2019版計算機組成原理高分筆記 第7版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周偉 著

圖書標籤:

• 計算機組成原理
• 計算機體係結構
• 高分筆記
• 教材
• 復習資料
• 考研
• 期末復習
• 第七版
• 2019
• 計算機

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111588672

版次：7

商品編碼：12284495

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 天勤計算機考研高分筆記係列

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：314

內容簡介

本書針對近幾年全國計算機學科專業綜閤考試大綱的“計算機組成原理”部分進行瞭深入解讀，以一種獨創的方式對考試大綱知識點進行瞭講解，即從考生的視角剖析知識難點；以通俗易懂的語言取代晦澀難懂的專業術語；以成功考生的親身經曆指引復習方嚮；以風趣幽默的筆觸緩解考研壓力。讀者對書中的知識點講解有任何疑問都可與作者進行在綫互動，為考生解決復習中的疑難點，提高考生的復習效率。

目錄

目 錄
序
修訂說明
前言
第1 章 計算機係統概述 1
大綱要求 1
考點與要點分析 1
核心考點 1
基礎要點 1
本章知識體係框架圖 2
知識點講解 2
1.1 計算機的發展曆程 2
1.1.1 計算機硬件的發展 2
1.1.2 計算機軟件的發展 3
1.2 計算機係統層次結構 4
1.2.1 計算機係統的基本組成 4
1.2.2 計算機硬件的基本組成 4
1.2.3 計算機軟件的分類 9
1.2.4 計算機的工作過程 9
1.2.5 計算機係統的層次結構 10
1.3 計算機性能指標 10
習題11
習題答案 14
第2 章 數據的錶示和運算 18
大綱要求 18
考點與要點分析 18
核心考點 18
基礎要點 19
本章知識體係框架圖 19
知識點講解 19
2.1 數製與編碼 19
2.1.1 進位計數製及其相互轉換 19
2.1.2 真值和機器數 22
2.1.3 BCD 碼 22
2.1.4 字符和字符串 23
2.1.5 校驗碼 24
2019 版計算機組成原理高分筆記
X
2.2 定點數的錶示和運算 28
2.2.1 定點數的錶示 28
2.2.2 定點數的運算 32
2.3 浮點數的錶示和運算 53
2.3.1 浮點數的錶示 53
2.3.2 浮點數的加/減運算 55
2.4 算術邏輯單元 58
2.4.1 串行加法器和並行加法器 58
2.4.2 算術邏輯單元的功能和結構 61
習題 63
習題答案 72
第3 章 存儲器層次結構 85
大綱要求 85
考點與要點分析 85
核心考點 85
基礎要點 86
本章知識體係框架圖 86
知識點講解 86
3.1 存儲器的基本概念 86
3.1.1 存儲器的分類 86
3.1.2 存儲器的性能指標 88
3.2 存儲器的層次化結構 88
3.3 半導體隨機存取存儲器 89
3.3.1 半導體隨機存取存儲器的基本概念 89
3.3.2 SRAM 存儲器 90
3.3.3 DRAM 存儲器 91
3.3.4 隻讀存儲器 95
3.3.5 Flash 存儲器 96
3.4 主存儲器與CPU 的連接 97
3.5 雙口RAM 和多模塊存儲器 102
3.6 高速緩衝存儲器（Cache） 105
3.6.1 Cache 的基本工作原理 105
3.6.2 Cache 和主存之間的映射方式 108
3.6.3 Cache 中主存塊的替換算法115
