計算機組成與嵌入式系統(tǒng)（原書第6版）

出版者的話
譯者序
前言
作者簡介
第1章 計算機的基本結(jié)構(gòu)
1.1 計算機的類型
1.2 功能部件
1.2.1 輸入設(shè)備
1.2.2 存儲器
1.2.3 運算器
1.2.4 輸出設(shè)備
1.2.5 控制器
1.3 基本操作概念
1.4 數(shù)的表示及算術(shù)運算
1.4.1 整數(shù)
1.4.2 浮點數(shù)
1.5 字符表示
1.6 性能
1.6.1 技術(shù)
1.6.2 并行性
1.7 發(fā)展歷程
1.7.1 第一代計算機
1.7.2 第二代計算機
1.7.3 第三代計算機
1.7.4 第四代計算機
1.8 結(jié)束語
1.9 問題解析
習題
參考文獻
第2章 指令集體系結(jié)構(gòu)
2.1 存儲單元和地址
2.1.1 按字節(jié)尋址能力
2.1.2 大端和小端分配
2.1.3 字的對齊
2.1.4 訪問數(shù)和字符
2.2 存儲器操作
2.3 指令和指令序列
2.3.1 寄存器傳送標記
2.3.2 匯編語言符號
2.3.3 RISC和CISC指令集
2.3.4 RISC指令集介紹
2.3.5 指令執(zhí)行和線性序列
2.3.6 轉(zhuǎn)移
2.3.7 生成存儲器地址
2.4 尋址方式
2.4.1 變量和常數(shù)的實現(xiàn)
2.4.2 間接和指針
2.4.3 變址和數(shù)組
2.5 匯編語言
2.5.1 匯編指示
2.5.2 程序的匯編和執(zhí)行
2.5.3 數(shù)的表示
2.6 堆棧
2.7 子程序
2.7.1 子程序嵌套及處理器堆棧
2.7.2 參數(shù)傳遞
2.7.3 堆棧的結(jié)構(gòu)
2.8 其他指令
2.8.1 邏輯指令
2.8.2 移位和循環(huán)移位指令
2.8.3 乘法和除法
2.9 處理32位的立即值
2.10 CISC指令集
2.10.1 其他尋址方式
2.10.2 條件碼
2.11 RISC和CISC風格
2.12 實例程序
2.12.1 向量點積程序
2.12.2 字符串搜索程序
2.13 機器指令的編碼
2.14 結(jié)束語
2.15 問題解析
習題
第3章 基本輸入/輸出
3.1 訪問I/O設(shè)備
3.1.1 I/O設(shè)備接口
3.1.2 程序控制I/O
3.1.3 一個RISC風格的I/O程序示例
3.1.4 一個CISC風格的I/O程序示例
3.2 中斷
3.2.1 中斷的允許與禁止
3.2.2 處理多臺設(shè)備
3.2.3 控制I/O設(shè)備行為
3.2.4 處理器控制寄存器
3.2.5 中斷程序示例
3.2.6 異常
3.3 結(jié)束語
3.4 問題解析
習題
第4章 軟件
4.1 匯編過程
4.2 裝載及執(zhí)行目標程序
4.3 連接程序
4.4 庫
4.5 編譯器
4.5.1 編譯器優(yōu)化
4.5.2 組合不同語言編寫的程序
4.6 調(diào)試器
4.7 使用高級語言實現(xiàn)輸入/輸出任務
4.8 匯編語言與C語言的交互
4.9 操作系統(tǒng)
4.9.1 引導程序
4.9.2 管理應用程序的執(zhí)行
4.9.3 中斷在操作系統(tǒng)中的使用
4.10 結(jié)束語
習題
參考文獻
第5章 基本處理部件
5.1 一些基本概念
5.2 指令的執(zhí)行
5.2.1 Load指令
5.2.2 算術(shù)及邏輯運算指令
5.2.3 Store指令
5.3 硬件組件
5.3.1 寄存器文件
5.3.2 ALU
5.3.3 數(shù)據(jù)通路
5.3.4 取指令部分
5.4 指令的讀取和執(zhí)行步驟
5.4.1 轉(zhuǎn)移
5.4.2 等待存儲器
5.5 控制信號
5.6 硬件控制
5.6.1 數(shù)據(jù)通路控制信號
5.6.2 存儲器延遲的處理
5.7 CICS風格的處理器
5.7.1 使用總線實現(xiàn)互連
5.7.2 微程序控制
5.8 結(jié)束語
5.9 問題解析
習題
第6章 流水線
6.1 基本概念——理想情況
6.2 流水線結(jié)構(gòu)
6.3 流水線問題
6.4 數(shù)據(jù)依賴性
6.4.1 操作數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)
6.4.2 用軟件處理數(shù)據(jù)依賴性
6.5 存儲器延遲
6.6 轉(zhuǎn)移延遲
6.6.1 無條件轉(zhuǎn)移
6.6.2 條件轉(zhuǎn)移
6.6.3 轉(zhuǎn)移延遲槽
6.6.4 轉(zhuǎn)移預測
6.7 資源限制
6.8 性能評估
6.8.1 停頓和時間代價的影響
6.8.2 流水線的段數(shù)
6.9 超標量操作
6.9.1 轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)依賴性
