计算机组成原理（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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纪禄平，刘辉，罗克露 著

图书标签:

• 计算机组成原理
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 计算机硬件
• 存储系统
• CPU
• 输入输出
• 流水线
• 并行处理

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121234712

版次：3

商品编码：11535651

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：424

字数：740000

正文语种：中文

编辑推荐

　　本商品两种印刷封面，随机发货：
　　
　　
　　
　　1. 第1、2版已累计印刷10万多册。
　　2. 四川省精品课程。
　　3. 本书将配套有学习指导（包括习题解答、课程设计等内容）。

内容简介

　　本书为普通高等教育“十一五”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7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子系统的工作原理和多核等前沿的性能提升技术；第4章介绍存储子系统的存储原理、主存设计和性能改进措施；第5章介绍I/O子系统，包括接口、总线以及中断、DMA和通道等I/O传输控制方式；第6章介绍显示器等常见输入/输出设备的工作原理；第7章以一个硬件系统模型的设计作为全书的总结。

作者简介

纪禄平，男，电子科技大学计算机科学与工程学院副教授，2008年博士毕业于电子科技大学计算机软件与理论专业，从事计算机组成原理、数据库原理与应用、软件项目管理等课程的讲授，研究方向：模式识别（生物特征）、神经网络。

目录

第1章 概论 （1）
1．1 计算机的基本概念 （1）
1．1．1 信息的数字化表示 （5）
1．1．2 存储程序工作方式 （5）
1．1．3 计算机的分类 （6）
1．2 计算机的诞生和发展 （8）
1．2．1 冯诺依曼体系 （8）
1．2．2 计算机发展历程 （9）
1．2．3 未来的发展趋势 （12）
1．3 计算机系统的组织 （13）
1．3．1 硬件系统 （13）
1．3．2 软件系统 （18）
1．3．3 硬件、软件系统层次结构 （20）
1．3．4 硬件、软件功能划分与逻辑等价 （23）
1．4 计算机的特点与性能指标 （24）
1．4．1 计算机的特点 （24）
1．4．2 计算机的主要性能指标 （24）
习题1 （28）
第2章 数据的表示、运算与校验 （29）
2．1 数值型数据的表示 （29）
2．1．1 进位计数制 （29）
2．1．2 带符号数的表示 （35）
2．1．3 定点数与浮点数 （40）
2．2 字符型数据的表示 （46）
2．3 运算方法 （48）
2．3．1 定点加减运算 （48）
2．3．2 溢出的判断与移位 （50）
2．3．3 定点乘法运算 （53）
2．3．4 定点除法运算 （60）
2．3．5 浮点四则运算 （65）
2．4 常用的数据校验方法 （67）
2．4．1 奇偶校验 （68）
2．4．2 海明校验 （69）
2．4．3 循环冗余校验 （71）
习题2 （73）
第3章 CPU子系统 （75）
3．1 概述 （75）
3．1．1 CPU的基本组成 （75）
3．1．2 CPU的工作原理 （81）
3．1．3 CPU的指令集类型 （82）
3．1．4 CPU的发展历程 （83）
3．2 指令系统 （86）
3．2．1 指令格式 （86）
3．2．2 寻址方式 （92）
3．2．3 指令的功能和类型 （107）
3．3 CPU的基本模型 （115）
3．3．1 CPU设计步骤 （116）
3．3．2 模型机的指令系统 （116）
3．3．3 模型机的组成与数据通路 （120）
3．4 运算部件 （124）
3．4．1 加法单元 （124）
3．4．2 加法器与进位逻辑 （125）
3．4．3 算术逻辑运算部件 （128）
3．4．4 运算器的组织 （132）
3．5 组合逻辑控制方式 （134）
3．5．1 组合逻辑控制器时序系统 （135）
3．5．2 指令流程与操作时间表 （136）
3．5．3 微命令的综合与产生 （146）
3．6 微程序控制方式 （148）
3．6．1 微程序控制的基本原理 （148）
3．6．2 微指令编码与微地址形成 （150）
3．6．3 模型机微指令格式 （153）
3．6．4 模型机微程序设计 （156）
3．7 CPU性能的提升技术 （162）
3．7．1 流水线技术 （163）
3．7．2 SMT与超线程 （167）
3．7．3 多核技术 （168）
3．8 经典处理器介绍 （172）
3．8．1 Intel 8086/8088 （172）
3．8．2 Intel 80386/80486 （175）