3.6.4 Cache 寫操作策略115
3.7 虛擬存儲器116
3.7.1 虛擬存儲器的基本概念116
3.7.2 頁式虛擬存儲器117
3.7.3 段式虛擬存儲器117
3.7.4 段頁式虛擬存儲器117
目 錄
XI
3.7.5 TLB（快錶） 118
3.8 外存儲器 120
習題 125
習題答案 136
第4 章 指令係統 152
大綱要求 152
考點與要點分析 152
核心考點 152
基礎要點 152
本章知識體係框架圖 153
知識點講解 153
4.1 指令格式 153
4.1.1 指令的基本格式 153
4.1.2 定長操作碼指令格式 156
4.1.3 不定長操作碼指令格式 156
4.2 指令的尋址方式 157
4.2.1 數據尋址和指令尋址 158
4.2.2 常見數據尋址方式 159
4.3 CISC 和RISC 的基本概念 167
習題 169
習題答案 177
第5 章 中央處理器 191
大綱要求 191
考點與要點分析 191
核心考點 191
基礎要點 191
本章知識體係框架圖 192
知識點講解 192
5.1 CPU 的功能和基本結構 192
5.1.1 CPU 的功能 192
5.1.2 CPU 的基本結構 193
5.1.3 CPU 中的主要寄存器 194
5.2 指令執行過程 196
5.2.1 指令周期 196
5.2.2 指令執行方案 197
5.2.3 指令的執行過程與信息流 198
5.3 數據通路的功能和基本結構 199
5.4 控製器的功能和工作原理 200
5.4.1 控控製單元的功能 200
5.4.2 控製單元的設計 206
5.5 指令流水綫 214
5.5.1 指令流水綫的基本概念 214
5.5.2 指令流水綫的基本實現 216
5.5.3 超標量和動態流水綫的基本概念 219
5.6 中斷係統 219
習題 225
習題答案 234
第6 章 總綫 247
大綱要求 247
考點與要點分析 247
核心考點 247
基礎要點 247
本章知識體係框架圖 248
知識點講解 248
6.1 總綫概述 248
6.1.1 總綫的基本概念 248
6.1.2 總綫的分類 249
6.1.3 總綫的組成及性能指標 251
6.1.4 總綫的結構 251
6.2 總綫仲裁 252
6.2.1 集中仲裁方式 253
6.2.2 分布仲裁方式 255
6.3 總綫操作和定時 255
6.3.1 總綫周期的概念 255
6.3.2 同步定時方式 255
6.3.3 異步定時方式 257
6.4 總綫標準 258
習題 259
習題答案 263
第7 章 輸入/輸齣係統 268
大綱要求 268
考點與要點分析 268
核心考點 268
基礎要點 268
本章知識體係框架圖 269
知識點講解 269
7.1 I/O 係統基本概念 269
7.2 外部設備 272
7.2.1 I/O 設備分類 272
7.2.2 輸入設備 272
7.2.3 輸齣設備 273
7.3 I/O 接口（I/O 控製器） 274
7.3.1 I/O 接口基礎知識 274
7.3.2 I/O 接口的功能和基本結構 274
7.3.3 I/O 端口及其編址 276
7.4 I/O 方式 277
7.4.1 程序查詢方式 277
7.4.2 程序中斷方式 279
7.4.3 DMA 方式 283
習題 289
習題答案 295
第8 章 非統考高校知識點補充 304
8.1 浮點數的錶示範圍 304
8.2 浮點數的乘除法運算 307
附錄 310
附錄A 曆年真題分值、考點統計錶 310
附錄B 曆年真題考點索引錶 313
參考文獻 314

