Жмакин А.А., Архитектура ЭВМ (+ CD-ROM)
серия: Учебная литература для вузов
БХВ-Петербург, 2010 г., 352 стр., 978-5-9775-0550-5 , 240*170*20 мм., тираж: 1500, 2-е переработанное и дополненное
Наличие в интернет-магазинах
Описание книги
Пособие объединяет в одном издании теоретическую часть одноименной дисциплины и лабораторный практикум. Рассмотрены базовые вопросы организации ЭВМ: функциональная организация ЭВМ, системы команд и командный цикл. Большое внимание уделено арифметическим основам ЭВМ, принципам построения различных устройств и их взаимодействию. Обсуждаются вопросы построения микропроцессорных систем. Во втором издании лабораторный практикум дополнен программными моделями арифметико-логического устройства, представленными, наряду с программной моделью ЭВМ, на прилагаемом компакт-диске. Кроме того, пособие содержит материалы для выполнения курсового проектирования. Для студентов и преподавателей технических вузов.
Купить эту книгу можно в интернет-магазинах
- 360 руб.
- 360 руб.
Страница товара выбранного интернет-магазина откроется в новом табе
Скачать, но не бесплатно эту книгу можно в интернет-магазинах
- 207 руб.
Читать онлайн
Доступен для чтения фрагмент книги
Поделиться ссылкой на книгу
Содержание книги
Предисловие 1
ЧАСТЬ I. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭВМ 3
Глава 1. Начальные сведения об ЭВМ 5
1.1. История развития вычислительной техники 5
1.2. Цифровые и аналоговые вычислительные
машины 7
1.3. Варианты классификации ЭВМ 8
1.4. Классическая архитектура ЭВМ 12
1.5. Иерархическое описание ЭВМ 13
Глава 2. Функциональная организация ЭВМ 16
2.1. Командный цикл процессора 16
2.2. Система команд процессора 18
2.2.1. Форматы команд 18
2.2.2. Способы адресации 20
2.2.3. Система операций 21
Глава 3. Арифметические основы ЭВМ 23
3.1. Системы счисления 24
3.2. Представление чисел в различных системах
счисления 27
3.2.1. Перевод целых чисел из одной системы
счисления в другую 27
Преобразование Zp ? Z1 ? Zq 27
Преобразование Zp ? Zw ? Zq 28
3.2.2. Перевод дробных чисел из одной системы
счисления в другую 31
3.2.3. Перевод чисел между системами счисления 2
? 8 ? 16 34
3.2.4. Понятие экономичности системы счисления
36
3.3. Представление информации в ЭВМ. Прямой код
38
3.4. Алгебраическое сложение/вычитание в прямом
коде 39
3.5. Обратный код и выполнение алгебраического
сложения в нем 41
3.5.1. Алгебраическое сложение в обратном коде
42
3.6. Дополнительный код и арифметические
операции в нем 47
3.6.1. Алгебраическое сложение в дополнительном
коде 48
3.6.2. Модифицированные обратный и
дополнительный коды 52
3.7. Алгоритмы алгебраического сложения в
обратном и дополнительном коде 52
3.8. Алгоритмы умножения 54
3.8.1. Умножение в дополнительном коде 56
3.8.2. Методы ускорения умножения 56
3.9. Алгоритмы деления 60
3.9.1. Деление без восстановления остатка 62
3.10. Арифметические операции с числами,
представленными в формате с плавающей запятой
62
3.10.1. Сложение и вычитание 64
3.10.2. Умножение и деление 68
3.11. Арифметические операции над десятичными
числами 68
3.11.1. Кодирование десятичных чисел 68
3.11.2. Арифметические операции над
десятичными числами 70
3.12. Машинная арифметика в остаточных классах
73
3.12.1. Представление чисел в системе остаточных
классов 74
3.12.2. Арифметические операции с
положительными числами 75
3.12.3. Арифметические операции с
отрицательными числами 78
Глава 4. Организация устройств ЭВМ 79
4.1. Принцип микропрограммного управления 79
4.2. Концепция операционного и управляющего
автоматов 80
4.3. Операционный автомат 81
4.3.1. Пример проектирования операционного
автомата АЛУ 82
Определение форматов данных 82
Разработка алгоритма деления 83
Разработка структуры операционного автомата 85
4.4. Управляющий автомат 89