3．8．3 Pentium微处理器 （178）
3．8．4 Alpha微处理器 （180）
3．8．5 CRAY-1 （181）
3．8．6 Transputer （183）
习题3 （184）
第4章 存储子系统 （185）
4．1 概述 （185）
4．1．1 存储系统的层次结构 （185）
4．1．2 物理存储器与虚拟存储器 （189）
4．1．3 存储器的分类 （189）
4．1．4 存储器的技术指标 （192）
4．2 半导体存储原理 （193）
4．2．1 双极型存储单元 （193）
4．2．2 静态MOS存储单元 （196）
4．2．3 动态MOS存储单元 （201）
4．2．4 半导体只读存储器 （206）
4．3 主存储器的组织 （209）
4．3．1 主存储器的设计原则 （210）
4．3．2 主存储器的逻辑设计 （211）
4．3．3 主存储器的外部连接方式 （214）
4．3．4 常见的主存储器芯片技术 （217）
4．3．5 存储器的刷新与校验 （220）
4．4 磁表面存储器原理 （222）
4．4．1 存储介质与磁头 （222）
4．4．2 读写原理 （224）
4．4．3 磁记录的编码方式 （226）
4．5 磁盘存储器及其接口 （230）
4．5．1 软盘存储器 （230）
4．5．2 硬盘存储器 （233）
4．5．3 技术指标与数据校验 （242）
4．5．4 磁盘适配器 （244）
4．6 光学存储及器件 （247）
4．6．1 光存储原理 （247）
4．6．2 光盘存储器 （249）
4．6．3 光盘驱动器及其发展方向 （251）
4．7 存储系统性能的改进措施 （254）
4．7．1 高速缓冲存储器 （254）
4．7．2 虚拟存储器 （260）
4．7．3 双端口存储器 （265）
4．6．4 并行存储器 （266）
4．6．5 联想存储器 （270）
习题4 （271）
第5章 总线与输入/输出子系统 （273）
5．1 概述 （273）
5．1．1 总线简介 （274）
5．1．2 接口的功能与类型 （275）
5．1．3 输入/输出控制方式 （278）
5．2 总线 （280）
5．2．1 总线的特性与分类 （281）
5．2．2 总线的标准 （283）
5．2．3 总线的设计要素 （285）
5．2．4 PCI总线介绍 （291）
5．3 直接程序传输方式与接口 （294）
5．4 中断方式与接口 （295）
5．4．1 中断的相关概念 （295）
5．4．2 中断请求 （300）
5．4．3 中断判优 （301）
5．4．4 中断响应 （305）
5．4．5 中断处理 （308）
5．4．6 中断接口组成模型 （311）
5．4．7 典型中断接口举例 （314）
5．5 DMA方式与接口 （317）
5．5．1 DMA方式基本概念 （318）
5．5．2 DMA控制器与接口的连接 （321）
5．5．3 DMA控制器的组成 （324）
5．5．4 DMA传输操作过程 （328）
5．5．5 典型DMA接口举例 （329）
5．6 IOP和PPU （334）
5．6．1 通道的系统结构 （335）
5．6．2 通道的类型 （335）
5．6．3 通道的工作原理 （337）
习题5 （339）
第6章 输入/输出设备及接口 （341）
6．1 概述 （341）
6．1．1 输入/输出设备的一般功能 （341）
6．1．2 输入/输出设备的类型 （342）
6．1．3 输入/输出设备与主机系统间的信息交换 （345）
6．2 键盘及接口 （346）
6．2．1 键盘的类型 （346）
6．2．2 硬件扫描键盘 （349）
6．2．3 软件扫描键盘 （350）
6．3 显示设备及接口 （353）
6．3．1 显示器的分类 （353）
6．3．2 显示器的成像原理 （354）
6．3．3 CRT显示器 （361）
6．3．4 LCD显示器 （367）
6．3．5 显示适配器及工作原理 （374）
6．4 打印设备及接口 （378）
6．4．1 概述 （378）
6．4．2 打印机的性能指标 （380）
6．4．3 点阵针式打印机 （381）
6．4．4 喷墨打印机 （385）
6．4．5 激光打印机 （387）
6．4．6 打印机适配器 （390）
6．4．7 3D打印技术简介 （391）
6．5 其他输入/输出设备 （392）
6．5．1 光学字符识别设备 （392）
6．5．2 图形图像输入设备 （393）
6．5．3 语音识别设备 （395）
6．5．4 条形码与二维码识别仪 （396）
习题6 （399）
第7章 计算机硬件系统模型 （400）
7．1 模型机系统及其信号互连 （400）
7．1．1 系统组成 （400）
7．1．2 系统总线 （401）
7．1．3 各部件的信号线 （402）
7．2 模型机典型I/O操作举例 （406）
7．2．1 直接程序传输方式的I/O操作 （406）
7．2．2 中断方式下的I/O操作 （407）
7．2．3 DMA方式下的I/O操作 （408）
7．3 系统配置举例 （409）
习题7 （411）
参考文献 （412）

