计算机组成原理

内容简介

《计算机组成原理》是计算机相关专业的一门基础课，学习该课程的目的是使学生了解计算机的基本工作原理，为进一步的学习打下基础。该课程理论性较强，比较抽象，不易理解。为了使讲述的内容通俗易懂，提高学生的学习兴趣，在本教材中设计了“董老师”和“小马”（学生）两个人物，通过口语化的语言对教学内容进行衔接，并且通过形象的比喻解释了抽象的原理，希望对各位读者有所帮助。本书的作者都是具有多年一线教学经验的教师，我们所达成的共识是计算机学科要解决三个基本问题，也就是“什么是程序？程序如何执行？如何开发程序？”而本课程要回答其中的两个问题，也就是“什么是程序”以及“程序如何执行”，因此，全书的逻辑结构就围绕着这两个问题展开，在每一章后都附有相应的逻辑结构图，同时通过问题引出下一章的具体内容。学习本课程需要具备一定的数字电路基础，本书主要讲解计算机五大部件的结构和原理、指令系统和总线的相关内容，共分为8章。

目录

项目导学1
第1章计算机与计算机系统3
1.1计算机发展简史4
1.1.1计算机的由来4
1.1.2计算机的发展5
1.2计算机的特点及应用7
1.2.1计算机的特点7
1.2.2计算机的应用8
1.3计算机的发展趋势与前景11
1.4深入计算机系统12
1.4.1计算机系统的硬件组成12
1.4.2计算机系统的软件组成14
1.4.3计算机硬件和软件之间的关系14
1.5计算机系统的主要性能指标15
教学效果测评17
第2章数码系统22
2.1数制及其转换23
2.1.1进位计数制中的重要概念23
2.1.2几种常见的数制24
2.1.3数制间的相互转换25
2.1.4二数制中的一些常用表达26
2.2数值数据描述27
2.2.1无符号数和有符号数27
2.2.2定点数和浮点数28
2.2.3定点数的编码方案30
2.2.4浮点数的编码方案33
2.2.5十进制数的编码34
2.3文本数据描述35
2.3.1ASCII码35
2.3.2汉字的编码37
2.4其他信息形式的表示39
2.4.1图像的格式简介39
2.4.2有关音频编码40
2.4.3视频格式中采用的技术41
2.5数据校验43
2.5.1校验码的工作原理43
2.5.2奇偶校验码44
2.5.3海明码44
2.5.4循环冗余校验码（CRC）45
实践环节设计48
项目1：汉字的内码计算与查看（UP（2/4））48
项目2：文本文件的存储格式（UP（2/4））50
项目3：整数在计算机内的存储形式（UP（2/4））52
项目4*：浮点数在计算机内的存储形式（UP（2/4））54
教学效果测评55
第3章运算和运算器61
3.1逻辑运算及实现62
3.2定点算术运算63
3.2.1定点加减法63
3.2.2定点乘法67
3.2.3定点除法73
3.3浮点算术运算79
3.3.1浮点加减法79
3.3.2浮点乘除法80
3.4算术逻辑运算单元81
3.4.1全加器81
3.4.2串行进位并行运算补码加法器82
教学效果测评85
第4章存储系统89
4.1存储系统概述90
4.1.1存储器的分类90
4.1.2存储系统的主要性能指标90
4.1.3存储系统的层次结构91
4.2主存储器系统92
4.2.1半导体只读存储器93
4.2.2半导体随机读写存储器96
4.2.3微型计算机中的半导体存储器实例99
4.3辅助存储系统101
4.3.1磁介质存储器101
4.3.2光介质存储器102
4.3.3电子介质存储器102
4.4主存储器的扩展与组织103
4.4.1主存储器与CPU的连接103
4.4.2主存储器的扩展105
4.4.3主存储器的组织109
4.5存储系统的发展113
4.5.1高速缓冲存储器113
4.5.2虚拟存储系统114
4.5.3移动存储技术114
4.5.4存储设备的发展115
实践环节设计117
项目5：存储器的位扩展（UP（4/8））117
项目6：存储器的字扩展（UP（4/8））118
项目7*：存储器的字位同时扩展（UP（4/8））119
项目8☆：高速缓冲存储器的应用（UP（4））120
教学效果测评121
第5章指令系统130
5.1指令系统基本概念131
5.2指令的格式131
5.2.1指令字长131
5.2.2指令的地址码132
5.2.3指令的操作码132
5.3Intel 8086 CPU寄存器的结构及对存储器的管理134
5.3.18086 CPU中的寄存器组134
5.3.2内存的组织136
5.4指令寻址138
5.4.1立即数寻址方式139
5.4.2寄存器寻址方式140
5.4.3直接寻址方式141
5.4.4寄存器间接寻址方式141
5.4.5寄存器相对寻址方式142
5.4.6基址变址寻址方式143
5.4.7相对基址变址寻址方式144
5.4.8隐含寻址方式145
5.5指令系统的分类146
5.5.1数据传送类指令146
5.5.2算术运算类指令148
5.5.3逻