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圖書(shū)簡(jiǎn)介

《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)該課程的目的是使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的基本工作原理，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。該課程理論性較強(qiáng)，比較抽象，不易理解。為了使講述的內(nèi)容通俗易懂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在本教材中設(shè)計(jì)了“董老師”和“小馬”（學(xué)生）兩個(gè)人物，通過(guò)口語(yǔ)化的語(yǔ)言對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行銜接，并且通過(guò)形象的比喻解釋了抽象的原理，希望對(duì)各位讀者有所幫助。本書(shū)的作者都是具有多年一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師，我們所達(dá)成的共識(shí)是計(jì)算機(jī)學(xué)科要解決三個(gè)基本問(wèn)題，也就是“什么是程序？程序如何執(zhí)行？如何開(kāi)發(fā)程序？”而本課程要回答其中的兩個(gè)問(wèn)題，也就是“什么是程序”以及“程序如何執(zhí)行”，因此，全書(shū)的邏輯結(jié)構(gòu)就圍繞著這兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)，在每一章后都附有相應(yīng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖，同時(shí)通過(guò)問(wèn)題引出下一章的具體內(nèi)容。學(xué)習(xí)本課程需要具備一定的數(shù)字電路基礎(chǔ)，本書(shū)主要講解計(jì)算機(jī)五大部件的結(jié)構(gòu)和原理、指令系統(tǒng)和總線的相關(guān)內(nèi)容，共分為8章。
目錄
項(xiàng)目導(dǎo)學(xué)1
第1章計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3
1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史4
1.1.1計(jì)算機(jī)的由來(lái)4
1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展5
1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用7
1.2.1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)7
1.2.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用8
1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)與前景11
1.4深入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)12
1.4.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成12
1.4.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件組成14
1.4.3計(jì)算機(jī)硬件和軟件之間的關(guān)系14
1.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)15
教學(xué)效果測(cè)評(píng)17
第2章數(shù)碼系統(tǒng)22
2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換23
2.1.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制中的重要概念23
2.1.2幾種常見(jiàn)的數(shù)制24
2.1.3數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換25
2.1.4二數(shù)制中的一些常用表達(dá)26
2.2數(shù)值數(shù)據(jù)描述27
2.2.1無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)27
2.2.2定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)28
2.2.3定點(diǎn)數(shù)的編碼方案30
2.2.4浮點(diǎn)數(shù)的編碼方案33
2.2.5十進(jìn)制數(shù)的編碼34
2.3文本數(shù)據(jù)描述35
2.3.1ASCII碼35
2.3.2漢字的編碼37
2.4其他信息形式的表示39
2.4.1圖像的格式簡(jiǎn)介39
2.4.2有關(guān)音頻編碼40
2.4.3視頻格式中采用的技術(shù)41
2.5數(shù)據(jù)校驗(yàn)43
2.5.1校驗(yàn)碼的工作原理43
2.5.2奇偶校驗(yàn)碼44
2.5.3海明碼44
2.5.4循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）45
實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)48
項(xiàng)目1：漢字的內(nèi)碼計(jì)算與查看（UP（2/4））48
項(xiàng)目2：文本文件的存儲(chǔ)格式（UP（2/4））50
項(xiàng)目3：整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)形式（UP（2/4））52