4.4.1. Управляющий автомат с "жесткой" логикой
89
Пример проектирования УАЖЛ 90
4.4.2. Управляющий автомат с программируемой
логикой 97
Принципы организации 97
Адресация микрокоманд 99
Кодирование микроопераций 104
Пример проектирования УАПЛ 107
Глава 5. Организация памяти в ЭВМ 116
5.1. Концепция многоуровневой памяти 116
5.2. Сверхоперативная память 118
5.2.1. СОЗУ с прямым доступом 119
5.2.2. СОЗУ с ассоциативным доступом 119
5.3. Виртуальная память 127
5.3.1. Алгоритмы замещения 128
5.3.2. Сегментная организация памяти 130
ЧАСТЬ II. АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
СИСТЕМ 131
Глава 6. Базовая архитектура микропроцессорной
системы 137
6.1. Процессорный модуль 138
6.1.1. Внутренняя структура микропроцессора 138
6.1.2. Командный и машинный циклы
микропроцессора 140
6.1.3. Реализация процессорных модулей и состав
линий системного интерфейса 142
6.2. Машина пользователя и система команд 144
6.2.1. Распределение адресного пространства 145
6.2.2. Система команд i8086 147
6.3. Функционирование основных подсистем МПС
148
6.3.1. Оперативная память 150
Диспетчер памяти 150
6.3.2. Ввод/вывод 151
Параллельный обмен 151
Последовательный обмен 156
6.3.3. Прерывания 158
Обнаружение изменения состояния внешней среды
160
Идентификация источника прерывания 161
Приоритет запросов 161
Приоритет программ 162
Обработка прерывания 162
6.3.4. Прямой доступ в память 165
Глава 7. Эволюция архитектур микропроцессоров и
микроЭВМ 167
7.1. Защищенный режим и организация памяти 168
7.1.1. Сегментная организация памяти 168
7.1.2. Страничная организация памяти 173
7.1.3. Защита памяти 177
Защита памяти на уровне сегментов 177
Защита доступа к данным 179
Защита сегментов кода 180
Защита памяти на уровне страниц 181
7.2. Мультизадачность 183
7.2.1. Сегмент состояния задачи 183
7.2.2. Переключение задачи 187
7.3. Прерывания и особые случаи 189
7.3.1. Дескрипторная таблица прерываний 193
7.3.2. Учет уровня привилегий 195
7.3.3. Код ошибки 195
7.3.4. Описание особых случаев 196
7.4. Средства отладки 200
7.4.1. Регистры отладки 202
Регистрация нескольких особых случаев 206
7.5. Увеличение быстродействия процессора 206
7.5.1. Конвейеры 208
7.5.2. Динамический параллелизм 211
7.5.3. VLIW-архитектура 215
Выводы 217
7.6. Однокристальные микроЭВМ 218
ЧАСТЬ III. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ И
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 225
Глава 8. Описание программных моделей АЛУ 229
8.1. Программная модель ALU-1 229
8.1.1. Операционный автомат ALU-1 230
8.1.2. Управляющий автомат с программируемой
логикой 239
8.2. Программная модель ALU-R 244
8.2.1. Операционный автомат ALU-R 245
8.2.2. Управляющий автомат ALU-R 250
Глава 9. Описание архитектуры учебной ЭВМ 255
9.1. Структура ЭВМ 255
9.2. Представление данных в модели 258
9.3. Система команд 258
9.3.1. Форматы команд 258
9.3.2. Способы адресации 259
9.3.3. Система операций 260
9.4. Состояния и режимы работы ЭВМ 260
9.5. Интерфейс пользователя 261
9.5.1. Окна основных обозревателей системы 263
Окно Процессор 263
Окно Память 264
Окно Текст программы 265
Окно Программа 267
Окно Микрокомандный уровень 268
Окно Кэш-память 269
9.6. Внешние устройства 269
9.6.1. Контроллер клавиатуры 270
9.6.2. Дисплей 273
9.6.3. Блок таймеров 275
9.6.4. Тоногенератор 277
9.7. Подсистема прерываний 278
9.8. Программная модель кэш-памяти 280
9.9. Вспомогательные таблицы 283
Глава 10. Лабораторные работы 288
10.1. Лабораторная работа № 1. Разработка
алгоритма и микропрограммы арифметической
операции 289
10.1.1. Арифметические операции сложения и
вычитания 289
10.1.2. Задания повышенной сложности 290
10.1.3. Порядок выполнения заданий 291
10.1.4. Содержание отчета 292
10.1.5. Контрольные вопросы 292
10.2. Лабораторная работа № 2.