前言/序言

前 言“天勤計算機考研高分筆記係列”叢書簡介高分筆記係列書籍包括《數據結構高分筆記》《計算機組成原理高分筆記》《操作係統高分筆記》《計算機網絡高分筆記》等，是一套針對計算機考研的輔導書。它們於2010 年夏天誕生於一群考生之手，其寫作風格突齣錶現為：以考生的視角剖析知識難點；以通俗易懂的語言取代晦澀難懂的專業術語；以成功考生的親身經曆指引復習方嚮；以風趣幽默的筆觸緩解考研壓力。相信該叢書帶給考生的將是更高效、更明確、更輕鬆、更愉快的復習過程。
《2019 版計算機組成原理高分筆記》簡介2019 版修訂說明：本書嚴格按照去年最新的考研大綱改編，將大綱要求的部分以知識點為單位進行細分講解。
推薦教材一：《計算機組成原理》（第2 版），作者：唐朔飛。
推薦教材二：《計算機組成原理》（第4 版），作者：白中英。
1．總體風格本書包括以下4 個方麵的特色：
1）通俗易懂，用故事來幫助大傢理解考點、難點。
2）使用日常生活中的語言講解知識點，讓考生有一種與編者時時刻刻在交流的感覺。
3）對易混、易錯知識點進行深度總結。
4）最詳細的習題解析。
2．創作流程1）編者將前述兩本推薦教材全部通讀一遍，把握整體的寫作框架，同時將考生在教材中難以理解的句子標記齣來，然後在編寫每一章時，將標記的句子在高分筆記中進行詳細講解。
2）在學習本書前，編者給跨專業的考生講解瞭學習計算機組成原理所需要的輔助知識。
3）如果編者認為此知識點易考、易混淆，或者覺得此知識點需要藉助教材上沒有的知識點作為鋪墊，將會在知識點講解完後，做相應的知識點補充。
4）每編寫完一章，交給近10 名剛參加完研究生入學考試的同學進行勘誤，在勘誤的過程中，如果發現哪個知識點的講解不是很好，而勘誤者的講解方式可能比編者的更好，編者將根據反饋意見修改相關內容，以期精益求精。
5）初稿完成後，發放印刷版給正在準備考研的同學（10 位）試讀，根據他們的反饋意見再進行修改，最後成書。
參加本書編寫的人員有：周偉，王徵興，王徵勇，霍宇馳，孫肇博，董明昊，王輝，鄭華斌，王長仁，劉泱，劉桐，章露捷，劉建萍，劉炳瑞，劉菁，孫琪，施偉，金蒼宏，蔡明婉，吳雪霞，周政強，孫建興，周政斌，葉萍，孔蓓，張繼建，鬍素素，邱紀虎，率方傑，2019 版計算機組成原理高分筆記VIII李玉蘭，率秀頌。
3．閱讀建議編者建議考生針對計算機組成原理這門課，備考時按照大綱的知識點順序來閱讀相關教材，閱讀過程中對那些比較難理解的語句可以先做標記，然後帶著這些疑問閱讀本書，相信會收到更好的效果。
編 者

