计算机组成原理（第6版）
定价：￥76.00
作者： 纪禄平
出版时间：2025-12
出版社：电子工业出版社
- 电子工业出版社
- 9787121487491
- 6版
- 540853
- 60266922-8
- 平塑
- 16开
- 2025-12
- 755
- 472
- 工学
- 计算机类
- 计算机科学与技术
- 本科 研究生及以上
内容简介
本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。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6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的一般模型、指令系统和x86架构、MIPS32架构简易CPU的设计；第4章介绍存储子系统的存储原理、主存设计和计算机三级存储体系等；第5章介绍总线与输入/输出子系统，包括接口、总线以及中断、DMA和IOP、PPU等I/O传输控制模式；第6章介绍键盘原理、显示器件和打印机等外围设备。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考研和工程技术人员的参考书。
目录
目 录
第1章 计算机系统概述 1
1.1 计算机的基本概念 2
1.1.1 信息的数字化表示 3
1.1.2 存储程序工作方式 6
1.1.3 计算机的分类 7
1.2 计算机的诞生和发展 9
1.2.1 冯·诺依曼体系 9
1.2.2 计算机的发展历程 10
1.2.3 计算机的发展趋势 13
1.3 计算机系统的组织 14
1.3.1 硬件系统 14
1.3.2 软件系统 19
1.3.3 计算机系统的层次结构 21
1.4 计算机性能的评价指标 25
习题1 29
第2章 数据的表示、运算和校验 31
2.1 数值型数据 32
2.1.1 进位计数制 32
2.1.2 带符号数的表示 38
2.1.3 定点数和浮点数 44
2.2 字符型数据 49
2.3 数据代码的处理和存储 51
2.4 基本运算方法 55
2.4.1 定点加减运算 55
2.4.2 定点乘法运算 60
2.4.3 定点除法运算 67
2.4.4 IEEE754浮点数四则运算 72
2.5 常用的数据校验方法 75
2.5.1 奇偶校验 75
2.5.2 海明校验 76
2.5.3 循环冗余校验 78
习题2 81
第3章 CPU子系统 84
3.1 CPU概述 85
3.1.1 硬件结构模型 85
3.1.2 CPU的基本功能和控制 92
3.1.3 CPU的发展历程 98
3.2 指令系统 100
3.2.1 CISC和RISC 101
3.2.2 指令的一般格式 102
3.2.3 常见寻址方式 107
3.2.4 指令功能和类型 119
3.2.5 高级语言程序和机器级代码 127
3.3 加法器和运算部件 131
3.3.1 加法器及其进位逻辑 131
3.3.2 算术逻辑运算单元 135
3.3.3 运算器的组织 138
3.4 x86架构模型机CPU设计 140
3.4.1 模型机指令系统 140
3.4.2 基本部件和数据通路 145
3.4.3 指令流程和微命令 149
3.4.4 组合逻辑控制 163
3.4.5 微程序控制 174
3.5 MIPS32架构CPU设计实例 193
3.5.1 MIPS32指令架构 194
3.5.2 基本的组成部件 200
3.5.3 单周期模式 203
3.5.4 多周期模式 215
3.5.5 指令的时间特性 233
3.6 CPU的异常和中断处理 238
3.7 流水线处理器 241
3.7.1 流水线基本概念 241
3.7.2 流水线设计原理 245
3.7.3 流水线的冒险 248
3.7.4 其他高级流水线技术 253
3.8 CPU的其他增强技术 254
3.8.1 同步多线程和超线程 254
3.8.2 多核技术 255
3.8.3 多处理器系统 258
习题3 261
第4章 存储子系统 265
4.1 存储子系统概述 266
4.1.1 存储系统的层次结构 266
4.1.2 存储器的分类 269
4.1.3 存储器的技术指标 273
4.2 半导体存储器原理及芯片 274
4.2.1 静态MOS型芯片 274
4.2.2 动态MOS型芯片 278
4.2.3 RAM型存储器 285
4.2.4 ROM型存储器 288
4.2.5 固态硬盘 292
4.3 主存储器的组织 293