前言/序言

《数字电路基础与设计》 前言 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字电路设计与分析的学习平台。从最基本的逻辑门操作到复杂的时序电路构建，我们力求条理清晰、循序渐进，帮助读者掌握数字电路设计的核心原理和实践技巧。本书适合电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及对数字电路设计感兴趣的业余爱好者。 目录概述 本书内容涵盖以下主要章节： 第一部分：数字逻辑基础 第一章：二进制数与编码 介绍二进制、十进制、十六进制之间的转换 讲解各种编码方案，如ASCII码、BCD码等 深入探讨原码、反码、补码的表示方法及其运算 第二章：布尔代数与逻辑门 系统阐述布尔代数的基本定理和定律 详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能和符号 讲解逻辑函数的最小项展开式和最大项展开式 第三章：组合逻辑电路 介绍组合逻辑电路的分析与设计方法 重点讲解编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等常用组合逻辑模块 深入探讨加法器（半加器、全加器）、减法器、比较器等算术逻辑单元的设计 引入卡诺图（Karnaugh Map）作为化简组合逻辑函数的重要工具，讲解其使用技巧和步骤 第四章：时序逻辑电路 区分组合逻辑与时序逻辑的根本区别 详细介绍触发器（SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器）的工作原理、状态转移图和真值表 讲解锁存器（Latch）与触发器（Flip-flop）的差异 介绍同步时序电路和异步时序电路的概念 第五章：时序逻辑电路设计 引导读者如何从需求分析到状态图、状态表的设计 讲解状态最小化技术 详细阐述如何将状态表转换为逻辑电路，包括输入逻辑和输出逻辑的设计 介绍移位寄存器（Shift Register）及其应用，如移位、循环移位等 讲解计数器（Counter）的分类（同步计数器、异步计数器、行波计数器）和设计，包括二进制计数器、十进制计数器、任意模数计数器等 第二部分：中规模集成电路与可编程逻辑器件 第六章：中规模集成电路（MSI）应用 深入探讨常用MSI器件的内部结构和外部接口 讲解如何利用MSI器件构建更复杂的逻辑系统，减少设计复杂度 介绍数码显示驱动电路的设计 第七章：可编程逻辑器件（PLD） 介绍通用阵列逻辑（GAL）、可编程只读存储器（PROM）、可编程逻辑阵列（PLA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等主流PLD器件的结构和特点 讲解PLD器件的设计流程和硬件描述语言（HDL）在PLD设计中的作用（简要介绍，不深入HDL编程） 探讨PLD器件在数字系统设计中的优势和应用场景 第三部分：常用数字系统模块 第八章：存储器基础 介绍随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本概念 讲解静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的工作原理和存储单元结构 介绍ROM的类型（掩膜ROM、EPROM、EEPROM）及其工作方式 探讨存储器芯片的组织方式和接口 第九章：模数转换与数模转换 介绍模拟信号和数字信号的概念 讲解模数转换器（ADC）的基本原理，如逐次逼近型ADC、双积分型ADC、Flash ADC等 讲解数模转换器（DAC）的基本原理，如电阻梯形DAC、权电流DAC等 探讨ADC和DAC在实际系统中的应用，例如数据采集和信号生成 附录 常用逻辑符号汇总 布尔代数重要公式表 本书特色 原理清晰： 每一项概念的引入都伴随着清晰的逻辑推理和原理阐述，确保读者能从根本上理解。 实例丰富： 在介绍基本原理的同时，穿插了大量的典型电路设计实例，帮助读者将理论知识应用于实践。 结构严谨： 内容组织遵循逻辑上的递进关系，从基础概念到复杂系统，逐步深入。 图文并茂： 配备了大量的电路图、波形图、状态图等，直观易懂，有助于读者理解抽象的电路概念。 注重应用： 强调数字电路在实际系统中的应用，使学习更具目的性和实用性。 如何学习本书 建议读者在阅读本书时，结合纸笔进行电路图的绘制和推导，尝试自行设计和化简逻辑电路。对于初学者，可以先理解基本逻辑门和组合逻辑电路，再逐步深入到时序逻辑电路和更复杂的系统。书中的练习题是巩固知识、提升技能的重要途径，务必认真完成。 通过学习本书，您将能够： 理解并掌握二进制、布尔代数以及数字逻辑的基本原理。 熟练分析和设计各类组合逻辑电路和时序逻辑电路。 了解常用中规模集成电路和可编程逻辑器件的结构与应用。 掌握构建基本数字系统的关键技术。 我们希望《数字电路基础与设计》能成为您学习数字电路领域的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书最深刻的印象，莫过于其在案例分析上的深度和广度。书中不仅仅是理论的堆砌，更是通过大量的实例来印证和深化理论。比如在讲到指令集架构时，作者并没有止步于RISC和CISC的简单介绍，而是详细剖析了MIPS、x86等典型指令集的特点、优劣以及设计哲学，这让我对不同指令集是如何服务于不同应用场景有了更直观的认识。