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《計算機組成與設計/21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術》系統地介紹了計算機的基本組成原理、內部工作機制以及相關設計方法。全書共分8章：計算機系統概論、指令系統、主存儲器、存儲系統、總線與輸入輸出系統、數據的表示與運算、中央處理器、控制器。
《計算機組成與設計/21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術》在講述計算機一般原理的基礎上，通過軟硬件結合的方法力求達到原理與應用的結合。全書內容由淺入深，理論結合實際。每章之后均附有思考題和習題，便于讀者通過思考和練習深入掌握所學知識。
《計算機組成與設計/21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術》可以作為高等院校計算機及相關專業“計算機組成原理”課程的教材，也可供從事計算機工作的工程技術人員參考。
《計算機組成與設計/21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術》在講述計算機一般原理的基礎上，通過軟硬件結合的方法力求達到原理與應用的結合。全書內容由淺入深，理論結合實際。每章之后均附有思考題和習題，便于讀者通過思考和練習深入掌握所學知識。
《計算機組成與設計/21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術》可以作為高等院校計算機及相關專業“計算機組成原理”課程的教材，也可供從事計算機工作的工程技術人員參考。
名人/編輯推薦
《21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術:計算機組成與設計》內容由淺入深，理論結合實際。每章之后均附有思考題和習題，便于讀者通過思考和練習深入掌握所學知識。《21世紀高等學校規劃教材·計算機科學與技術:計算機組成與設計》可以作為高等院校計算機及相關專業“計算機組成原理”課程的教材，也可供從事計算機工作的工程技術人員參考。
目次
第1章計算機系統概論
1.1計算機系統簡介
1.1.1計算機系統的組成
1.1.2從應用程序透視計算機系統
1.1.3計算機系統的層次結構
1.1.4計算機組成和系統結構
1.2計算機系統的發展與應用
1.2.1計算機系統發展概況
1.2.2計算機應用分類
1.3計算機硬件的組成
1.3.1馮·諾依曼計算機的特點
1.3.2計算機硬件的基本組成
1.3.3從程序運行透視計算機組成
1.4計算機系統的性能
1.4.1性能的定義
1.4.2影響性能的因素
1.5本書主要內容及組織結構
思考題與習題
第2章指令系統
2.1概述
2.2指令系統的發展
2.2.1指令系統的演變過程
2.2.2CISC與RISC指令系統的特點
2.3指令系統的功能
2.3.1指令系統的設計原則
2.3.2數據類型
2.3.3操作類型
*2.3.4指令系統實例
*2.3.5通過程序透視CISC和RISC
2.4指令格式
2.4.1指令的組成
2.4.2指令字長
2.4.3操作碼擴展技術
*2.4.4指令格式舉例
2.5尋址方式
2.5.1尋址方式
*2.5.2程序定位方式
附錄2AIA—32指令格式
附錄2BASCII
思考題與習題
第3章主存儲器
3.1主存儲器概述
3.1.1存儲器的分類
3.1.2主存儲器與CPU的連接
3.1.3主存儲器的性能指標
3.2半導體主存儲器
3.2.1主存儲器的基本組成
3.2.2SRAM
3.2.3DRAM
*3.2.4新型DRAM
3.2.5只讀存儲器和閃速存儲器
3.2.6存儲器容量擴展及其與CPU的連接
*3.2.7微處理器與存儲器的連接舉例