項(xiàng)目4*：浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)形式（UP（2/4））54
教學(xué)效果測(cè)評(píng)55
第3章運(yùn)算和運(yùn)算器61
3.1邏輯運(yùn)算及實(shí)現(xiàn)62
3.2定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算63
3.2.1定點(diǎn)加減法63
3.2.2定點(diǎn)乘法67
3.2.3定點(diǎn)除法73
3.3浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算79
3.3.1浮點(diǎn)加減法79
3.3.2浮點(diǎn)乘除法80
3.4算術(shù)邏輯運(yùn)算單元81
3.4.1全加器81
3.4.2串行進(jìn)位并行運(yùn)算補(bǔ)碼加法器82
教學(xué)效果測(cè)評(píng)85
第4章存儲(chǔ)系統(tǒng)89
4.1存儲(chǔ)系統(tǒng)概述90
4.1.1存儲(chǔ)器的分類(lèi)90
4.1.2存儲(chǔ)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)90
4.1.3存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)91
4.2主存儲(chǔ)器系統(tǒng)92
4.2.1半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器93
4.2.2半導(dǎo)體隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器96
4.2.3微型計(jì)算機(jī)中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)例99
4.3輔助存儲(chǔ)系統(tǒng)101
4.3.1磁介質(zhì)存儲(chǔ)器101
4.3.2光介質(zhì)存儲(chǔ)器102
4.3.3電子介質(zhì)存儲(chǔ)器102
4.4主存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與組織103
4.4.1主存儲(chǔ)器與CPU的連接103
4.4.2主存儲(chǔ)器的擴(kuò)展105
4.4.3主存儲(chǔ)器的組織109
4.5存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展113
4.5.1高速緩沖存儲(chǔ)器113
4.5.2虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)114
4.5.3移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)114
4.5.4存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展115
實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)117
項(xiàng)目5：存儲(chǔ)器的位擴(kuò)展（UP（4/8））117
項(xiàng)目6：存儲(chǔ)器的字?jǐn)U展（UP（4/8））118
項(xiàng)目7*：存儲(chǔ)器的字位同時(shí)擴(kuò)展（UP（4/8））119
項(xiàng)目8☆：高速緩沖存儲(chǔ)器的應(yīng)用（UP（4））120
教學(xué)效果測(cè)評(píng)121
第5章指令系統(tǒng)130
5.1指令系統(tǒng)基本概念131
5.2指令的格式131
5.2.1指令字長(zhǎng)131
5.2.2指令的地址碼132
5.2.3指令的操作碼132
5.3Intel 8086 CPU寄存器的結(jié)構(gòu)及對(duì)存儲(chǔ)器的管理134
5.3.18086 CPU中的寄存器組134
5.3.2內(nèi)存的組織136
5.4指令尋址138
5.4.1立即數(shù)尋址方式139
5.4.2寄存器尋址方式140
5.4.3直接尋址方式141
5.4.4寄存器間接尋址方式141
5.4.5寄存器相對(duì)尋址方式142
5.4.6基址變址尋址方式143
5.4.7相對(duì)基址變址尋址方式144
5.4.8隱含尋址方式145
5.5指令系統(tǒng)的分類(lèi)146
5.5.1數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令146
5.5.2算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令148
5.5.3邏輯運(yùn)算與移位類(lèi)指令149
5.5.4串處理指令151
5.5.5控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令152
5.5.6處理器控制類(lèi)指令152
5.6指令系統(tǒng)的發(fā)展153
實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)155
項(xiàng)目9：算術(shù)運(yùn)算及對(duì)標(biāo)志位的影響（UP（5/4））155
項(xiàng)目10：邏輯運(yùn)算及對(duì)標(biāo)志位的影響（UP（5/4））157
項(xiàng)目11：循環(huán)程序的執(zhí)行（UP（5/4））158
教學(xué)效果測(cè)評(píng)159
第6章中央處理器164
6.1CPU的結(jié)構(gòu)和功能165
6.1.1CPU的組成166
6.1.2指令的執(zhí)行過(guò)程167
6.1.3時(shí)序控制系統(tǒng)168
6.2組合邏輯控制器173
6.2.1組合邏輯控制器的概念173
6.2.2組合邏輯控制器設(shè)計(jì)舉例174