特别是关于流水线的部分，书中有非常详细的图示和案例，一步步地展示了指令在流水线中是如何执行的，以及如何处理流水线冒险（结构冒险、数据冒险、控制冒险）。作者甚至还介绍了解决这些冒险的各种技术，如流水线重启、推迟指令、分支预测等。这些细节的处理，让我感觉像是亲身经历了一次CPU的制造过程，对其中的精妙之处赞叹不已。而且，书中还提到了Cache的相联映射、直接映射、全相联等多种映射方式，并配有详细的图解和计算题，这让我对提高存储器访问效率的各种机制有了清晰的理解。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，对我而言更像是一次深入的“解剖”。我一直对计算机内部是如何运作的充满好奇，而这本书就像一把精密的解剖刀，将复杂的计算机系统一层层地剥开，让我得以窥见其精髓。从最底层的晶体管、逻辑门，到复杂的CPU微架构、内存管理单元，再到外围设备的接口控制，每一个环节都被描绘得栩栩如生。我尤其对书中关于CPU内部数据通路和控制单元的讲解印象深刻。作者通过大量的逻辑图和时序图，清晰地展示了指令的取指、译码、执行、写回等过程是如何一步步完成的。我能够直观地看到数据是如何在寄存器、ALU、内存之间流动的，以及控制信号是如何指挥这一切的。这种“可视化”的学习方式，让原本晦涩难懂的内部机制变得触手可及。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计和插图质量也是值得称赞的。清晰的字体，合理的行距，以及高质量的图表，都极大地提升了阅读体验。很多关键概念，比如CPU的工作流程、存储器层次结构、I/O接口的工作原理等，都配有非常精美的插图，这些插图不仅美观，而且准确地传达了信息，让复杂的概念变得易于理解。我特别喜欢书中关于CPU流水线和Cache的插图，它们用直观的方式展示了数据的流动和处理过程，让我很快就抓住了核心要点。此外，书中在关键术语的解释上也做得非常到位，每当出现一个新概念，作者都会给出清晰的定义，并在后续的章节中不断地加深理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书最吸引我的地方在于，它总能将理论知识与实际应用紧密结合。在讲解每一个技术点时，作者都会尝试去说明它在实际计算机系统中是如何应用的，以及它的重要性体现在哪里。比如在讲到总线协议时，会讨论它如何影响系统的数据传输速率和扩展性。在讲到存储器管理单元（MMU）时，会分析它如何支持虚拟内存和多任务操作系统。这种“知其然，更知其所以然”的学习方式，让我觉得学习内容不再是孤立的知识点，而是构成了一个有机的整体，能够为理解更高级的计算机系统打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对计算机性能优化方面的探讨，也是我非常看重的一部分。作者并没有局限于理论的介绍，而是花了相当多的篇幅来讲解如何通过各种技术来提升计算机的整体性能。比如在讲解存储器系统时，不仅仅是介绍了SRAM和DRAM的区别，还深入探讨了Cache的原理，包括写策略、替换算法等。书中通过具体的例子，演示了Cache命中率对程序执行速度的影响，并给出了提高Cache命中率的一些建议。此外，对于指令流水线，书中也详细介绍了如何通过气泡、旁路等技术来解决流水线冲突，以及如何通过分支预测来减少分支指令带来的性能损失。这些内容让我意识到，计算机的性能并非一成不变，而是可以通过精巧的设计和优化来实现质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点之一，就是它在保持理论严谨性的同时，并没有牺牲掉可读性。很多计算机组成原理的书籍，读起来往往枯燥乏味，仿佛在啃一本厚重的技术手册。但这本书不同，作者的语言风格非常朴实，用词也相对平易近人，即使是初次接触这方面知识的读者，也能较快地进入状态。在讲解一些抽象的概念时，比如时序逻辑电路、时钟信号的作用，书中会用一些类比，比如将时钟信号比作一个乐队的指挥，它统一了所有操作的节奏。这种方式让我感觉不是在学习枯燥的电子元件，而是在理解一个有生命力的系统是如何运作的。另外，书中对于一些重要概念的重复强调和不同角度的阐述，也加深了我对这些概念的记忆和理解。例如，在讲到指令周期和机器周期时，作者会反复回溯，确保读者能够牢固掌握这些基本的时间单位。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股子扎实和严谨，第三版这个标签也让我对内容的更新和完善有了更多期待。翻开目录，从最基础的二进制运算、逻辑门电路开始，一直深入到指令系统、流水线、存储器层次结构，再到输入输出系统，这个脉络梳理得非常清晰，仿佛在一步步地搭建一座庞大的计算大厦。我特别喜欢作者在讲解一些核心概念时，那种循序渐进、层层递进的处理方式。比如在讲CPU的构成时，不会一开始就抛出复杂的微架构，而是先从功能部件（如ALU、寄存器堆、控制器）入手，让你明白它们各自的作用，然后再将它们有机地组合起来，形成一个统一的整体。这种“化繁为简”的功力，对于我这种初学者来说，简直是救命稻草。而且，书中用了很多生动的类比，比如将CPU比作大脑，寄存器比作短期记忆，内存比作长期记忆，这种形象的比喻极大地降低了理解的门槛。