*3.3高速主存儲器
3.3.1雙端口存儲器
3.3.2多體交叉存儲器
思考題與習題
第4章存儲系統
4.1存儲系統的層次結構
*4.2相聯存儲器
4.3高速緩沖存儲器
4.3.1cache的工作原理
4.3.2cache的設計要素
*4.3.3cache與主存儲器間的調度舉例
4.4輔助存儲器
4.4.1概述
4.4.2硬磁盤存儲器
*4.4.3磁盤陣列
*4.4.4其他輔助存儲器
*4.5虛擬存儲器
4.5.1虛擬存儲器的基本原理
4.5.2虛存存儲器的地址映射及變換
4.5.3存儲保護
*4.6Pentium4系列機的存儲器
4.6.1Pentium4的cache結構
4.6.2Pentium4的虛擬存儲管理
思考題與習題
第5章總線與輸入輸出系統
5.1總線
5.1.1總線的概念
5.1.2總線的分類
5.2總線的管理和控制
5.2.1總線仲裁機制
5.2.2總線通信方式
5.3總線結構和標準
5.3.1總線結構
5.3.2總線標準及特性
*5.3.3總線舉例
5.4輸入輸出系統
5.5I／O設備
5.5.1外設的基本組成和分類
*5.5.2輸入設備
*5.5.3輸出設備
5.6I／O接口
5.6.1I／O接口的作用和組成
5.6.2I／O接口的通信方式
5.7I／O數據傳送控制方式
5.7.1程序查詢方式
5.7.2程序中斷方式
5.7.3DMA方式
思考題與習題
第6章數據的表示與運算
6.1計算機中表示信息的基本方法
6.1.1計算機中常用的信息類型
*6.1.2非數值數據的表示
6.1.3十進制數據的編碼表示
*6.1.4數據校驗碼
6.2定點數的表示
*6.2.1計算機中常用進位計數制及其相互轉換
6.2.2真值與機器數
6.2.3常用機器碼的表示
6.3定點運算
6.3.1運算部件的基本結構
6.3.2定點加減運算
6.3.3移位運算
6.3.4定點乘法運算
6.3.5定點除法運算
6.3.6陣列乘除法器
6.3.7十進制運算
6.3.8基本的邏輯運算
6.4定點運算器的實現
6.4.1加法器的進位技術
6.4.2算術邏輯單元
6.4.3定點運算器的基本結構
6.5浮點數的表示與運算
6.5.1浮點數的基本格式
6.5.2浮點階的移碼表示
6.5.3浮點表示法
*6.5.4IEEE754浮點標準
6.5.5規格化浮點加減運算
6.5.6規格化浮點乘除運算
6.5.7浮點運算的實現
*6.5.8C語言數據操作的機內透視
*6.5.9提高運算器性能的措施
思考題與習題
第7章中央處理器
7.1CPU的功能和組成
7.1.1CPU的功能
7.1.2CPU的基本結構
7.2CPU的設計方法
7.2.1CPU的設計過程
7.2.2寄存器傳輸語言
7.3CPU數據通路的結構和組成
7.3.1數據通路的操作分析
7.3.2數據通路的基本部件
7.3.3CPU結構分類
7.3.4目標指令集假設
7.4中斷系統
7.4.1中斷源分類
7.4.2中斷響應
7.5單周期CPU數據通路
7.5.1數據通路
7.5.2指令周期流程
7.5.3指令周期與CPU性能
*7.5.4支持內部中斷的數據通路
7.6多周期數據通路
7.6.1數據通路的基本設計方法
7.6.2分散互連結構
7.6.3單總線結構
7.6.4雙總線和三總線結構
7.6.5指令周期及機器性能
7.7指令流水處理器
7.7.1指令流水原理
7.7.2指令流水線性能
7.7.3流水CPU數據通路
思考題與習題
第8章控制器
8.1控制器的基本結構和設計方法
8.1.1控制器的功能
8.1.2控制器的組成和設計方法
8.2計算機的控制方式
8.2.1計算機中的時序系統
8.2.2控制方式
8.2.3時序信號產生器
8.3組合邏輯控制器
8.3.1硬布線控制器
8.3.2門陣列控制器
8.4微程序控制器
8.4.1微程序控制器的設計思想
8.4.2微程序控制單元的基本結構
8.4.3微指令格式設計
