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计算机组成与设计（基于RISC-V架构）

样章
作者：
袁春风 余子濠
定价：
52.00元
ISBN：
978-7-04-054892-1
版面字数：
530.000千字
开本：
16开
全书页数：
暂无
装帧形式：
平装
重点项目：
暂无
出版时间：
2020-10-12
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

本书主要介绍计算机组成与系统结构涉及的相关概念、理论和技术内容，以新兴的开放指令集架构RISC-V 为模型机，着重介绍涉及整数和浮点数运算、指令集体系结构（ISA）、中央处理器、存储器和I/O 接口等方面的设计思路和具体结构。本书共分8 章：第1 章对计算机系统及其性能评价进行概述性介绍；第2、3 章主要介绍数据的机器级表示、运算，以及运算部件的结构与设计；第4、5 章介绍指令系统以及各种CPU 设计技术；第6 章主要介绍包含主存、cache 和虚拟存储器在内的存储器分层体系结构；第7 章介绍总线互连以及输入输出系统；第8 章介绍并行处理计算系统的基本硬件结构。

本书内容详尽、反映现实、概念清楚、通俗易懂、实例丰富，并提供大量典型习题供读者练习。本书可作为高等学校计算机相关专业“计算机组成原理”和“计算机系统结构”等课程的教材，也可作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。