6.9.2 無序執(zhí)行
6.9.3 執(zhí)行完成
6.9.4 調(diào)度操作
6.10 CISC處理器中的流水線
6.10.1 ColdFire處理器中的流水線
6.10.2 Intel處理器中的流水線
6.11 結(jié)束語
6.12 問題解析
習題
參考文獻
第7章 輸入/輸出組織結(jié)構(gòu)
7.1 總線結(jié)構(gòu)
7.2 總線操作
7.2.1 同步總線
7.2.2 異步總線
7.2.3 電氣考慮
7.3 總線仲裁
7.4 接口電路
7.4.1 并行接口
7.4.2 串行接口
7.5 互連標準
7.5.1 通用串行總線
7.5.2 火線
7.5.3 PCI總線
7.5.4 SCSI總線
7.5.5 SATA
7.5.6 SAS
7.5.7 PCI Express
7.6 結(jié)束語
7.7 問題解析
習題
參考文獻
第8章 存儲器系統(tǒng)
8.1 基本概念
8.2 半導體隨機存儲器
8.2.1 存儲器芯片的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)
8.2.2 靜態(tài)存儲器
8.2.3 動態(tài)隨機存儲器
8.2.4 同步動態(tài)隨機存儲器
8.2.5 大容量存儲器的結(jié)構(gòu)
8.3 只讀存儲器
8.3.1 ROM
8.3.2 PROM
8.3.3 EPROM
8.3.4 EEPROM
8.3.5 閃存
8.4 直接存儲器訪問
8.5 存儲器層次結(jié)構(gòu)
8.6 高速緩存
8.6.1 映射功能
8.6.2 替換算法
8.6.3 映射技術(shù)的例子
8.7 性能因素
8.7.1 命中率和失效開銷
8.7.2 處理器芯片上的高速緩存
8.7.3 其他改進
8.8 虛擬存儲器
8.9 存儲器管理需求
8.10 輔助存儲器
8.10.1 磁盤
8.10.2 光盤
8.10.3 磁帶系統(tǒng)
8.11 結(jié)束語
8.12 問題解析
習題
參考文獻
第9章 算術(shù)運算
9.1 有符號數(shù)加減法
9.2 快速加法器設(shè)計
9.3 無符號數(shù)乘法
9.3.1 陣列乘法器
9.3.2 順序電路乘法器
9.4 有符號數(shù)乘法
9.5 快速乘法
9.5.1 乘數(shù)位偶重編碼
9.5.2 求和項的進位保留加法
9.5.3 使用3-2簡化器的求和項加法樹
9.5.4 使用4-2簡化器的求和項加法樹
9.5.5 快速乘法總結(jié)
9.6 整數(shù)除法
9.7 浮點數(shù)及其運算
9.7.1 浮點數(shù)算術(shù)運算
9.7.2 保護位與截取
9.7.3 浮點操作的實現(xiàn)
9.8 十進制數(shù)到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換
9.9 結(jié)束語
9.10 問題解析
習題
參考文獻
第10章 嵌入式系統(tǒng)
10.1 嵌入式系統(tǒng)實例
10.1.1 微波爐
10.1.2 數(shù)碼照相機
10.1.3 家用遙測技術(shù)
10.2 嵌入式應用中的微控制器芯片
10.3 一個簡單的微控制器
10.3.1 并行I/O接口
10.3.2 串行I/O接口
10.3.3 計數(shù)器/定時器
10.3.4 中斷控制機制
10.3.5 編程實例
10.4 反應定時器——?一個完整的實例
10.5 傳感器與執(zhí)行器
10.5.1 傳感器
10.5.2 執(zhí)行器
10.5.3 應用實例
10.6 微控制器系列
10.6.1 基于Intel 8051的微控制器
10.6.2 Freescale微控制器
10.6.3 ARM微控制器
10.7 設(shè)計問題
10.8 結(jié)束語
習題
參考文獻
第11章 片上系統(tǒng)——案例研究
11.1 FPGA的實現(xiàn)
11.1.1 FPGA器件
11.1.2 處理器的選擇
11.2 計算機輔助設(shè)計工具
11.3 鬧鐘示例
11.3.1 系統(tǒng)的用戶視圖
11.3.2 系統(tǒng)的定義和生成
11.3.3 電路實現(xiàn)
11.3.4 應用軟件
11.4 結(jié)束語
習題
參考文獻
第12章 并行處理及性能
12.1 硬件多線程
12.2 向量（SIMD）處理
12.3 共享存儲器的多處理器
12.4 高速緩存一致性
12.4.1 直接寫協(xié)議
12.4.2 寫回協(xié)議
12.4.3 監(jiān)聽高速緩存
12.4.4 基于目錄的高速緩存一致性
12.5 消息傳遞多計算機
12.6 多處理器并行編程
12.7 性能建模
12.8 結(jié)束語
習題
參考文獻
附錄A 邏輯電路
附錄B Altera Nios II處理器
附錄C ColdFire處理器
附錄D ARM處理器
附錄E Intel IA-32體系結(jié)構(gòu)
索引