4.3.1 主存的设计原则 293
4.3.2 主存的逻辑设计 295
4.3.3 主存与CPU的连接和控制 299
4.4 磁表面存储原理 302
4.4.1 存储介质和磁头 302
4.4.2 磁记录编码方式 305
4.5 磁盘存储器及其接口 309
4.5.1 硬盘存储器 310
4.5.2 磁盘技术指标和校验 318
4.5.3 磁盘适配器 320
4.6 光存储原理及器件 323
4.6.1 光存储原理 323
4.6.2 光盘存储器和光驱 326
4.7 计算机的三级存储体系 329
4.7.1 基本概念 330
4.7.2 高速缓存与内存的数据交换 331
4.7.3 内存与外存的数据交换 338
4.8 高性能存储系统介绍 344
4.8.1 多端口存储器 344
4.8.2 独立磁盘冗余阵列 345
4.8.3 并行存储系统 346
4.8.4 联想存储系统 350
习题4 351
第5章 总线与输入/输出子系统 355
5.1 输入/输出子系统概述 356
5.1.1 总线与接口简介 357
5.1.2 输入、输出与控制 360
5.2 计算机系统中的总线 362
5.2.1 总线的特性和分类 364
5.2.2 总线的技术规范 366
5.2.3 总线的设计要素 367
5.2.4 PCI-E总线介绍 373
5.3 直接程序传送模式 378
5.4 中断处理模式 380
5.4.1 中断的基本概念 380
5.4.2 中断请求和优先级裁决 384
5.4.3 中断响应和中断服务程序 390
5.4.4 中断接口的逻辑模型 396
5.5 直接存储器访问模式与接口 400
5.5.1 直接存储器访问的基本概念 400
5.5.2 直接存储器访问控制器与接口的连接 403
5.5.3 直接存储器访问控制器的组成 407
5.5.4 直接存储器访问的传输过程 410
5.5.5 典型的DMA接口举例 411
5.6 输入/输出处理器和外部处理机模式 417
5.6.1 通道的系统结构 417
5.6.2 通道的类型 418
5.6.3 通道的工作原理 419
习题5 421
第6章 输入/输出设备 423
6.1 输入/输出设备概述 424
6.1.1 设备的基本功能 424
6.1.2 设备的种类 424
6.1.3 主机与设备的信息交换 427
6.2 键盘 428
6.2.1 键盘的类型 429
6.2.2 硬件扫描键盘 431
6.2.3 软件扫描键盘 432
6.3 显示设备 435
6.3.1 常见的显示器 435
6.3.2 显示成像原理 437
6.3.3 LCD显示器 443
6.3.4 显示适配卡及其接口 450
6.4 打印设备 452
6.4.1 打印设备概述 452
6.4.2 点阵针式打印机 455
6.4.3 喷墨打印机 457
6.4.4 激光打印机 459
6.4.5 3D打印技术简介 462
习题6 463
参考文献 464
第1章 计算机系统概述 1
1.1 计算机的基本概念 2
1.1.1 信息的数字化表示 3
1.1.2 存储程序工作方式 6
1.1.3 计算机的分类 7
1.2 计算机的诞生和发展 9
1.2.1 冯·诺依曼体系 9
1.2.2 计算机的发展历程 10
1.2.3 计算机的发展趋势 13
1.3 计算机系统的组织 14
1.3.1 硬件系统 14
1.3.2 软件系统 19
1.3.3 计算机系统的层次结构 21
1.4 计算机性能的评价指标 25
习题1 29
第2章 数据的表示、运算和校验 31
2.1 数值型数据 32
2.1.1 进位计数制 32
2.1.2 带符号数的表示 38
2.1.3 定点数和浮点数 44
2.2 字符型数据 49
2.3 数据代码的处理和存储 51
2.4 基本运算方法 55
2.4.1 定点加减运算 55
2.4.2 定点乘法运算 60
2.4.3 定点除法运算 67
2.4.4 IEEE754浮点数四则运算 72
2.5 常用的数据校验方法 75
2.5.1 奇偶校验 75
2.5.2 海明校验 76
2.5.3 循环冗余校验 78
习题2 81
第3章 CPU子系统 84
3.1 CPU概述 85
3.1.1 硬件结构模型 85
3.1.2 CPU的基本功能和控制 92
3.1.3 CPU的发展历程 98
3.2 指令系统 100
3.2.1 CISC和RISC 101
3.2.2 指令的一般格式 102
3.2.3 常见寻址方式 107
3.2.4 指令功能和类型 119
3.2.5 高级语言程序和机器级代码 127
