計算機組成原理（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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紀祿平，劉輝，羅剋露 著

圖書標籤:

• 計算機組成原理
• 計算機體係結構
• 數字邏輯
• 匯編語言
• 計算機硬件
• 存儲係統
• CPU
• 輸入輸齣
• 流水綫
• 並行處理

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121234712

版次：3

商品編碼：11535651

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-09-01

用紙：膠版紙

頁數：424

字數：740000

正文語種：中文

編輯推薦

　　本商品兩種印刷封麵，隨機發貨：
　　
　　
　　
　　1. 第1、2版已纍計印刷10萬多冊。
　　2. 四川省精品課程。
　　3. 本書將配套有學習指導（包括習題解答、課程設計等內容）。

內容簡介

　　本書為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。
　　本書以當前主流微型計算機技術為背景，以建立係統級的整機概念為目的，深入介紹計算機各功能子係統的邏輯組成和工作機製。全書共7章。第1章概述計算機的基本概念、發展曆程和係統的硬件、軟件組織及性能指標；第2章介紹數據信息的錶示、運算和校驗方法；第3章介紹CPU子係統的工作原理和多核等前沿的性能提升技術；第4章介紹存儲子係統的存儲原理、主存設計和性能改進措施；第5章介紹I/O子係統，包括接口、總綫以及中斷、DMA和通道等I/O傳輸控製方式；第6章介紹顯示器等常見輸入/輸齣設備的工作原理；第7章以一個硬件係統模型的設計作為全書的總結。

作者簡介

紀祿平，男，電子科技大學計算機科學與工程學院副教授，2008年博士畢業於電子科技大學計算機軟件與理論專業，從事計算機組成原理、數據庫原理與應用、軟件項目管理等課程的講授，研究方嚮：模式識彆（生物特徵）、神經網絡。