  • 前辅文
  • 第1章 计算机系统概述
    • 1.1 计算机系统基本工作原理
      • 1.1.1 一个简单的C 程序例子
      • 1.1.2 冯·诺依曼结构计算机
      • 1.1.3 程序和指令的执行过程
    • 1.2 程序的开发与运行
      • 1.2.1 程序设计语言和翻译程序
      • 1.2.2 从源程序到可执行目标文件
      • 1.2.3 可执行文件的启动和执行
    • 1.3 计算机系统的层次结构
      • 1.3.1 计算机系统抽象层的转换
      • 1.3.2 计算机系统的不同用户
    • 1.4 计算机系统性能评价
      • 1.4.1 计算机性能的定义和测试
      • 1.4.2 用指令执行速度进行性能评估
      • 1.4.3 用基准程序进行性能评估
    • 1.5 小结
    • 习题
  • 第2章 数据的类型及机器级表示
    • 2.1 C 语言程序中的变量和常量
      • 2.1.1 C 语言程序中的变量
      • 2.1.2 C 语言程序中的常量
    • 2.2 数制和编码
      • 2.2.1 信息的二进制编码
      • 2.2.2 进位计数制
      • 2.2.3 定点与浮点表示
      • 2.2.4 定点数的编码表示
    • 2.3 整数的表示
      • 2.3.1 无符号整数和带符号整数的表示
      • 2.3.2 C 语言中的整数及其相互转换
    • 2.4 浮点数的表示
      • 2.4.1 浮点数的表示范围
      • 2.4.2 浮点数的规格化
      • 2.4.3 IEEE 754 浮点数标准
      • 2.4.4 C 语言中的浮点数类型
    • 2.5 非数值数据的编码表示
      • 2.5.1 逻辑值
      • 2.5.2 西文字符
    • 2.6 数据的宽度和排列存放
      • 2.6.1 数据的宽度和单位
      • 2.6.2 数据的存储和排列顺序
    • 2.7 本章小结
    • 习题
  • 第3章 数据的运算及运算部件
    • 3.1 高级语言和机器指令中的运算
      • 3.1.1 C 语言程序中的运算
      • 3.1.2 RISC-V 指令中涉及的运算
    • 3.2 基本运算部件
      • 3.2.1 全加器和加法器
      • 3.2.2 带标志加法器
      • 3.2.3 算术逻辑部件
    • 3.3 定点运算及其运算部件
      • 3.3.1 补码加减运算
      • 3.3.2 原码加减运算
      • 3.3.3 原码乘法运算
      • 3.3.4 补码乘法运算
      • 3.3.5 原码除法运算
    • 3.4 整数乘除运算
      • 3.4.1 乘除运算溢出判断
      • 3.4.2 常量的乘除运算
    • 3.5 浮点数运算部件
      • 3.5.1 浮点数加减运算
      • 3.5.2 浮点运算结果的精度和舍入
    • 3.6 本章小结
    • 习题
  • 第4章 指令系统及程序的机器级表示
    • 4.1 指令格式设计
      • 4.1.1 指令地址码的个数
      • 4.1.2 指令格式设计原则
    • 4.2 指令系统设计
      • 4.2.1 指令系统设计的基本问题
      • 4.2.2 操作数类型
      • 4.2.3 寻址方式
      • 4.2.4 操作类型
      • 4.2.5 操作码编码
      • 4.2.6 标志信息的生成与使用
      • 4.2.7 指令系统设计风格
      • 4.2.8 异常和中断处理机制
    • 4.3 RISC-V 架构及程序的机器级表示
      • 4.3.1 RISC-V 指令系统概述
      • 4.3.2 RISC-V 指令参考卡和指令格式
      • 4.3.3 RISC-V 基础整数指令集
      • 4.3.4 RISC-V 过程调用约定
      • 4.3.5 RISC-V 程序的转换和连接
      • *4.3.6 RISC-V 可选的扩展指令集
      • *4.3.7 RISC-V 的异常和中断机制
    • 4.4 本章小结
    • 习题
  • 第5章 中央处理器设计
    • 5.1 CPU 概述
      • 5.1.1 指令执行过程
      • 5.1.2 CPU 的基本功能和基本组成
      • 5.1.3 数据通路的基本结构
    • 5.2 单周期处理器设计
      • 5.2.1 指令功能的描述
      • 5.2.2 数据通路的设计
      • 5.2.3 控制单元的设计
      • 5.2.4 时钟周期的确定
    • 5.3 多周期处理器设计
      • 5.3.1 多周期数据通路设计
      • *5.3.2 硬连线控制器设计
      • *5.3.3 微程序控制器设计
      • *5.3.4 带异常处理的处理器设计
    • 5.4 流水线处理器设计
      • 5.4.1 流水线处理器概述
      • 5.4.2 每条指令的流水段分析
      • 5.4.3 流水线数据通路的设计
      • *5.4.4 流水线控制器的设计
    • 5.5 流水线冒险及其处理
      • *5.5.1 结构冒险
      • *5.5.2 数据冒险
      • *5.5.3 控制冒险
    • 5.6 高级流水线技术
      • *5.6.1 静态多发射处理器
      • *5.6.2 动态多发射处理器
    • 5.7 本章小结
    • 习题
  • 第6章 存储器分层体系结构
    • 6.1 存储器概述
      • 6.1.1 存储器的分类
      • 6.1.2 主存储器的组成和基本操作
      • 6.1.3 存储器的层次化结构
    • 6.2 半导体随机存储器
      • 6.2.1 基本存储元件
      • 6.2.2 SRAM 芯片和DRAM 芯片
      • 6.2.3 SDRAM 芯片技术
      • 6.2.4 内存条和内存条插槽
      • 6.2.5 存储器芯片的扩展
      • 6.2.6 多模块存储器
    • 6.3 外部辅助存储器
      • 6.3.1 磁盘存储器的结构
      • 6.3.2 磁盘存储器的性能指标
      • *6.3.3 flash 存储器和U 盘
      • *6.3.4 固态盘
    • 6.4 存储器的数据校验
      • 6.4.1 差错校验基本原理
      • 6.4.2 奇偶校验码
      • *6.4.3 海明码
      • *6.4.4 循环冗余校验码
    • 6.5 高速缓冲存储器
      • 6.5.1 程序访问的局部性
      • 6.5.2 cache 的基本工作原理
      • 6.5.3 cache 行和主存块之间的映射方式
      • 6.5.4 cache 中主存块的替换算法
      • 6.5.5 cache 的一致性问题
      • *6.5.6 cache 设计应考虑的问题
      • *6.5.7 cache 缺失对总体性能的影响
      • *6.5.8 cache 结构举例
      • *6.5.9 cache 和程序性能
    • 6.6 虚拟存储器
      • 6.6.1 虚拟存储器的基本概念
      • 6.6.2 进程的虚拟地址空间
      • 6.6.3 虚拟存储器的实现
      • *6.6.4 存储保护
    • 6.7 本章小结
    • 习题
  • 第7章 系统互连及I/O 子系统
    • 7.1 常用外部设备
      • 7.1.1 外设的分类和特点
      • *7.1.2 键盘
      • *7.1.3 打印机
      • *7.1.4 显示器
    • 7.2 外设与CPU 和主存的互连
      • 7.2.1 总线的基本概念
      • 7.2.2 基于总线的互连结构
      • 7.2.3 I/O 接口的功能
      • 7.2.4 I/O 接口的通用结构
      • 7.2.5 I/O 端口及其编址
    • 7.3 I/O 数据传送控制方式
      • 7.3.1 程序直接控制I/O 方式
      • 7.3.2 中断控制I/O 方式
      • 7.3.3 DMA 方式
    • 7.4 I/O 子系统中的I/O 软件
      • 7.4.1 I/O 子系统层次结构
      • 7.4.2 与设备无关的I/O 软件
      • 7.4.3 设备驱动程序
      • 7.4.4 中断服务程序
    • 7.5 本章小结
    • 习题
  • 第8章 并行处理系统
    • 8.1 并行处理系统概述
      • 8.1.1 并行处理的主要技术问题
      • 8.1.2 并行处理系统的分类
    • 8.2 多处理器系统
      • *8.2.1 UMA 多处理器结构
      • *8.2.2 NUMA 多处理器结构
      • *8.2.3 多处理器系统中的互连网络
      • 8.2.4 多核处理器和硬件多线程技术
      • *8.2.5 共享存储器的同步控制
    • 8.3 多计算机系统
      • 8.3.1 集群多计算机系统
      • *8.3.2 网格多计算机系统
    • 8.4 向量处理和SIMD 技术
      • *8.4.1 向量处理机及向量处理指令
      • 8.4.2 SIMD 指令集技术
      • *8.4.3 GPU 架构
    • 8.5 本章小结
  • 参考文献

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