穿越數字洪流：計算機的骨骼與靈魂 在這信息爆炸、智能湧動的時代，我們享受著便捷與高效，但可曾停下腳步，探尋這背後驅動一切的精密機械？《計算機組成原理：高分秘籍》並非一本簡單的教科書，它是一次深入計算機世界內核的探索之旅，一次解構數字生命體骨骼與靈魂的深度剖析。它將帶領讀者，從最基礎的邏輯門電路齣發，層層剝繭，直至理解宏偉的中央處理器（CPU）如何執行億萬條指令，內存如何有序存儲海量數據，以及輸入輸齣設備如何與計算機大腦進行流暢的交流。 本書並非高高在上、晦澀難懂的理論堆砌，而是以清晰的脈絡、生動的講解，輔以大量精心設計的例題和習題，旨在讓每一位讀者，無論是初學者還是希望夯實基礎的進階者，都能在掌握計算機硬件工作原理的同時，提升解決實際問題的能力。它注重理論與實踐的結閤，幫助讀者理解抽象概念在具體硬件實現中的應用，從而建立起堅實的計算機科學基礎。 第一篇：數字世界的基石——邏輯與電路 計算機的一切運算和存儲都源於最基本的邏輯門電路。本書的開篇，將帶領你走進二值邏輯的世界，理解與門、或門、非門、異或門等基本邏輯關係，如同學習拼音一樣，這是構建復雜數字係統的基石。你將學習如何運用邏輯代數來簡化和優化邏輯電路，掌握組閤邏輯電路的設計方法，例如譯碼器、多路選擇器等，理解它們如何在信號的海洋中進行選擇和分配。 接著，我們將目光轉嚮時序邏輯電路。觸發器（Flip-Flop）的引入，標誌著存儲單元的誕生，它是構成寄存器、計數器乃至內存單元的核心。你將深入理解不同類型的觸發器（SR, JK, D, T），以及它們如何通過時鍾信號實現狀態的同步切換。在此基礎上，我們將學習如何設計計數器，它們在程序計數、定時器等方麵的應用；以及移位寄存器，它們在數據串行傳輸、數字信號處理中的作用。 本篇的精髓在於，它將抽象的“0”和“1”轉化為看得見、摸得著的硬件結構，讓你明白計算機是如何從最簡單的開關狀態，發展齣如今如此強大的計算能力的。每一個邏輯門，每一次狀態的翻轉，都蘊含著精密的設計與嚴謹的邏輯。 第二篇：信息處理的核心——運算器與控製器 有瞭邏輯電路的基石，我們便可以構建齣計算機的“大腦”——運算器和控製器。運算器是計算機執行算術和邏輯運算的實體。你將學習定點數的錶示方法（原碼、反碼、補碼）及其運算，理解溢齣是如何發生的，以及如何進行高效的乘除運算。浮點數的錶示和運算，將讓你理解計算機如何處理帶有小數的數值，並掌握其精度和範圍的限製。 本書將詳細剖析加法器、減法器、乘法器、除法器等基本運算單元的設計原理，以及如何將它們集成到一個完整的算術邏輯單元（ALU）中。你將瞭解到ALU如何根據控製信號執行各種指令，成為CPU的心髒。 而控製器，則是CPU的“指揮官”。它負責從內存中取齣指令，進行譯碼，並根據指令的要求，嚮運算器、存儲器以及其他部件發齣控製信號，協調它們的工作。你將學習指令的格式、指令的周期（取指令、指令譯碼、執行指令），以及硬布綫控製器和微程序控製器的設計思想。理解控製器的工作流程，就如同理解一個大型工廠的生産調度係統，每一個環節都至關重要，步調一緻纔能高效運轉。 本篇將讓你明白，CPU並非一個神秘的黑匣子，它的強大源於內部精巧的結構和高效的協同工作。掌握瞭運算器和控製器的原理，你就掌握瞭計算機執行指令的核心奧秘。 第三篇：數據存儲的宇宙——存儲器體係 數據是計算機的血液，而存儲器則是承載這些血液的廣闊宇宙。本書將係統地介紹計算機的存儲器層次結構，從速度最快、容量最小的寄存器，到速度較慢、容量巨大的外部存儲設備，層層遞進。 你將深入瞭解主存儲器（內存）的工作原理。學習隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的結構與特性，理解DRAM和SRAM的工作機製，以及它們在數據讀寫中的差異。我們將探討內存的地址綫和數據綫如何協同工作，以及如何構建大容量的內存係統。 高速緩存（Cache）作為CPU與主內存之間的“橋梁”，其重要性不言而喻。你將學習緩存的結構、工作原理，以及常用的緩存替換算法（如LRU）。理解緩存的命中率和未命中率對計算機性能的影響，將讓你明白為何計算機性能的提升離不開對存儲器訪問效率的優化。 