计算机组成与结构

第1章计算机系统概论

1.1计算机的发展与应用

1.1.1 计算机的五代发展

1.1.2中国计算机的发展

1.1.3计算机的性能指标

1.1.4计算机的应用

1.2计算机硬件

1.2.1计算机硬件的组成

1.2.2半导体存储器的发展

1.2.3微处理器的发展

1.3计算机软件

1.3.1软件的组成与分类

1.3.2软件的发展演变

1.4计算机系统的层次结构

1.4.1多级层次的计算机系统

1.4.2计算机系统结构、组成与实现

第2章运算方法和运算器

2.1数据与文字的表示方法

2.1.1数据格式

2.1.2数的机器码表示

2.1.3字符与字符串的表示方法

2.1.4汉字的表示方法

2.1.5校验码

2.2定点数运算

2.2.1补码加减法运算

2.2.2定点乘法运算

2.2.3定点除法运算

2.3定点运算器的组成

2.3.1逻辑运算

2.3.2多功能算术/逻辑运算单元

2.3.3定点运算器的基木结构

2.4浮点数运算

2.4.1浮点数的机器表示

2.4.2浮点加法、减法运算

2.4.3浮点乘法、除法运算

2.5运算器实例

2.5.1 Intel 8086CPU

2.5.2 Intel 8087浮点单元芯片

……

第3章存储器系统

第4章指令系统

第5章中央处理器

第6章总线技术

第7章输入/输出系统

第8章流水线技术

第9章高性能计算机

第10章课程教学实验

参考文献

第1章计算机系统概论

计算机(Computer)是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备，计算机系统由硬件和软件组成。本章先简述计算机的发展与应用，通过介绍我国超级计算机在全球的排位激发学生的爱国热情，并引导学生树立科技强国意识。然后结合冯。诺依曼计算机体系结构，简要地介绍计算机的组成和工作原理，使读者先有一个粗略的总体概念，以便展开后续各章内容。

1.1计算机的发展与应用

1.1.1计算机的五代发展

1946年，世界上第一台电子数字计算机诞生于在美国宾夕法尼亚大学。这台机器用了18 000多个电子管，占地170 m，重量达30t，而运算速度只有每秒5000次。现在看来，这台计算机耗费巨大且不完善，但却是科学史上一次划时代的创新，它奠定了电子计算机的基础。自从这台计算机问世70多年来，从使用器件的角度来说，计算机的发展大致经历了五代变化。

第一代为1946-1957年，电子管计算机。主要特点是采用电子管作为基本电子元器件，体积大、耗电量大、寿命短，存储器采用水银延迟线，计算机运算速度为每秒几千次至几万次。在此期间形成了计算机的基本体系，确定了程序设计的基本方法，但还没有系统软件，直接用机器语言和汇编语言编程，只能在少数尖端领域中得到运用，一般用于科学、军事和财务等方面的计算，称为数据处理机。

第二代为1958-1964年，晶体管计算机。主要采用晶体管等半导体器件作为基本元件，晶体管被认为是现代历史中最伟大的发明之一，称为电子恐龙的缩骨法。与电子管相比，具有体积小(对比图见图1.1)、功耗低、性能稳固等优点;运算速度提高到每秒几万次至几十万次，以磁鼓和磁盘为辅助存储器，采用算法语言编程，开始出现操作系统概念。其应用从军事及尖端技术扩展到数据处理和工业控制方面，出现了工业控制机，

……

全书共10章，第1章为基础部分，介绍冯。诺依曼计算机的基本构成和工作原理；第2章详细介绍了运算方法和运算器的组成，第3章主要介绍主存储器的结构和提高存储器性能的几种方法；第4、5章先介绍了指令系统的设计，CPU的组成，然后详细介绍控制器的基本结构和实现方法；第6章介绍总线的工作方式与常用总线标准；第7章介绍输入和输出等各部件的构成、功能及I/O控制方式；第8、9章介绍提高计算机性能的技术和高性能计算机的发展。第11章介绍了与教材配套使用的实验设备和教学实验设计。