目錄

第1章 概論 （1）
1．1 計算機的基本概念 （1）
1．1．1 信息的數字化錶示 （5）
1．1．2 存儲程序工作方式 （5）
1．1．3 計算機的分類 （6）
1．2 計算機的誕生和發展 （8）
1．2．1 馮諾依曼體係 （8）
1．2．2 計算機發展曆程 （9）
1．2．3 未來的發展趨勢 （12）
1．3 計算機係統的組織 （13）
1．3．1 硬件係統 （13）
1．3．2 軟件係統 （18）
1．3．3 硬件、軟件係統層次結構 （20）
1．3．4 硬件、軟件功能劃分與邏輯等價 （23）
1．4 計算機的特點與性能指標 （24）
1．4．1 計算機的特點 （24）
1．4．2 計算機的主要性能指標 （24）
習題1 （28）
第2章 數據的錶示、運算與校驗 （29）
2．1 數值型數據的錶示 （29）
2．1．1 進位計數製 （29）
2．1．2 帶符號數的錶示 （35）
2．1．3 定點數與浮點數 （40）
2．2 字符型數據的錶示 （46）
2．3 運算方法 （48）
2．3．1 定點加減運算 （48）
2．3．2 溢齣的判斷與移位 （50）
2．3．3 定點乘法運算 （53）
2．3．4 定點除法運算 （60）
2．3．5 浮點四則運算 （65）
2．4 常用的數據校驗方法 （67）
2．4．1 奇偶校驗 （68）
2．4．2 海明校驗 （69）
2．4．3 循環冗餘校驗 （71）
習題2 （73）
第3章 CPU子係統 （75）
3．1 概述 （75）
3．1．1 CPU的基本組成 （75）
3．1．2 CPU的工作原理 （81）
3．1．3 CPU的指令集類型 （82）
3．1．4 CPU的發展曆程 （83）
3．2 指令係統 （86）
3．2．1 指令格式 （86）
3．2．2 尋址方式 （92）
3．2．3 指令的功能和類型 （107）
3．3 CPU的基本模型 （115）
3．3．1 CPU設計步驟 （116）
3．3．2 模型機的指令係統 （116）
3．3．3 模型機的組成與數據通路 （120）
3．4 運算部件 （124）
3．4．1 加法單元 （124）
3．4．2 加法器與進位邏輯 （125）
3．4．3 算術邏輯運算部件 （128）
3．4．4 運算器的組織 （132）
3．5 組閤邏輯控製方式 （134）
3．5．1 組閤邏輯控製器時序係統 （135）
3．5．2 指令流程與操作時間錶 （136）
3．5．3 微命令的綜閤與産生 （146）
3．6 微程序控製方式 （148）
3．6．1 微程序控製的基本原理 （148）
3．6．2 微指令編碼與微地址形成 （150）
3．6．3 模型機微指令格式 （153）
3．6．4 模型機微程序設計 （156）
3．7 CPU性能的提升技術 （162）
3．7．1 流水綫技術 （163）
3．7．2 SMT與超綫程 （167）
3．7．3 多核技術 （168）
3．8 經典處理器介紹 （172）
3．8．1 Intel 8086/8088 （172）
3．8．2 Intel 80386/80486 （175）
3．8．3 Pentium微處理器 （178）
3．8．4 Alpha微處理器 （180）
3．8．5 CRAY-1 （181）
3．8．6 Transputer （183）
習題3 （184）
第4章 存儲子係統 （185）
4．1 概述 （185）
4．1．1 存儲係統的層次結構 （185）
4．1．2 物理存儲器與虛擬存儲器 （189）
4．1．3 存儲器的分類 （189）
4．1．4 存儲器的技術指標 （192）
4．2 半導體存儲原理 （193）
4．2．1 雙極型存儲單元 （193）
4．2．2 靜態MOS存儲單元 （196）
4．2．3 動態MOS存儲單元 （201）
4．2．4 半導體隻讀存儲器 （206）
4．3 主存儲器的組織 （209）
4．3．1 主存儲器的設計原則 （210）
4．3．2 主存儲器的邏輯設計 （211）
4．3．3 主存儲器的外部連接方式 （214）
4．3．4 常見的主存儲器芯片技術 （217）
4．3．5 存儲器的刷新與校驗 （220）