外存儲器，如硬盤、固態硬盤（SSD）等，雖然訪問速度較慢，但提供瞭海量的數據存儲能力。我們將簡要介紹它們的工作原理和接口技術，讓你瞭解數據如何從外部持久化存儲到內存，再被CPU訪問。 本篇將為你揭示，計算機如何通過多級存儲器協同工作，在速度和容量之間取得平衡，以最高效的方式為CPU提供所需的數據。理解存儲器體係，是理解計算機整體性能的關鍵。 第四篇：連接世界的橋梁——輸入輸齣（I/O）係統 再強大的計算能力，也需要與外界進行交互。輸入輸齣（I/O）係統就是計算機連接外部世界的橋梁。本書將詳細講解I/O設備如何與CPU進行信息交換。 你將學習程序直接控製方式，理解CPU如何通過輪詢方式等待I/O設備完成操作，以及這種方式的效率局限。中斷方式的引入，將極大地提高I/O係統的效率，你將瞭解中斷的工作原理，中斷請求、中斷嚮量、中斷響應等過程，以及多中斷優先級的設計。 直接存儲器訪問（DMA）技術的齣現，是I/O係統的一次飛躍。你將學習DMA控製器如何繞過CPU，直接在主存和I/O設備之間進行數據傳輸，極大地解放瞭CPU，使其能夠專注於計算任務。 總綫作為連接CPU、內存和I/O設備的重要通道，其類型（如數據總綫、地址總綫、控製總綫）及其工作時序，也將得到詳細的闡述。理解總綫的通信機製，是理解整個計算機係統信息流動的關鍵。 本篇將讓你明白，輸入輸齣係統並非簡單的設備連接，而是一係列精巧的通信協議和控製機製的集閤，確保瞭計算機與外部世界能夠順暢、高效地進行信息交互。 第五篇：指令集的奧秘與性能的追求 指令集是CPU能夠理解和執行的命令集閤，是硬件和軟件之間的接口。本書將介紹兩種主要的指令集體係結構：復雜指令集計算機（CISC）和精簡指令集計算機（RISC）。你將瞭解它們的設計理念、優缺點，以及它們對計算機性能和設計復雜度的影響。 為瞭提升計算機的運行速度，各種性能優化技術應運而生。本書將深入探討流水綫技術，揭示如何通過將指令的執行過程分解為多個階段，並行處理不同指令的不同階段，從而顯著提高指令的吞吐量。你將學習流水綫衝突（結構衝突、數據衝突、控製衝突）的産生原因，以及各種解決衝突的方法（如流水綫預測、延遲槽）。 多處理技術，包括對稱多處理（SMP）和非對稱多處理（AMP），也將得到介紹，它們通過增加CPU數量來提升整體性能。 本篇將為你揭示，計算機設計者如何通過精巧的指令集設計和層齣不窮的性能優化技術，不斷突破計算機的處理速度極限，為我們帶來更強大的計算能力。 結語 《計算機組成原理：高分秘籍》不僅僅是一門課程，它更是一種思維方式，一種對數字世界底層運作機製的深刻理解。掌握瞭本書的內容，你將能夠： 透徹理解計算機硬件的工作原理：從最基礎的邏輯門到復雜的CPU，一切都將變得清晰明瞭。 建立堅實的計算機科學基礎：為後續學習操作係統、編譯原理、網絡等課程打下堅實的基礎。 提升解決實際問題的能力：能夠從硬件層麵分析和解決一些與計算機性能相關的問題。 培養嚴謹的科學思維：學習如何分解復雜問題，理解抽象概念，並將其應用於實踐。 翻開這本書，你將開啓一段激動人心的探索之旅，揭開計算機的神秘麵紗，真正理解我們每天賴以生存的數字世界的骨骼與靈魂。這不僅是對知識的渴求，更是對智能時代運行規律的深刻洞察。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計，可以說是一個雙刃劍。一方麵，它足夠“野”，不像某些教材的習題那樣隻是對概念的簡單復述，這裏的很多計算題都需要你真正動手推導一遍復雜的二進製補碼運算，或者現場設計一個簡化的指令譯碼器邏輯。我記得有一道關於虛擬內存分頁的題目，需要根據給定的物理地址和頁錶結構，反推齣進程的虛擬地址空間布局，那過程真是絞盡腦汁，感覺自己真正在和機器的內存結構搏鬥。但另一方麵，這些習題的參考答案或者說解析，簡直是少得可憐，或者乾脆缺失。你做完瞭，對完答案，卻不知道自己錯在哪裏，這種學習體驗是非常挫敗的。難道編寫者認為，隻要給齣瞭問題，讀者就應該能自行腦補齣全部的解題思路嗎？對於自學者來說，缺乏詳盡的步驟解析，這份厚重的習題集更像是高難度的挑戰，而不是有效的學習工具。

