本书主要内容
本书是“面向计算机科学与技术专业规范系列教材”中为“计算机工程(CE)”专业方向编写的教材。全书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制,包括计算机系统概论、运算基础、数值的机器运算、存储系统和结构、指令系统、中央处理器、I/O接口与外围设备以及总线。
针对我国高等教育进入大众化的现实以及计算机学科迅速发展的特点,本书在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、贴近实际,在保证基本体系和基础内容的前提下,有选择地介绍学科的新发展和新技术。
本书设计了较多的例题,有助于读者理解和掌握基本概念以及各部件的工作原理。
本书还备有下列配套资料:主教材的电子教案,教材中全部习题解答。上述配套资料请从机工新阅读网站(www.cmpreading.com)下载。
作者简介
孙德文 1962年毕业于上海交通大学无线电系,毕业后留校任教,从事模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成、微型计算机原理和接口技术等课程的教学工作。他曾获全国教学成果二等奖和宝钢优秀教师奖,编写并出版《微机系统硬件教程》、《微型计算机软硬件实用技术》、《微型计算机原理及应用》、《微型计算机及其接口技术》、《微型计算机技术》和 《计算机硬件技术(上、下册) 》等十余种教材。
无
2005年计算机科学与技术专业教学指导分委员会经过大量的调研,反复讨论、论证提出《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》(以下简称《专业规范》),《专业规范》中根据计算机专业教育的现状,以及社会对人才的需求,提出了在“计算机科学与技术”专业名称之下,构建“计算机科学(CS)”、“计算机工程(CE)”、“软件工程(SE)”和“信息技术(IT)”四大专业方向,详细阐述了在这4个专业方向的教学中必须掌握的知识点,同时对不同专业方向各推出了十余门核心课程,并对每门核心课程列出了教学大纲以及应涵盖的知识点。
2006年教育部通过了计算机科学与技术专业教学指导分委员会完成的《专业规范》的项目评审。这样,该《专业规范》在今后一段时间内将成为我国高等院校计算机科学与技术专业办学的一个指导性的专业规范。
本书是针对“计算机工程”专业方向编写的《计算机组成基础》教材。教材编写以《专业规范》中对核心课程“计算机组成基础”提出的教学大纲为依据,全面涵盖课程要求的知识点,并根据我国高等教育进入大众化以及计算机科学与技术发展迅速的现实特点,在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、联系实际,在保证基本内容的前提下,有选择地介绍学科的新发展和新技术。
为便于教学,本教材还备有下列配套资料:
主教材的电子教案、教材中全部习题解、5~8套模拟试卷(附解)、教师教学用书以及若干个实验提纲。上述配套资料使用本教材的教师可同机械工业出版社联系获取。
本教材在编写过程中得到上海交通大学软件学院傅育熙院长和蒋建伟副院长的大力支持,在此表示衷心的感谢。
由于作者水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。
孙德文
2008年7月于
上海交通大学
本书主要内容 本书是“面向计算机科学与技术专业规范系列教材”中为“计算机工程(CE)”专业方向编写的教材。全书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制,包括计算机系统概论、运算基础、数值的机器运算、存储系统和结构、指令系统、中央处理器、I/O接口与外围设备以及总线。 针对我国高等教育进入大众化的现实以及计算机学科迅速发展的特点,本书在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、贴近实际,在保证基本体系和基础内容的前提下,有选择地介绍学科的新发展和新技术。 本书设计了较多的例题,有助于读者理解和掌握基本概念以及各部件的工作原理。 本书还备有下列配套资料:主教材的电子教案,教材中全部习题解答。上述配套资料请从华章网站(www.hzbook.com)下载。 作者简介 孙德文 1962年毕业于上海交通大学无线电系,毕业后留校任教,从事模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成、微型计算机原理和接口技术等课程的教学工作。他曾获全国教学成果二等奖和宝钢优秀教师奖,编写并出版《微机系统硬件教程》、《微型计算机软硬件实用技术》、《微型计算机原理及应用》、《微型计算机及其接口技术》、《微型计算机技术》和 《计算机硬件技术(上、下册) 》等十余种教材。