评分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的是，这本书在讲解某些高级概念时，并没有回避其复杂性，而是选择了一种更加务实和细致的方式进行阐述。例如，在介绍多处理器系统时，作者并没有泛泛而谈，而是深入到缓存一致性协议（如MESI协议）的细节，以及如何通过总线仲裁、同步机制来管理多个处理器的并发访问。这种深入到底的研究态度，让我受益匪浅。对于我而言，了解这些底层细节，能够让我更深刻地理解现代计算机系统是如何协同工作的。同时，书中对于指令集的详细解析，也让我对不同架构（如RISC-V）的设计思路有了初步的认识，这对我未来深入研究计算机体系结构打下了基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前对计算机组成原理的理解一直停留在非常表面的层面。接触到这本书之后，我才真正感受到它是一门“硬核”但又充满魅力的学科。书中对于中断处理、DMA（直接内存访问）等机制的详细讲解，让我明白了计算机是如何高效地进行输入输出操作的。特别是DMA的原理，作者用清晰的图示和流程描述，解释了它如何绕过CPU直接在内存和I/O设备之间传输数据，极大地提高了I/O效率。这种对细节的执着，让我觉得这本书不仅仅是一本教材，更像是一本“计算机原理的百科全书”，它提供了我理解计算机底层运作所需的一切知识，并且以一种循序渐进、易于接受的方式呈现出来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术严谨性毋庸置疑，但同时又充满了人文关怀。作者在讲解理论知识的同时，也时常会穿插一些历史背景和发展趋势的介绍，这让我感觉在学习一门技术的同时，也在了解它的演进过程。比如在介绍CPU的发展历程时，作者会提及摩尔定律，以及芯片制造商们为了克服物理极限所做的努力。这种宏观的视角，让我更能理解当前计算机体系结构的现状和未来发展方向。而且，在讨论一些前沿技术时，作者也会引用最新的研究成果和学术论文，这对于有志于深入研究的读者来说，是非常有价值的参考。

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教的挺细的。我对着本书感觉不错啊！