4．4 磁錶麵存儲器原理 （222）
4．4．1 存儲介質與磁頭 （222）
4．4．2 讀寫原理 （224）
4．4．3 磁記錄的編碼方式 （226）
4．5 磁盤存儲器及其接口 （230）
4．5．1 軟盤存儲器 （230）
4．5．2 硬盤存儲器 （233）
4．5．3 技術指標與數據校驗 （242）
4．5．4 磁盤適配器 （244）
4．6 光學存儲及器件 （247）
4．6．1 光存儲原理 （247）
4．6．2 光盤存儲器 （249）
4．6．3 光盤驅動器及其發展方嚮 （251）
4．7 存儲係統性能的改進措施 （254）
4．7．1 高速緩衝存儲器 （254）
4．7．2 虛擬存儲器 （260）
4．7．3 雙端口存儲器 （265）
4．6．4 並行存儲器 （266）
4．6．5 聯想存儲器 （270）
習題4 （271）
第5章 總綫與輸入/輸齣子係統 （273）
5．1 概述 （273）
5．1．1 總綫簡介 （274）
5．1．2 接口的功能與類型 （275）
5．1．3 輸入/輸齣控製方式 （278）
5．2 總綫 （280）
5．2．1 總綫的特性與分類 （281）
5．2．2 總綫的標準 （283）
5．2．3 總綫的設計要素 （285）
5．2．4 PCI總綫介紹 （291）
5．3 直接程序傳輸方式與接口 （294）
5．4 中斷方式與接口 （295）
5．4．1 中斷的相關概念 （295）
5．4．2 中斷請求 （300）
5．4．3 中斷判優 （301）
5．4．4 中斷響應 （305）
5．4．5 中斷處理 （308）
5．4．6 中斷接口組成模型 （311）
5．4．7 典型中斷接口舉例 （314）
5．5 DMA方式與接口 （317）
5．5．1 DMA方式基本概念 （318）
5．5．2 DMA控製器與接口的連接 （321）
5．5．3 DMA控製器的組成 （324）
5．5．4 DMA傳輸操作過程 （328）
5．5．5 典型DMA接口舉例 （329）
5．6 IOP和PPU （334）
5．6．1 通道的係統結構 （335）
5．6．2 通道的類型 （335）
5．6．3 通道的工作原理 （337）
習題5 （339）
第6章 輸入/輸齣設備及接口 （341）
6．1 概述 （341）
6．1．1 輸入/輸齣設備的一般功能 （341）
6．1．2 輸入/輸齣設備的類型 （342）
6．1．3 輸入/輸齣設備與主機係統間的信息交換 （345）
6．2 鍵盤及接口 （346）
6．2．1 鍵盤的類型 （346）
6．2．2 硬件掃描鍵盤 （349）
6．2．3 軟件掃描鍵盤 （350）
6．3 顯示設備及接口 （353）
6．3．1 顯示器的分類 （353）
6．3．2 顯示器的成像原理 （354）
6．3．3 CRT顯示器 （361）
6．3．4 LCD顯示器 （367）
6．3．5 顯示適配器及工作原理 （374）
6．4 打印設備及接口 （378）
6．4．1 概述 （378）
6．4．2 打印機的性能指標 （380）
6．4．3 點陣針式打印機 （381）
6．4．4 噴墨打印機 （385）
6．4．5 激光打印機 （387）
6．4．6 打印機適配器 （390）
6．4．7 3D打印技術簡介 （391）
6．5 其他輸入/輸齣設備 （392）
6．5．1 光學字符識彆設備 （392）
6．5．2 圖形圖像輸入設備 （393）
6．5．3 語音識彆設備 （395）
6．5．4 條形碼與二維碼識彆儀 （396）
習題6 （399）
第7章 計算機硬件係統模型 （400）
7．1 模型機係統及其信號互連 （400）
7．1．1 係統組成 （400）
7．1．2 係統總綫 （401）
7．1．3 各部件的信號綫 （402）
7．2 模型機典型I/O操作舉例 （406）
7．2．1 直接程序傳輸方式的I/O操作 （406）
7．2．2 中斷方式下的I/O操作 （407）
7．2．3 DMA方式下的I/O操作 （408）
7．3 係統配置舉例 （409）
習題7 （411）
參考文獻 （412）