孙德文:暂无
出版者的话
序言
前言
教学建议
第1章计算机系统概论
11计算机系统发展简史
111计算机
112电子计算机
12电子计算机硬件的主要组成
部分
121运算器
122控制器
123存储器
124输入设备
125输出设备
13电子计算机系统的
主要技术指标
131字长
132运算速度
133存储容量
134主频
14软件概述
141软件及其分类
142对“软件”的完整理解
143语言处理程序
15计算机系统层次结构
16计算机的应用
161数值计算
162数据处理
163计算机控制
164计算机辅助设计/计算机
辅助制造
165人工智能
第2章运算基础——数值的
机器级表示
21数制
211十进制数制
212二进制数制
213二进制数与十进制数
之间的转换
214十六进制数制
22机器数与真值——带符号数
与不带符号数的表示
221机器数与真值
222带符号数的表示法
23定点表示法与浮点表示法
231定点表示法
232浮点表示法
24字符与字符串的表示
241二进制信息编码
242ASCII码
25汉字编码
251汉字的输入编码
252国标码与汉字机内码
253汉字字模码
26校验码
261概述——几个基本
概念
262奇偶校验码
263循环冗余校验码
第3章数值的机器运算
31定点数的加、减法运算和
加、减法电路的实现
311定点数的加减运算
312从半加器到算术
逻辑部件ALU
32定点数的乘、除法运算和
乘、除法电路的实现
321定点数的乘法运算和
乘法电路的实现
322定点数的除法运算和
除法电路的实现
33逻辑运算
331“与”、“或”和
“非”运算
332“异或”运算
34定点运算器的基本结构与
工作原理
341移位电路
342定点运算的主要组成
35浮点数运算和浮点数
运算器的实现
351二进制数的浮点
表示法
352二进制数的浮点运算
353浮点运算器的基本
结构
第4章存储系统和结构
41存储系统的组成
411存储器的分类
412主存
413辅存
42主存的组织与操作
421半导体存储器的基本
结构
422存储器中的数据组织
423半导体存储器的主要
技术指标
424半导体存储器芯片的
发展
425主存储器的组织
426多体交叉存储技术
43存储系统的层次结构
44高速缓冲存储器
441Cache的工作原理
442主存与Cache之间的
地址映像
443直接映像
444全相联映像
445组相联映像
446替换策略和更新策略
45虚拟存储器
451虚拟存储器的基本
概念
452页式虚拟存储器
453段式虚拟存储器
454段页式虚拟存储器
455快表技术
第5章指令系统
51指令与指令系统
511指令格式
512寻址方式
52介绍两类指令系统
52180X86系列指令
系统
522MIPS处理器指令
系统
53指令流程
531指令执行过程
5323种周期
533两种典型的CPU结构
类型
534指令流程举例1——
单总线结构CPU
535指令流程举例2——
专用通路结构CPU
第6章中央处理器
61中央处理器的功能与组成
611中央处理器的组成
612中央处理器的功能
613控制器的组成
62硬连线控制器
621硬连线控制器概述
622硬连线控制器的
结构
623硬连线控制器的
设计步骤
63微程序控制器
631微程序控制器概述
632微程序控制器的基本
结构
633微程序设计技术
64中断与异常处理
641中断与异常的定义
642中断处理过程
643中断优先级
644中断的嵌套
65中央处理器中流水线技术的
基本概念
651并行性的概念
652指令的3种解释
方式
653流水线技术的特点
654流水线中的相关性
655流水线的性能指标
656流水线实例简介——
MIPS R4000
第7章I/O接口与外围设备
71常用输入设备和输出设备
711键盘
712鼠标
713扫描仪
714打印机
715显示器
72外存储器
721磁盘存储器
722磁带存储器
723光盘存储器
724U盘存储器
73外围设备与主机的定时方式和
信息交换方式
731程序控制传送方式
732DMA传送方式
733通道传送方式
74图形用户界面
741人机交互技术
742图形用户界面概述
第8章总线
81总线概述
811总线和总线标准
812总线的分类
82总线通信协议、总线仲裁和
总线负载能力
821总线传输周期
822总线通信协议
823总线仲裁
824总线的负载能力
83实用总线标准
831PCI总线
832RS232C总线
833IEEE488总线
834IDE/ATA总线
835SCSI总线
836USB总线
837IEEE 1394总线
参考文献