6.3微程序控制器176
6.3.1微程序設(shè)計(jì)中的有關(guān)術(shù)語(yǔ)176
6.3.2微程序控制器的原理177
6.3.3微指令的結(jié)構(gòu)177
6.3.4微程序控制器實(shí)例180
6.4中斷控制處理183
6.4.1中斷的概念183
6.4.2中斷系統(tǒng)183
6.4.3中斷的嵌套190
6.4.4中斷的處理過(guò)程191
6.5CPU的發(fā)展194
6.5.1指令流水線194
6.5.2流水線性能196
6.5.3流水線中的多發(fā)技術(shù)197
6.5.4CPU的發(fā)展和典型CPU197
實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)202
項(xiàng)目12：算術(shù)運(yùn)算及對(duì)標(biāo)志位的影響（UP（6/4））202
項(xiàng)目13：邏輯運(yùn)算及對(duì)標(biāo)志位的影響（UP（6/4））203
項(xiàng)目14*：算術(shù)邏輯綜合運(yùn)算及對(duì)標(biāo)志位的影響（UP（6/4））204
項(xiàng)目15：中斷系統(tǒng)（一）（UP（6/4））205
項(xiàng)目16*：中斷系統(tǒng)（二）（UP（6/4））206
項(xiàng)目17☆：流水結(jié)構(gòu)（UP（6/4））207
項(xiàng)目18*：虛擬模型機(jī)的設(shè)計(jì)（CP（1））207
教學(xué)效果測(cè)評(píng)208
第7章人機(jī)交互系統(tǒng)215
7.1人機(jī)交互系統(tǒng)概述216
7.1.1人機(jī)交互的概念216
7.1.2人機(jī)交互系統(tǒng)的組成216
7.2人機(jī)交互控制方式226
7.2.1直接程序控制方式226
7.2.2中斷程序控制方式227
7.2.3直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式227
7.2.4三種訪問(wèn)方式的特點(diǎn)229
7.3典型人機(jī)交互設(shè)備229
7.3.1鍵盤(pán)229
7.3.2鼠標(biāo)233
7.3.3顯示器233
7.3.4打印機(jī)236
7.3.5觸摸屏237
7.4人機(jī)交互的發(fā)展238
實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)240
項(xiàng)目19：輸入輸出指令（UP（7/4/2））240
項(xiàng)目20：修改顯示器緩沖區(qū)（UP（7/4/2））240
項(xiàng)目21*：屏蔽鍵盤(pán)（UP（7/4/2））241
項(xiàng)目22☆：直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）方式（UP（7/4））242
項(xiàng)目23*：編碼鍵盤(pán)（UP（7））243
教學(xué)效果測(cè)評(píng)243
第8章總線246
8.1總線與系統(tǒng)集成247
8.1.1總線的產(chǎn)生247
8.1.2總線結(jié)構(gòu)247
8.1.3總線的分類(lèi)249
8.1.4總線的特性249
8.1.5總線的性能指標(biāo)250
8.2總線組成與控制251
8.2.1總線驅(qū)動(dòng)251
8.2.2總線控制252
8.2.3總線判優(yōu)252
8.2.4總線通信254
8.2.5總線和I/O設(shè)備255
8.2.6雙向總線驅(qū)動(dòng)芯片舉例255
8.3Pentium機(jī)總線結(jié)構(gòu)256
8.4總線結(jié)構(gòu)的演化257
8.4.1工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線258
8.4.2微通道總線258
8.4.3擴(kuò)充的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線258
8.4.4局部總線258
8.4.5PCI總線259
教學(xué)效果測(cè)評(píng)259
參考文獻(xiàn)261
附錄ADEBUG基本命令263
附錄BMATLAB基本操作266
附B.1MATLAB簡(jiǎn)介266
附B.2MATLAB基本命令266
附B.3Simulink仿真工具268
附B.3.1安裝Simulink268
附B.3.2建立仿真模型270
附B.3.3常用模塊介紹271
附B.3.4運(yùn)行仿真模型276
附B.3.5子系統(tǒng)276
附錄C《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)儀278
附C.1《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)儀簡(jiǎn)介278
附C.2《計(jì)算機(jī)組成原理》虛擬實(shí)驗(yàn)儀的指令280
附C.2.1傳送類(lèi)指令281
附C.2.2算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令284
附C.2.3邏輯運(yùn)算類(lèi)指令289
附C.2.4轉(zhuǎn)移類(lèi)指令291
附C.2.5中斷控制類(lèi)指令295
附錄D匯編程序的編譯與鏈接297
附D.1MASM.EXE297
附D.2LINK.EXE298
附錄E計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)考研專(zhuān)業(yè)課大綱（節(jié)選）299
附E.1考查目標(biāo)299
附E.2考試形式和試卷結(jié)構(gòu)299
附E.3考查范圍（《計(jì)算機(jī)組成原理》部分）299
附E.3.1考查目標(biāo)299
附E.3.2考查內(nèi)容300

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