前言/序言

《數字電路基礎與設計》 前言 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字電路設計與分析的學習平颱。從最基本的邏輯門操作到復雜的時序電路構建，我們力求條理清晰、循序漸進，幫助讀者掌握數字電路設計的核心原理和實踐技巧。本書適閤電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生、研究生，以及對數字電路設計感興趣的業餘愛好者。 目錄概述 本書內容涵蓋以下主要章節： 第一部分：數字邏輯基礎 第一章：二進製數與編碼 介紹二進製、十進製、十六進製之間的轉換 講解各種編碼方案，如ASCII碼、BCD碼等 深入探討原碼、反碼、補碼的錶示方法及其運算 第二章：布爾代數與邏輯門 係統闡述布爾代數的基本定理和定律 詳細介紹與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門等基本邏輯門的功能和符號 講解邏輯函數的最小項展開式和最大項展開式 第三章：組閤邏輯電路 介紹組閤邏輯電路的分析與設計方法 重點講解編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器等常用組閤邏輯模塊 深入探討加法器（半加器、全加器）、減法器、比較器等算術邏輯單元的設計 引入卡諾圖（Karnaugh Map）作為化簡組閤邏輯函數的重要工具，講解其使用技巧和步驟 第四章：時序邏輯電路 區分組閤邏輯與時序邏輯的根本區彆 詳細介紹觸發器（SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器）的工作原理、狀態轉移圖和真值錶 講解鎖存器（Latch）與觸發器（Flip-flop）的差異 介紹同步時序電路和異步時序電路的概念 第五章：時序邏輯電路設計 引導讀者如何從需求分析到狀態圖、狀態錶的設計 講解狀態最小化技術 詳細闡述如何將狀態錶轉換為邏輯電路，包括輸入邏輯和輸齣邏輯的設計 介紹移位寄存器（Shift Register）及其應用，如移位、循環移位等 講解計數器（Counter）的分類（同步計數器、異步計數器、行波計數器）和設計，包括二進製計數器、十進製計數器、任意模數計數器等 第二部分：中規模集成電路與可編程邏輯器件 第六章：中規模集成電路（MSI）應用 深入探討常用MSI器件的內部結構和外部接口 講解如何利用MSI器件構建更復雜的邏輯係統，減少設計復雜度 介紹數碼顯示驅動電路的設計 第七章：可編程邏輯器件（PLD） 介紹通用陣列邏輯（GAL）、可編程隻讀存儲器（PROM）、可編程邏輯陣列（PLA）、復雜可編程邏輯器件（CPLD）、現場可編程門陣列（FPGA）等主流PLD器件的結構和特點 講解PLD器件的設計流程和硬件描述語言（HDL）在PLD設計中的作用（簡要介紹，不深入HDL編程） 探討PLD器件在數字係統設計中的優勢和應用場景 第三部分：常用數字係統模塊 第八章：存儲器基礎 介紹隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的基本概念 講解靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的工作原理和存儲單元結構 介紹ROM的類型（掩膜ROM、EPROM、EEPROM）及其工作方式 探討存儲器芯片的組織方式和接口 第九章：模數轉換與數模轉換 介紹模擬信號和數字信號的概念 講解模數轉換器（ADC）的基本原理，如逐次逼近型ADC、雙積分型ADC、Flash ADC等 講解數模轉換器（DAC）的基本原理，如電阻梯形DAC、權電流DAC等 探討ADC和DAC在實際係統中的應用，例如數據采集和信號生成 附錄 常用邏輯符號匯總 布爾代數重要公式錶 本書特色 原理清晰： 每一項概念的引入都伴隨著清晰的邏輯推理和原理闡述，確保讀者能從根本上理解。 實例豐富： 在介紹基本原理的同時，穿插瞭大量的典型電路設計實例，幫助讀者將理論知識應用於實踐。 結構嚴謹： 內容組織遵循邏輯上的遞進關係，從基礎概念到復雜係統，逐步深入。 圖文並茂： 配備瞭大量的電路圖、波形圖、狀態圖等，直觀易懂，有助於讀者理解抽象的電路概念。 注重應用： 強調數字電路在實際係統中的應用，使學習更具目的性和實用性。 如何學習本書 建議讀者在閱讀本書時，結閤紙筆進行電路圖的繪製和推導，嘗試自行設計和化簡邏輯電路。對於初學者，可以先理解基本邏輯門和組閤邏輯電路，再逐步深入到時序邏輯電路和更復雜的係統。書中的練習題是鞏固知識、提升技能的重要途徑，務必認真完成。 通過學習本書，您將能夠： 理解並掌握二進製、布爾代數以及數字邏輯的基本原理。 熟練分析和設計各類組閤邏輯電路和時序邏輯電路。 瞭解常用中規模集成電路和可編程邏輯器件的結構與應用。 掌握構建基本數字係統的關鍵技術。 我們希望《數字電路基礎與設計》能成為您學習數字電路領域的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的是，這本書在講解某些高級概念時，並沒有迴避其復雜性，而是選擇瞭一種更加務實和細緻的方式進行闡述。例如，在介紹多處理器係統時，作者並沒有泛泛而談，而是深入到緩存一緻性協議（如MESI協議）的細節，以及如何通過總綫仲裁、同步機製來管理多個處理器的並發訪問。這種深入到底的研究態度，讓我受益匪淺。對於我而言，瞭解這些底層細節，能夠讓我更深刻地理解現代計算機係統是如何協同工作的。同時，書中對於指令集的詳細解析，也讓我對不同架構（如RISC-V）的設計思路有瞭初步的認識，這對我未來深入研究計算機體係結構打下瞭基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對計算機組成原理的理解一直停留在非常錶麵的層麵。接觸到這本書之後，我纔真正感受到它是一門“硬核”但又充滿魅力的學科。書中對於中斷處理、DMA（直接內存訪問）等機製的詳細講解，讓我明白瞭計算機是如何高效地進行輸入輸齣操作的。特彆是DMA的原理，作者用清晰的圖示和流程描述，解釋瞭它如何繞過CPU直接在內存和I/O設備之間傳輸數據，極大地提高瞭I/O效率。這種對細節的執著，讓我覺得這本書不僅僅是一本教材，更像是一本“計算機原理的百科全書”，它提供瞭我理解計算機底層運作所需的一切知識，並且以一種循序漸進、易於接受的方式呈現齣來。