Программирование управляющего автомата 293
10.2.1. Порядок выполнения заданий при работе с
программной моделью ALU-1 293
10.2.2. Содержание отчета при работе с
программной моделью ALU-1 293
10.2.3. Порядок выполнения заданий при работе с
программной моделью ALU-R 294
10.2.4. Содержание отчета при работе с
программной моделью ALU-R 294
10.3. Лабораторная работа № 3. Архитектура ЭВМ
и система команд 295
10.3.1. Общие положения 295
10.3.2. Пример 296
10.3.3. Задание 296
10.3.4. Содержание отчета 297
10.3.5. Контрольные вопросы 297
10.4. Лабораторная работа № 4.
Программирование разветвляющегося процесса 298
10.4.1. Пример 298
10.4.2. Задание 300
10.4.3. Содержание отчета 302
10.4.4. Контрольные вопросы 302
10.5. Лабораторная работа № 5.
Программирование цикла с переадресацией 303
10.5.1. Пример 303
10.5.2. Задание 305
10.5.3. Содержание отчета 306
10.5.4. Контрольные вопросы 306
10.6. Лабораторная работа № 6. Подпрограммы и
стек 306
10.6.1. Пример 308
10.6.2. Задание 310
10.6.3. Содержание отчета 310
10.6.4. Контрольные вопросы 311
10.7. Лабораторная работа № 7. Командный цикл
процессора 311
10.7.1. Задание 1 311
10.7.2. Задание 2 311
10.7.3. Контрольные вопросы 313
10.8. Лабораторная работа № 8.
Программирование внешних устройств 313
10.8.1. Задание 314
10.8.2. Задания повышенной сложности 316
10.8.3. Порядок выполнения работы 317
10.8.4. Содержание отчета 317
10.8.5. Контрольные вопросы 317
10.9. Лабораторная работа № 9. Принципы работы
кэш-памяти 317
10.9.1. Задание 318
10.9.2. Порядок выполнения работы 319
10.9.3. Содержание отчета 319
10.9.4. Контрольные вопросы 319
10.10. Лабораторная работа № 10. Алгоритмы
замещения строк кэш-памяти 320
10.10.1. Задание 320
10.10.2. Порядок выполнения работы 320
10.10.3. Содержание отчета 321
10.10.4. Контрольные вопросы 321
Глава 11. Курсовая работа 323
11.1. Цель и содержание работы 323
11.2. Задания 323
11.3. Этапы выполнения работы 326
11.4. Содержание пояснительной записки 328
ПРИЛОЖЕНИЯ 331
Приложение 1. Список сокращений, используемых в
тексте 333
Приложение 2. Описание компакт-диска 335
Литература 339
Предметный указатель 341
ЧАСТЬ I. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭВМ 3
Глава 1. Начальные сведения об ЭВМ 5
1.1. История развития вычислительной техники 5
1.2. Цифровые и аналоговые вычислительные
машины 7
1.3. Варианты классификации ЭВМ 8
1.4. Классическая архитектура ЭВМ 12
1.5. Иерархическое описание ЭВМ 13
Глава 2. Функциональная организация ЭВМ 16
2.1. Командный цикл процессора 16
2.2. Система команд процессора 18
2.2.1. Форматы команд 18
2.2.2. Способы адресации 20
2.2.3. Система операций 21
Глава 3. Арифметические основы ЭВМ 23
3.1. Системы счисления 24
3.2. Представление чисел в различных системах
счисления 27
3.2.1. Перевод целых чисел из одной системы
счисления в другую 27
Преобразование Zp ? Z1 ? Zq 27
Преобразование Zp ? Zw ? Zq 28
3.2.2. Перевод дробных чисел из одной системы
счисления в другую 31
3.2.3. Перевод чисел между системами счисления 2
? 8 ? 16 34
3.2.4. Понятие экономичности системы счисления
36
3.3. Представление информации в ЭВМ. Прямой код
38
3.4. Алгебраическое сложение/вычитание в прямом
коде 39
3.5. Обратный код и выполнение алгебраического