8.4.4微指令格式和微程序設計實例
8.4.5微程序控制單元運行實例
*8.4.6微程序控制單元的操作定時
*8.4.7動態微程序設計
*8.5混合式控制器
8.6流水線控制器
8.6.1流水線控制器的基本結構
*8.6.2避免冒險的流水線控制器
思考題與習題
參考文獻
1.1計算機系統簡介
1.1.1計算機系統的組成
1.1.2從應用程序透視計算機系統
1.1.3計算機系統的層次結構
1.1.4計算機組成和系統結構
1.2計算機系統的發展與應用
1.2.1計算機系統發展概況
1.2.2計算機應用分類
1.3計算機硬件的組成
1.3.1馮·諾依曼計算機的特點
1.3.2計算機硬件的基本組成
1.3.3從程序運行透視計算機組成
1.4計算機系統的性能
1.4.1性能的定義
1.4.2影響性能的因素
1.5本書主要內容及組織結構
思考題與習題
第2章指令系統
2.1概述
2.2指令系統的發展
2.2.1指令系統的演變過程
2.2.2CISC與RISC指令系統的特點
2.3指令系統的功能
2.3.1指令系統的設計原則
2.3.2數據類型
2.3.3操作類型
*2.3.4指令系統實例
*2.3.5通過程序透視CISC和RISC
2.4指令格式
2.4.1指令的組成
2.4.2指令字長
2.4.3操作碼擴展技術
*2.4.4指令格式舉例
2.5尋址方式
2.5.1尋址方式
*2.5.2程序定位方式
附錄2AIA—32指令格式
附錄2BASCII
思考題與習題
第3章主存儲器
3.1主存儲器概述
3.1.1存儲器的分類
3.1.2主存儲器與CPU的連接
3.1.3主存儲器的性能指標
3.2半導體主存儲器
3.2.1主存儲器的基本組成
3.2.2SRAM
3.2.3DRAM
*3.2.4新型DRAM
3.2.5只讀存儲器和閃速存儲器
3.2.6存儲器容量擴展及其與CPU的連接
*3.2.7微處理器與存儲器的連接舉例
*3.3高速主存儲器
3.3.1雙端口存儲器
3.3.2多體交叉存儲器
思考題與習題
第4章存儲系統
4.1存儲系統的層次結構
*4.2相聯存儲器
4.3高速緩沖存儲器
4.3.1cache的工作原理
4.3.2cache的設計要素
*4.3.3cache與主存儲器間的調度舉例
4.4輔助存儲器
4.4.1概述
4.4.2硬磁盤存儲器
*4.4.3磁盤陣列
*4.4.4其他輔助存儲器
*4.5虛擬存儲器
4.5.1虛擬存儲器的基本原理
4.5.2虛存存儲器的地址映射及變換
4.5.3存儲保護
*4.6Pentium4系列機的存儲器
4.6.1Pentium4的cache結構
4.6.2Pentium4的虛擬存儲管理
思考題與習題
第5章總線與輸入輸出系統
5.1總線
5.1.1總線的概念
5.1.2總線的分類
5.2總線的管理和控制
5.2.1總線仲裁機制
5.2.2總線通信方式
5.3總線結構和標準
5.3.1總線結構
5.3.2總線標準及特性
*5.3.3總線舉例
5.4輸入輸出系統
5.5I／O設備
5.5.1外設的基本組成和分類
*5.5.2輸入設備
*5.5.3輸出設備
5.6I／O接口
5.6.1I／O接口的作用和組成
5.6.2I／O接口的通信方式
5.7I／O數據傳送控制方式
5.7.1程序查詢方式
5.7.2程序中斷方式
5.7.3DMA方式
思考題與習題
第6章數據的表示與運算
6.1計算機中表示信息的基本方法
6.1.1計算機中常用的信息類型
*6.1.2非數值數據的表示
6.1.3十進制數據的編碼表示
*6.1.4數據校驗碼
6.2定點數的表示
*6.2.1計算機中常用進位計數制及其相互轉換
6.2.2真值與機器數
6.2.3常用機器碼的表示
6.3定點運算
6.3.1運算部件的基本結構
6.3.2定點加減運算
6.3.3移位運算
6.3.4定點乘法運算
6.3.5定點除法運算
6.3.6陣列乘除法器
6.3.7十進制運算