評分☆☆☆☆☆

這本書最吸引我的地方在於，它總能將理論知識與實際應用緊密結閤。在講解每一個技術點時，作者都會嘗試去說明它在實際計算機係統中是如何應用的，以及它的重要性體現在哪裏。比如在講到總綫協議時，會討論它如何影響係統的數據傳輸速率和擴展性。在講到存儲器管理單元（MMU）時，會分析它如何支持虛擬內存和多任務操作係統。這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，讓我覺得學習內容不再是孤立的知識點，而是構成瞭一個有機的整體，能夠為理解更高級的計算機係統打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點之一，就是它在保持理論嚴謹性的同時，並沒有犧牲掉可讀性。很多計算機組成原理的書籍，讀起來往往枯燥乏味，仿佛在啃一本厚重的技術手冊。但這本書不同，作者的語言風格非常樸實，用詞也相對平易近人，即使是初次接觸這方麵知識的讀者，也能較快地進入狀態。在講解一些抽象的概念時，比如時序邏輯電路、時鍾信號的作用，書中會用一些類比，比如將時鍾信號比作一個樂隊的指揮，它統一瞭所有操作的節奏。這種方式讓我感覺不是在學習枯燥的電子元件，而是在理解一個有生命力的係統是如何運作的。另外，書中對於一些重要概念的重復強調和不同角度的闡述，也加深瞭我對這些概念的記憶和理解。例如，在講到指令周期和機器周期時，作者會反復迴溯，確保讀者能夠牢固掌握這些基本的時間單位。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透著一股子紮實和嚴謹，第三版這個標簽也讓我對內容的更新和完善有瞭更多期待。翻開目錄，從最基礎的二進製運算、邏輯門電路開始，一直深入到指令係統、流水綫、存儲器層次結構，再到輸入輸齣係統，這個脈絡梳理得非常清晰，仿佛在一步步地搭建一座龐大的計算大廈。我特彆喜歡作者在講解一些核心概念時，那種循序漸進、層層遞進的處理方式。比如在講CPU的構成時，不會一開始就拋齣復雜的微架構，而是先從功能部件（如ALU、寄存器堆、控製器）入手，讓你明白它們各自的作用，然後再將它們有機地組閤起來，形成一個統一的整體。這種“化繁為簡”的功力，對於我這種初學者來說，簡直是救命稻草。而且，書中用瞭很多生動的類比，比如將CPU比作大腦，寄存器比作短期記憶，內存比作長期記憶，這種形象的比喻極大地降低瞭理解的門檻。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書最深刻的印象，莫過於其在案例分析上的深度和廣度。書中不僅僅是理論的堆砌，更是通過大量的實例來印證和深化理論。比如在講到指令集架構時，作者並沒有止步於RISC和CISC的簡單介紹，而是詳細剖析瞭MIPS、x86等典型指令集的特點、優劣以及設計哲學，這讓我對不同指令集是如何服務於不同應用場景有瞭更直觀的認識。特彆是關於流水綫的部分，書中有非常詳細的圖示和案例，一步步地展示瞭指令在流水綫中是如何執行的，以及如何處理流水綫冒險（結構冒險、數據冒險、控製冒險）。作者甚至還介紹瞭解決這些冒險的各種技術，如流水綫重啓、推遲指令、分支預測等。這些細節的處理，讓我感覺像是親身經曆瞭一次CPU的製造過程，對其中的精妙之處贊嘆不已。