1 总线的标准化
      • 9.4.2 PCI总线
      • 9.4.3 ISA总线
      • 9.4.4 EISA总线
      • 9.4.5 VESA总线
      • 9.4.6 SCSI总线
      • 9.4.7 USB总线
      • 9.4.8 IEEE 1394总线
      • 9.4.9 EIA-RS 232-D总线
    • 习题9
  • 第10章 输入/输出系统
    • 10.1 I/O系统概述
      • 10.1.1 主机与外设之间的连接方式
      • 10.1.2 I/O设备的编址方式
      • 10.1.3 数据传送控制方式
    • 10.2 I/O接口
    • 10.3 程序查询方式
    • 10.4 中断系统
      • 10.4.1 中断的基本概念
      • 10.4.2 中断请求信号的建立、屏蔽与传送
      • 10.4.3 中断源的识别与判优
      • 10.4.4 中断响应与中断处理
      • 10.4.5 多重中断与中断屏蔽
    • 10.5 程序中断I/O控制方式
    • 10.6 直接存储器访问方式
      • 10.6.1 DMA的基本概念
      • 10.6.2 DMA的传送方式
      • 10.6.3 DMA控制器的组成
      • 10.6.4 DMA的数据传送过程
    • 10.7 通道方式
      • 10.7.1 通道的作用和功能
      • 10.7.2 通道的工作过程
      • 10.7.3 通道的种类
      • 10.7.4 通道中的数据传送过程与流量分析
    • 习题10
  • 第11章 流水线技术
    • 11.1 流水线的基本概念
      • 11.1.1 什么是流水线
      • 11.1.2 流水线的分类
    • 11.2 流水线的性能指标
      • 11.2.1 流水线的吞吐率
      • 11.2.2 流水线的加速比
      • 11.2.3 流水线的效率
      • 11.2.4 流水线性能分析举例
      • 11.2.5 流水线设计中的若干问题
    • 11.3 流水线的相关与冲突
      • 11.3.1 一条经典的5段流水线
      • 11.3.2 相关与流水线冲突
    • 11.4 流水线的实现
    • 习题11
  • 第12章 存储层次
    • 12.1 存储系统的层次结构
      • 12.1.1 存储系统的层次结构
      • 12.1.2 存储系统的性能参数
      • 12.1.3 三级存储系统
      • 12.1.4 存储层次的4个问题
    • 12.2 Cache基本知识
      • 12.2.1 基本结构和原理
      • 12.2.2 映像规则
      • 12.2.3 查找方法
      • 12.2.4 Cache的工作过程
      • 12.2.5 替换算法
      • 12.2.6 写策略
      • 12.2.7 Cache性能分析
      • 12.2.8 改进Cache性能
    • 12.3 降低Cache不命中率
    • 12.4 减少Cache不命中开销
    • 12.5 减少命中时间
    • 习题12
  • 第13章 多处理机
    • 13.1 引言
      • 13.1.1 并行计算机系统结构的分类
      • 13.1.2 存储器系统结构和通信机制
      • 13.1.3 并行处理面临的挑战
    • 13.2 对称式共享存储器系统结构
      • 13.2.1 多处理机Cache一致性
      • 13.2.2 实现一致性的基本方案
      • 13.2.3 监听协议的基本实现技术
    • 13.3 分布式共享存储器系统结构
      • 13.3.1 目录协议的基本思想
      • 13.3.2 目录协议的实现
    • 13.4 同步
    • 13.5 同时多线程
      • 13.5.1 将线程级并行转换为指令级并行
      • 13.5.2 同时多线程处理器的设计
      • 13.5.3 同时多线程的性能
    • 13.6 多处理机实例:T
      • 13.6.1 T1的结构
      • 13.6.2 T1的性能
      • 13.6.3 多核处理器的性能对比
    • 13.7 MPP和机群
      • 13.7.1 并行计算机系统结构
      • 13.7.2 大规模并行处理机
      • 13.7.3 机群系统
    • 习题13
  • 第14章 多核架构与编程
    • 14.1 多核架构的需求
      • 14.1.1 功耗与散热问题
      • 14.1.2 并行度问题
      • 14.1.3 应用软件的问题
    • 14.2 多核架构
      • 14.2.1 多核的组织架构
      • 14.2.2 多核架构实例
    • 14.3 基于多核的并行程序设计
      • 14.3.1 并行编程模型
      • 14.3.2 并行编程语言
      • 14.3.3 并行算法
    • 14.4 多核编程实例
    • 习题14
  • 主要参考文献
  • 版权

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