評分☆☆☆☆☆

我得承認，盡管外觀和編排上令人頭疼，但這本書的某些章節在深入剖析底層硬件機製方麵，確實展現齣瞭令人敬佩的深度。特彆是關於Cache一緻性協議的論述，作者沒有停留在概念層麵，而是詳細推導瞭MESI協議的每一種狀態轉換條件和觸發機製，這對於理解多處理器係統下的性能瓶頸至關重要。我花瞭一整個下午的時間，對照書中的時序圖，纔真正搞清楚瞭僞共享（False Sharing）是如何發生的，以及硬件層麵上是如何通過緩存行鎖定來規避這一問題的。這種“刨根問底”的敘述方式，對於那些追求極緻性能優化的工程師來說，是無價之寶。然而，這種深度也帶來瞭巨大的閱讀門檻，很多基礎薄弱的讀者可能會直接被這些復雜的並發控製細節勸退，因為它假設瞭讀者已經對操作係統和並行計算有著一定的先驗知識，在“循序漸進”這一點上，它做得遠遠不夠成熟。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版簡直是災難，初拿到手的時候，我就感覺像是被一本厚厚的、印刷質量堪憂的工業手冊砸瞭一下。那些密密麻麻的公式和圖錶，如果不是有著極強的毅力，恐怕一般人看上十分鍾就要放棄。我尤其想吐槽的是，那些邏輯門的圖例，綫條模糊不清，很多關鍵的細節都需要我拿著放大鏡纔能勉強辨認齣來，這對於需要清晰視覺輔助的計算機底層原理學習來說，簡直是緻命的缺陷。更彆提章節之間的跳轉邏輯瞭，有時候感覺作者像是把不同時期的學習筆記東拼西湊在一起，前一頁還在講流水綫優化，後一頁突然跳到瞭存儲器的地址映射，中間缺少瞭必要的過渡和鋪墊，搞得我像是在解一個沒有索引的謎題。如果不是因為手頭實在找不到其他更詳盡的參考資料，我真想立刻把它丟到一邊，轉投那些設計精良的電子版教材。希望未來的版本能在這方麵有所改進，畢竟內容再硬核，如果呈現方式讓人望而卻步，那它的價值也會大打摺扣。

評分☆☆☆☆☆

從一名對經典計算機體係結構非常著迷的愛好者的角度來看，這本書在某些曆史背景和設計哲學上的闡述，顯得有些陳舊和保守瞭。它似乎將主要的筆墨集中在瞭上世紀八九十年代的經典馮·諾依曼架構的優化上，比如各種分支預測技術和指令級並行（ILP）的早期實現。雖然這些是基石，但對於當前主流的、以超標量和亂序執行為核心的現代CPU設計，它涉及得相對膚淺。例如，對於像Intel的微操作（Micro-op）的解碼過程、或者現代GPU的SIMT架構的根本差異，這本書幾乎沒有觸及，或者隻是用瞭一兩頁非常概括性的語言帶過。這讓我感覺，這本書更像是一本紮實的“曆史教科書”，而不是一本反映“當下”計算機係統如何運行的實用指南。如果你想瞭解的是最新的芯片設計趨勢，這本書給你的指引可能偏離瞭方嚮，需要大量補充最新的期刊論文和技術白皮書。

評分☆☆☆☆☆

與其他流行的參考書相比，這本書在術語的一緻性上處理得非常令人睏惑。有時，作者似乎在同一個概念上使用瞭好幾種不同的術語來描述，比如“總綫仲裁”和“總綫控製”，在不同的章節中，它們的使用場景和側重點似乎有微妙的差彆，但作者沒有明確指齣這些術語之間的層級關係或側重點的不同。這對於一個初次接觸這門學科的旁觀者來說，極易造成概念混淆，我不得不經常在不同章節之間來迴翻找，試圖確定作者到底指的是哪一種具體的硬件協議。這種不嚴謹的語言習慣，極大地拖慢瞭我的閱讀速度，每次遇到一個不確定的縮寫或者術語，都必須停下來做額外的查證工作，這使得整體的學習流程被打斷得支離破碎。清晰、統一的術語錶和定義，對於這類高度技術性的書籍來說，是起碼的專業素養，這本書在這方麵確實有所欠缺。

評分☆☆☆☆☆

一般。？！！。，：？？。，，！！………！。。，，。。

評分☆☆☆☆☆

便宜好用，值得推薦買買買，同事都說好用。下次繼續買買買，哈哈哈…

評分☆☆☆☆☆

期末衝刺gogogogogo！！！！五星保佑我過吧過吧??

評分☆☆☆☆☆

快遞速度很快，包裝完好，整體不錯……

評分☆☆☆☆☆

物流很快，書也是正版，滿意

評分☆☆☆☆☆

這本書內容豐富，讀後受益匪淺

評分☆☆☆☆☆

行行行行行行行行行行行

評分☆☆☆☆☆

快遞速度很快，包裝完好，整體不錯……

評分☆☆☆☆☆

真#6