本書為“基于系統(tǒng)能力培養(yǎng)的計算機專業(yè)課程建設(shè)研究”項目規(guī)劃教材，根據(jù)北京航空航天大學對計算機專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)十二年改革成果編寫而成。本課程的教學目標為：開發(fā)一個具有數(shù)十條指令規(guī)模且通過嚴格測試的功能型CPU。本書根據(jù)設(shè)計一臺計算機的教學要求，重新梳理了課程體系，涉及傳統(tǒng)意義上的數(shù)字邏輯、匯編語言和計算機組成3門課程的相關(guān)知識，包括計算機概述、數(shù)據(jù)表示與運算方法、計算機指令、單周期CPU、多周期CPU、流水線設(shè)計、存儲層次、輸入輸出和MIPS微系統(tǒng)。本書通過CPU開發(fā)案例，引導(dǎo)讀者學會“形式建模綜合方法”、體會系統(tǒng)設(shè)計的思想精要。本書可作為本科計算機類專業(yè)計算機組成課程教材，也可供有關(guān)技術(shù)人員參考。
第1章 計算機概述
1.1 計算機的應(yīng)用及其分類
1.2 計算機的基本硬件構(gòu)成
1.2.1 輸入輸出設(shè)備
1.2.2 主存儲器
1.2.3 中央處理器
1.3 計算機的層次結(jié)構(gòu)
1.4 本章小結(jié)
思考題
第2章 數(shù)據(jù)表示與運算方法
2.1 常見進制及其轉(zhuǎn)換
2.1.1 十進制
2.1.2 二進制
2.1.3 十六進制
2.2 字節(jié)、字等常用術(shù)語
2.3 二進制加法
2.4 整數(shù)的二進制表示方法
2.4.1 原碼
2.4.2 補碼
2.5 浮點數(shù)的二進制表示方法
2.6 補碼的常見基本運算
2.6.1 負數(shù)的二進制補碼表示
2.6.2 減法
2.6.3 符號擴展
2.6.4 比較
2.6.5 乘法
2.6.6 除法
2.7 本章小結(jié)
思考題
第3章 計算機指令
3.1 程序執(zhí)行的基本原理
3.1.1 程序的全流程概述
3.1.2 主存儲器
3.1.3 CPU
3.1.4 指令與指令集
3.1.5 示例程序執(zhí)行過程解讀
3.1.6 小結(jié)
3.2 計算器：一個綜合案例
3.3 指令格式及其操作數(shù)
3.3.1 指令基本格式
3.3.2 第1類操作數(shù)：寄存器
3.3.3 第2類操作數(shù)：立即數(shù)
3.3.4 第3類操作數(shù)：主存單元
3.4 指令集與匯編程序
3.4.1 匯編程序基本結(jié)構(gòu)
3.4.2 主存變量聲明
3.4.3 讀存儲器
3.4.4 寫存儲器
3.4.5 寄存器加載立即數(shù)高位
3.4.6 算術(shù)運算
3.4.7 邏輯運算
3.4.8 分支指令與if-else、switch及循環(huán)結(jié)構(gòu)
3.4.9 偽指令
3.4.10 移位指令
3.4.11 函數(shù)
3.4.12 空操作指令
……
第4章 單周期CPU
第5章 多周期CPU
第6章 流水線CPU
第7章 存儲層次
第8章 輸入輸出
第9章 集成MIPS微系統(tǒng)
附錄A MIPS-C指令集
附錄B 開發(fā)工具及實驗環(huán)境
參考文獻
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