6.3.8基本的邏輯運算
6.4定點運算器的實現
6.4.1加法器的進位技術
6.4.2算術邏輯單元
6.4.3定點運算器的基本結構
6.5浮點數的表示與運算
6.5.1浮點數的基本格式
6.5.2浮點階的移碼表示
6.5.3浮點表示法
*6.5.4IEEE754浮點標準
6.5.5規格化浮點加減運算
6.5.6規格化浮點乘除運算
6.5.7浮點運算的實現
*6.5.8C語言數據操作的機內透視
*6.5.9提高運算器性能的措施
思考題與習題
第7章中央處理器
7.1CPU的功能和組成
7.1.1CPU的功能
7.1.2CPU的基本結構
7.2CPU的設計方法
7.2.1CPU的設計過程
7.2.2寄存器傳輸語言
7.3CPU數據通路的結構和組成
7.3.1數據通路的操作分析
7.3.2數據通路的基本部件
7.3.3CPU結構分類
7.3.4目標指令集假設
7.4中斷系統
7.4.1中斷源分類
7.4.2中斷響應
7.5單周期CPU數據通路
7.5.1數據通路
7.5.2指令周期流程
7.5.3指令周期與CPU性能
*7.5.4支持內部中斷的數據通路
7.6多周期數據通路
7.6.1數據通路的基本設計方法
7.6.2分散互連結構
7.6.3單總線結構
7.6.4雙總線和三總線結構
7.6.5指令周期及機器性能
7.7指令流水處理器
7.7.1指令流水原理
7.7.2指令流水線性能
7.7.3流水CPU數據通路
思考題與習題
第8章控制器
8.1控制器的基本結構和設計方法
8.1.1控制器的功能
8.1.2控制器的組成和設計方法
8.2計算機的控制方式
8.2.1計算機中的時序系統
8.2.2控制方式
8.2.3時序信號產生器
8.3組合邏輯控制器
8.3.1硬布線控制器
8.3.2門陣列控制器
8.4微程序控制器
8.4.1微程序控制器的設計思想
8.4.2微程序控制單元的基本結構
8.4.3微指令格式設計
8.4.4微指令格式和微程序設計實例
8.4.5微程序控制單元運行實例
*8.4.6微程序控制單元的操作定時
*8.4.7動態微程序設計
*8.5混合式控制器
8.6流水線控制器
8.6.1流水線控制器的基本結構
*8.6.2避免冒險的流水線控制器
思考題與習題
參考文獻
書摘/試閱
*3.2.4新型DRAM
目前，DRAM的應用比SRAM要廣泛得多，其原因如下。
（1）在同樣大小的芯片中，DRAM的集成度遠高于SRAM。例如DRAM的基本存儲元電路為一個MOS管，SRAM的基本存儲元電路為4～6個MOS管。
（2）DRAM芯片的行、列地址引腳分時復用，不僅減少了芯片引腳數量，封裝尺寸也減少了。
（3）DRAM芯片的功耗比SRAM小。
（4）相同容量的DRAM芯片價格比SRAM便宜。當采用同一檔次的實現技術時，DRAM的容量大約是SRAM容量的4～8倍，SRAM的存取周期比DRAM的存取周期快8～16倍，但價格也貴8～16倍。
隨著DRAM容量不斷擴大，速度不斷提高，計算機中主存儲器主要采用DRAM芯片。但是，DRAM也有以下主要缺點：
（1）由于使用動態元件（電容），因此它的速度比SRAM低。
（2）由于再生和刷新需配置再生電路，會增加功耗。
近些年，出現了很多新型的DRAM，這些存儲器主要通過提高時鐘頻率和帶寬的方法來縮短存儲周期、提高存儲速度。下面介紹幾種常見的DRAM技術。
1.FPM DRAM
從前面的介紹我們知道，傳統DRAM對一個存儲單元的訪問，必須送出行地址和列地址各一次才能完成。而FRM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速頁面模式DRAM）可以以多個字節為單位進行突發式的數據讀寫，但要求這多字節必須屬于同一行（也被稱為同一頁），這種訪問方式被稱為快速頁面模式。
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