сложения в нем 41
3.5.1. Алгебраическое сложение в обратном коде
42
3.6. Дополнительный код и арифметические
операции в нем 47
3.6.1. Алгебраическое сложение в дополнительном
коде 48
3.6.2. Модифицированные обратный и
дополнительный коды 52
3.7. Алгоритмы алгебраического сложения в
обратном и дополнительном коде 52
3.8. Алгоритмы умножения 54
3.8.1. Умножение в дополнительном коде 56
3.8.2. Методы ускорения умножения 56
3.9. Алгоритмы деления 60
3.9.1. Деление без восстановления остатка 62
3.10. Арифметические операции с числами,
представленными в формате с плавающей запятой
62
3.10.1. Сложение и вычитание 64
3.10.2. Умножение и деление 68
3.11. Арифметические операции над десятичными
числами 68
3.11.1. Кодирование десятичных чисел 68
3.11.2. Арифметические операции над
десятичными числами 70
3.12. Машинная арифметика в остаточных классах
73
3.12.1. Представление чисел в системе остаточных
классов 74
3.12.2. Арифметические операции с
положительными числами 75
3.12.3. Арифметические операции с
отрицательными числами 78
Глава 4. Организация устройств ЭВМ 79
4.1. Принцип микропрограммного управления 79
4.2. Концепция операционного и управляющего
автоматов 80
4.3. Операционный автомат 81
4.3.1. Пример проектирования операционного
автомата АЛУ 82
Определение форматов данных 82
Разработка алгоритма деления 83
Разработка структуры операционного автомата 85
4.4. Управляющий автомат 89
4.4.1. Управляющий автомат с "жесткой" логикой
89
Пример проектирования УАЖЛ 90
4.4.2. Управляющий автомат с программируемой
логикой 97
Принципы организации 97
Адресация микрокоманд 99
Кодирование микроопераций 104
Пример проектирования УАПЛ 107
Глава 5. Организация памяти в ЭВМ 116
5.1. Концепция многоуровневой памяти 116
5.2. Сверхоперативная память 118
5.2.1. СОЗУ с прямым доступом 119
5.2.2. СОЗУ с ассоциативным доступом 119
5.3. Виртуальная память 127
5.3.1. Алгоритмы замещения 128
5.3.2. Сегментная организация памяти 130
ЧАСТЬ II. АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
СИСТЕМ 131
Глава 6. Базовая архитектура микропроцессорной
системы 137
6.1. Процессорный модуль 138
6.1.1. Внутренняя структура микропроцессора 138
6.1.2. Командный и машинный циклы
микропроцессора 140
6.1.3. Реализация процессорных модулей и состав
линий системного интерфейса 142
6.2. Машина пользователя и система команд 144
6.2.1. Распределение адресного пространства 145
6.2.2. Система команд i8086 147
6.3. Функционирование основных подсистем МПС
148
6.3.1. Оперативная память 150
Диспетчер памяти 150
6.3.2. Ввод/вывод 151
Параллельный обмен 151
Последовательный обмен 156
6.3.3. Прерывания 158
Обнаружение изменения состояния внешней среды
160
Идентификация источника прерывания 161
Приоритет запросов 161
Приоритет программ 162
Обработка прерывания 162
6.3.4. Прямой доступ в память 165
Глава 7. Эволюция архитектур микропроцессоров и
микроЭВМ 167
7.1. Защищенный режим и организация памяти 168
7.1.1. Сегментная организация памяти 168
7.1.2. Страничная организация памяти 173
7.1.3. Защита памяти 177
Защита памяти на уровне сегментов 177
Защита доступа к данным 179
Защита сегментов кода 180
Защита памяти на уровне страниц 181
7.2. Мультизадачность 183