而且，書中還提到瞭Cache的相聯映射、直接映射、全相聯等多種映射方式，並配有詳細的圖解和計算題，這讓我對提高存儲器訪問效率的各種機製有瞭清晰的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書在對計算機性能優化方麵的探討，也是我非常看重的一部分。作者並沒有局限於理論的介紹，而是花瞭相當多的篇幅來講解如何通過各種技術來提升計算機的整體性能。比如在講解存儲器係統時，不僅僅是介紹瞭SRAM和DRAM的區彆，還深入探討瞭Cache的原理，包括寫策略、替換算法等。書中通過具體的例子，演示瞭Cache命中率對程序執行速度的影響，並給齣瞭提高Cache命中率的一些建議。此外，對於指令流水綫，書中也詳細介紹瞭如何通過氣泡、旁路等技術來解決流水綫衝突，以及如何通過分支預測來減少分支指令帶來的性能損失。這些內容讓我意識到，計算機的性能並非一成不變，而是可以通過精巧的設計和優化來實現質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，對我而言更像是一次深入的“解剖”。我一直對計算機內部是如何運作的充滿好奇，而這本書就像一把精密的解剖刀，將復雜的計算機係統一層層地剝開，讓我得以窺見其精髓。從最底層的晶體管、邏輯門，到復雜的CPU微架構、內存管理單元，再到外圍設備的接口控製，每一個環節都被描繪得栩栩如生。我尤其對書中關於CPU內部數據通路和控製單元的講解印象深刻。作者通過大量的邏輯圖和時序圖，清晰地展示瞭指令的取指、譯碼、執行、寫迴等過程是如何一步步完成的。我能夠直觀地看到數據是如何在寄存器、ALU、內存之間流動的，以及控製信號是如何指揮這一切的。這種“可視化”的學習方式，讓原本晦澀難懂的內部機製變得觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版設計和插圖質量也是值得稱贊的。清晰的字體，閤理的行距，以及高質量的圖錶，都極大地提升瞭閱讀體驗。很多關鍵概念，比如CPU的工作流程、存儲器層次結構、I/O接口的工作原理等，都配有非常精美的插圖，這些插圖不僅美觀，而且準確地傳達瞭信息，讓復雜的概念變得易於理解。我特彆喜歡書中關於CPU流水綫和Cache的插圖，它們用直觀的方式展示瞭數據的流動和處理過程，讓我很快就抓住瞭核心要點。此外，書中在關鍵術語的解釋上也做得非常到位，每當齣現一個新概念，作者都會給齣清晰的定義，並在後續的章節中不斷地加深理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術嚴謹性毋庸置疑，但同時又充滿瞭人文關懷。作者在講解理論知識的同時，也時常會穿插一些曆史背景和發展趨勢的介紹，這讓我感覺在學習一門技術的同時，也在瞭解它的演進過程。比如在介紹CPU的發展曆程時，作者會提及摩爾定律，以及芯片製造商們為瞭剋服物理極限所做的努力。這種宏觀的視角，讓我更能理解當前計算機體係結構的現狀和未來發展方嚮。而且，在討論一些前沿技術時，作者也會引用最新的研究成果和學術論文，這對於有誌於深入研究的讀者來說，是非常有價值的參考。

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專業性強，有內容

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