计算机组成与系统结构(第3版)
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,引领计算机组成领域系统教学改革方向,强调计算机系统能力的培养。提供课件、咨询QQ:2301891038(仅限教师)。

作者:袁春风、唐杰、杨若瑜、李俊

丛书名:21世纪大学本科计算机专业系列教材

定价:65元

印次:3-9

ISBN:9787302599883

出版日期:2022.05.01

印刷日期:2025.07.07

图书责编:张瑞庆

图书分类:教材

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《计算机组成与系统结构(第3版)》主要介绍计算机组成与系统结构涉及的相关概念、理论和技术,主要内容包括指令集体系结构、数据的表示和存储,以及实现指令集体系结构的计算机各部件的内部工作原理、组成结构及其相互连接。本书共分9章: 第1章对计算机系统及其性能评价进行概述性介绍;第2~3章主要介绍数据的机器级表示和运算,以及运算部件的结构与设计;第4~6章介绍指令系统、各种CPU设计技术及指令流水线;第7章主要介绍包含主存、外存、cache和虚拟存储器在内的存储器层次结构;第8章介绍总线互连及输入输出系统;第9章介绍并行处理计算系统的基本硬件结构和并行程序设计编程模型。 本书内容详尽,反映现实,概念清楚,通俗易懂,实例丰富,并提供大量典型习题供读者练习。本书可以作为高等学校计算机专业本科生“计算机组成原理”“计算机组成原理与系统结构”“计算机系统结构”课程的教材,也可以作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。

袁春风,南京大学计算机科学与技术系二级教授,中国计算机学会杰出教育奖和宝钢优秀教师奖获得者。先后主持国家级精品课程和精品资源共享课;主编高等教育国家级规划教材和江苏省重点建设教材各一套;获省“质量工程”教学奖励、省教学成果特等奖、国家教学成果二等奖等;主持国家级精品在线开放课程两门。

前言FOREWORD 计算机组成(computer organization)是指计算机主要功能部件的组成结构、逻辑设计及功能部件之间的相互连接关系。计算机系统结构 (computer architecture)的经典定义是指程序设计者(主要指低级语言程序员或系统软件设计者)所看到的计算机系统的属性,即计算机的功能特性和概念性结构,也称指令集体系结构(instruction set architecture,ISA)。指令集体系结构规定的内容主要包括: 指令操作类型、指令处理的数据类型、指令格式、寻址方式和可访问空间大小、通用寄存器个数和位数、控制和状态寄存器的定义、I/O空间的编址方式、异常和中断机制、机器工作状态的定义和切换、输入输出数据传送方式、存储保护方式等。 本书主要介绍计算机组成与系统结构涉及的相关内容。在计算机系统层次结构中,这些内容位于软件和硬件的结合处,不仅涉及计算机硬件设计和指令系统设计,还涉及操作系统、编译程序和程序设计等部分软件技术,是整个计算机系统中最核心的部分。 1. 本书的写作思路和内容组织 计算机组成与系统结构这两部分涉及的内容相互融合,密不可分。无论是国内还是国外,很多高校都逐渐把计算机组成原理和系统结构课程的内容有机结合起来;甚至国外一些经典教材还把与前两者密切相关的软件设计内容也融合在一起。这种方式可以加深读者对计算机软硬件系统的整体化理解,并有效地增强对学生的计算机系统设计能力的培养。 本书在总结和借鉴国外著名高校使用的教材、教案、教学理念和教学方法的基础上,力图以“培养学生现代计算机系统设计能力”为目标,贯彻“从程序设...

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目录CONTENTS

第1章计算机系统概述1

1.1计算机的发展历程1

1.1.1通用电子计算机的诞生1

1.1.2元器件的更新与体系结构的发展2

1.2计算机系统的基本组成3

1.2.1计算机硬件的基本组成4

1.2.2计算机软件7

1.3计算机系统层次结构7

1.3.1计算机系统抽象层的转换8

1.3.2计算机系统的不同用户9

1.4程序开发与执行过程11

1.4.1从源程序到可执行程序11

1.4.2可执行文件的启动和执行12

1.4.3程序与指令及控制信号的关系13

1.4.4指令的执行过程14

1.5计算机系统性能评价16

1.5.1计算机性能的定义16

1.5.2用指令执行速度进行性能评估18

1.5.3用基准程序进行性能评估18

1.5.4Amdahl定律19

1.6本章小结20

习题20

第2章数据的机器级表示23

2.1数制和编码23

2.1.1信息的二进制编码23

2.1.2进位记数制24

2.1.3定点和浮点表示27

2.1.4定点数的编码27

2.2整数的表示32

2.2.1无符号整数的表示32

2.2.2带符号整数的表示32

2.2.3C语言中的整数类型33

2.3实数的表示34

2.3.1浮点数的表示格式34

2.3.2浮点数的规格化36

2.3.3IEEE 754浮点数标准36

2.3.4C语言中的浮点数类型39

2.4非数值数据的编码表示40

2.4.1逻辑值41

2.4.2西文字符41

2.4.3汉字字符42

2.5数据的宽度和存储44

2.5.... 查看详情

本书集作者20多年相关课程教学之经验,汇国内外相关资料之精华,内容新颖、充实,结构清晰、完整,文字通俗、简洁。既可作为“计算机组成原理”、“计算机组成与系统结构”等课程的教材,也可作为“计算机组成原理实验”和“计算机系统结构”等课程的教学参考书。与国内外同类教材相比,主要特色如下:

1.强调软件和硬件的关联

 将计算机组成和系统结构内容与程序设计、操作系统以及编译器等软件内容有机结合,使读者能从程序员角度深刻理解计算机组成和系统结构原理,以及硬件与软件的关系。

2.细化流水线CPU设计内容

    以MIPS体系为主线,建立高级语言→汇编语言→机器语言→CPU功能之间的转换关系,并以实际MIPS指令为目标,循序渐进地逐步细化流水线CPU设计内容。

3.注重用实例图表阐述概念

用大量实例和图表详实阐述基本原理及其具体应用,使抽象的概念和内容易于理解和消化,并提供形式多样、内容丰富的习题,用以进行课后练习。

4. 提供丰富的教辅资源

教材配套网站提供了课堂电子教案、习题参考答案、动画视频以及其他各类丰富的教辅资料,以帮助教师备课,辅助学生学习,并提供学习交流平台。


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