7.2.1. Сегмент состояния задачи 183
7.2.2. Переключение задачи 187
7.3. Прерывания и особые случаи 189
7.3.1. Дескрипторная таблица прерываний 193
7.3.2. Учет уровня привилегий 195
7.3.3. Код ошибки 195
7.3.4. Описание особых случаев 196
7.4. Средства отладки 200
7.4.1. Регистры отладки 202
Регистрация нескольких особых случаев 206
7.5. Увеличение быстродействия процессора 206
7.5.1. Конвейеры 208
7.5.2. Динамический параллелизм 211
7.5.3. VLIW-архитектура 215
Выводы 217
7.6. Однокристальные микроЭВМ 218
ЧАСТЬ III. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ И
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 225
Глава 8. Описание программных моделей АЛУ 229
8.1. Программная модель ALU-1 229
8.1.1. Операционный автомат ALU-1 230
8.1.2. Управляющий автомат с программируемой
логикой 239
8.2. Программная модель ALU-R 244
8.2.1. Операционный автомат ALU-R 245
8.2.2. Управляющий автомат ALU-R 250
Глава 9. Описание архитектуры учебной ЭВМ 255
9.1. Структура ЭВМ 255
9.2. Представление данных в модели 258
9.3. Система команд 258
9.3.1. Форматы команд 258
9.3.2. Способы адресации 259
9.3.3. Система операций 260
9.4. Состояния и режимы работы ЭВМ 260
9.5. Интерфейс пользователя 261
9.5.1. Окна основных обозревателей системы 263
Окно Процессор 263
Окно Память 264
Окно Текст программы 265
Окно Программа 267
Окно Микрокомандный уровень 268
Окно Кэш-память 269
9.6. Внешние устройства 269
9.6.1. Контроллер клавиатуры 270
9.6.2. Дисплей 273
9.6.3. Блок таймеров 275
9.6.4. Тоногенератор 277
9.7. Подсистема прерываний 278
9.8. Программная модель кэш-памяти 280
9.9. Вспомогательные таблицы 283
Глава 10. Лабораторные работы 288
10.1. Лабораторная работа № 1. Разработка
алгоритма и микропрограммы арифметической
операции 289
10.1.1. Арифметические операции сложения и
вычитания 289
10.1.2. Задания повышенной сложности 290
10.1.3. Порядок выполнения заданий 291
10.1.4. Содержание отчета 292
10.1.5. Контрольные вопросы 292
10.2. Лабораторная работа № 2.
Программирование управляющего автомата 293
10.2.1. Порядок выполнения заданий при работе с
программной моделью ALU-1 293
10.2.2. Содержание отчета при работе с
программной моделью ALU-1 293
10.2.3. Порядок выполнения заданий при работе с
программной моделью ALU-R 294
10.2.4. Содержание отчета при работе с
программной моделью ALU-R 294
10.3. Лабораторная работа № 3. Архитектура ЭВМ
и система команд 295
10.3.1. Общие положения 295
10.3.2. Пример 296
10.3.3. Задание 296
10.3.4. Содержание отчета 297
10.3.5. Контрольные вопросы 297
10.4. Лабораторная работа № 4.
Программирование разветвляющегося процесса 298
10.4.1. Пример 298
10.4.2. Задание 300
10.4.3. Содержание отчета 302
10.4.4. Контрольные вопросы 302
10.5. Лабораторная работа № 5.
Программирование цикла с переадресацией 303
10.5.1. Пример 303
10.5.2. Задание 305
10.5.3. Содержание отчета 306
10.5.4. Контрольные вопросы 306
10.6. Лабораторная работа № 6. Подпрограммы и
стек 306
10.6.1. Пример 308
10.6.2. Задание 310
10.6.3. Содержание отчета 310
10.6.4. Контрольные вопросы 311
10.7. Лабораторная работа № 7. Командный цикл
процессора 311
10.7.1. Задание 1 311
10.7.2. Задание 2 311
10.7.3. Контрольные вопросы 313
10.8. Лабораторная работа № 8.