3.3 加法器和运算部件 131
3.3.1 加法器及其进位逻辑 131
3.3.2 算术逻辑运算单元 135
3.3.3 运算器的组织 138
3.4 x86架构模型机CPU设计 140
3.4.1 模型机指令系统 140
3.4.2 基本部件和数据通路 145
3.4.3 指令流程和微命令 149
3.4.4 组合逻辑控制 163
3.4.5 微程序控制 174
3.5 MIPS32架构CPU设计实例 193
3.5.1 MIPS32指令架构 194
3.5.2 基本的组成部件 200
3.5.3 单周期模式 203
3.5.4 多周期模式 215
3.5.5 指令的时间特性 233
3.6 CPU的异常和中断处理 238
3.7 流水线处理器 241
3.7.1 流水线基本概念 241
3.7.2 流水线设计原理 245
3.7.3 流水线的冒险 248
3.7.4 其他高级流水线技术 253
3.8 CPU的其他增强技术 254
3.8.1 同步多线程和超线程 254
3.8.2 多核技术 255
3.8.3 多处理器系统 258
习题3 261
第4章 存储子系统 265
4.1 存储子系统概述 266
4.1.1 存储系统的层次结构 266
4.1.2 存储器的分类 269
4.1.3 存储器的技术指标 273
4.2 半导体存储器原理及芯片 274
4.2.1 静态MOS型芯片 274
4.2.2 动态MOS型芯片 278
4.2.3 RAM型存储器 285
4.2.4 ROM型存储器 288
4.2.5 固态硬盘 292
4.3 主存储器的组织 293
4.3.1 主存的设计原则 293
4.3.2 主存的逻辑设计 295
4.3.3 主存与CPU的连接和控制 299
4.4 磁表面存储原理 302
4.4.1 存储介质和磁头 302
4.4.2 磁记录编码方式 305
4.5 磁盘存储器及其接口 309
4.5.1 硬盘存储器 310
4.5.2 磁盘技术指标和校验 318
4.5.3 磁盘适配器 320
4.6 光存储原理及器件 323
4.6.1 光存储原理 323
4.6.2 光盘存储器和光驱 326
4.7 计算机的三级存储体系 329
4.7.1 基本概念 330
4.7.2 高速缓存与内存的数据交换 331
4.7.3 内存与外存的数据交换 338
4.8 高性能存储系统介绍 344
4.8.1 多端口存储器 344
4.8.2 独立磁盘冗余阵列 345
4.8.3 并行存储系统 346
4.8.4 联想存储系统 350
习题4 351
第5章 总线与输入/输出子系统 355
5.1 输入/输出子系统概述 356
5.1.1 总线与接口简介 357
5.1.2 输入、输出与控制 360
5.2 计算机系统中的总线 362
5.2.1 总线的特性和分类 364
5.2.2 总线的技术规范 366
5.2.3 总线的设计要素 367
5.2.4 PCI-E总线介绍 373
5.3 直接程序传送模式 378
5.4 中断处理模式 380
5.4.1 中断的基本概念 380
5.4.2 中断请求和优先级裁决 384
5.4.3 中断响应和中断服务程序 390
5.4.4 中断接口的逻辑模型 396
5.5 直接存储器访问模式与接口 400
5.5.1 直接存储器访问的基本概念 400
5.5.2 直接存储器访问控制器与接口的连接 403
5.5.3 直接存储器访问控制器的组成 407
5.5.4 直接存储器访问的传输过程 410
5.5.5 典型的DMA接口举例 411
5.6 输入/输出处理器和外部处理机模式 417
5.6.1 通道的系统结构 417
5.6.2 通道的类型 418
5.6.3 通道的工作原理 419
习题5 421
第6章 输入/输出设备 423
6.1 输入/输出设备概述 424
6.1.1 设备的基本功能 424
6.1.2 设备的种类 424
6.1.3 主机与设备的信息交换 427
6.2 键盘 428
6.2.1 键盘的类型 429
6.2.2 硬件扫描键盘 431
6.2.3 软件扫描键盘 432
6.3 显示设备 435
6.3.1 常见的显示器 435
6.3.2 显示成像原理 437
6.3.3 LCD显示器 443
6.3.4 显示适配卡及其接口 450
6.4 打印设备 452
6.4.1 打印设备概述 452
6.4.2 点阵针式打印机 455
6.4.3 喷墨打印机 457
6.4.4 激光打印机 459
6.4.5 3D打印技术简介 462
习题6 463
参考文献 464