Программирование внешних устройств 313
10.8.1. Задание 314
10.8.2. Задания повышенной сложности 316
10.8.3. Порядок выполнения работы 317
10.8.4. Содержание отчета 317
10.8.5. Контрольные вопросы 317
10.9. Лабораторная работа № 9. Принципы работы
кэш-памяти 317
10.9.1. Задание 318
10.9.2. Порядок выполнения работы 319
10.9.3. Содержание отчета 319
10.9.4. Контрольные вопросы 319
10.10. Лабораторная работа № 10. Алгоритмы
замещения строк кэш-памяти 320
10.10.1. Задание 320
10.10.2. Порядок выполнения работы 320
10.10.3. Содержание отчета 321
10.10.4. Контрольные вопросы 321
Глава 11. Курсовая работа 323
11.1. Цель и содержание работы 323
11.2. Задания 323
11.3. Этапы выполнения работы 326
11.4. Содержание пояснительной записки 328
ПРИЛОЖЕНИЯ 331
Приложение 1. Список сокращений, используемых в
тексте 333
Приложение 2. Описание компакт-диска 335
Литература 339
Предметный указатель 341
Об авторе
Отзывы
!!! [21 May 2013]
Хорошая книга для изучения основ работы ЭВМ. Однако на фундаментальный курс не тянет. Основное достоинство книги - CD-диск с разработанными лабораторными работами. Книга с диском хороша для самостоятельного изучения основ функционирования ЭВМ
Очень хорошая книга [17 February 2011]
Книга выгодно отличается от известных зарубежных по аналогичной дисциплине основательностью, наличием потрясающего практикума из лабораторных работ и курсового проекта. Чувствуются лучшие традиции советской научно-инженерной школы. Программа-эмулятор учебной ЭВМ также превосходит аналогичные бесплатные разработки, такие как Easy68k, простотой и одновременно реалистичностью представления структуры и функционирования процессора и взаимодействия с внешними устройствами.
Возможно автор (как и любой другой) несколько субъективно расставил акценты на некоторых аспектах курса, уделив меньшее внимание другим, но в сочетании с одной из западных (например Э.Таненбаума), книга просто бесценна для преподавателей и изучающих данный курс.
Возможно автор (как и любой другой) несколько субъективно расставил акценты на некоторых аспектах курса, уделив меньшее внимание другим, но в сочетании с одной из западных (например Э.Таненбаума), книга просто бесценна для преподавателей и изучающих данный курс.
Последние поступления в рубрике "Тематика определяется"
 |
Ритуальный оракул Магия зеркал, 53 карты + инструкция
Представляем вам новую профессиональную колоду Любови Никифоровой (Отилы), являющуюся продолжением ранее изданной и уже популярной колоды «Ритуальный Оракул». В ней вы познакомитесь с азами работы с зеркалами, видами магических воздействий и способами их снятия.... |
|
Оракул Норн. Нити судьбы, 45 карт+инструкция
Оракул Норн: нити судьбы - действительно уникальная колода. Предсказывать будущее или узнавать обстоятельства прошлого и настоящего помогают Боги, Богини и герои Древней Скандинавии. Они дают подробное описание грядущих событий, которое напрямую зависит не только от обстоятельств, но и от характера человека, который хочет узнать свое будущее.... |
|
Оракул Вселенской любви Ангелов, 72 карты + инструкция
Оракул Вселенских Ангелов — это уникальная колода карт, созданная для тех, кто ищет направление и поддержку в области любви и добра от духовного мира Ангелов. Колода состоит из 72 карт, на каждой из которых изображен Ангел.... |
Если Вы задавались вопросами "где найти книгу в интернете?", "где купить книгу?" и "в каком книжном интернет-магазине нужная книга стоит дешевле?", то наш сайт именно для Вас. На сайте книжной поисковой системы Книгопоиск Вы можете узнать наличие книги Жмакин А.А., Архитектура ЭВМ (+ CD-ROM) в интернет-магазинах. Также Вы можете перейти на страницу понравившегося интернет-магазина и купить книгу на сайте магазина. Учтите, что стоимость товара и его наличие в нашей поисковой системе и на сайте интернет-магазина книг может отличаться, в виду задержки обновления информации.
