计算机组成原理与接口技术——基于MIPS架构
教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材、华中科技大学教学改革建设教材。网络资源处为本书PPT、相关资源等。

作者:左冬红

丛书名:高等学校电子信息类专业系列教材

定价:39元

印次:1-1

ISBN:9787302341024

出版日期:2014.08.01

印刷日期:2014.07.18

图书责编:盛东亮

图书分类:教材

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本书以MIPS微处理器为背景,全面阐述了计算机组成原理与接口技术。首先简要阐述了计算机系统的基本构成、结构模型、工作原理以及计算机系统的信息表示、存储和运算基础; 然后重点介绍了MIPS指令系统、汇编程序设计及其C语言常用语句的汇编指令实现方法,并介绍了一个基于简单MIPS指令集单周期微处理器的具体实现方法; 接着详细描述了计算机系统的存储系统组成以及分层组织管理机制,包括内存管理、Cache技术、虚拟存储器技术等; 并在简要介绍各类总线的基础上,详细地介绍了基于总线技术的常见接口设计技术,包括存储器接口、并行I/O接口、串行I/O接口,并详细介绍了接口设计中常用的中断技术、DMA技术以及通道技术; 最后介绍了计算机系统常用的人机接口设备及其工作原理,包括键盘、鼠标、显示器工作原理及其与计算机系统的接口原理。 全书介绍了两类计算机编程语言: 汇编语言和C语言。汇编语言有助于深刻理解计算机内部工作机制; C语言用于撰写各类接口驱动程序。本书通过对计算机系统结构及高级语言编程控制相关内容的论述,力求帮助读者建立从数字电路到计算机系统软、硬件协同工作的知识体系。本书适合作为计算机组成原理、微处理器及其接口技术等课程的教材,并可作为从事计算机应用技术的工程技术人员的参考用书。

左冬红,副教授(博士)。2007年毕业于华中科技大学电子与信息工程系,获博士学位。现任华中科技大学湖北省智能互联网技术重点实验室现代网络通信技术研究室教师。主要教学工作:教授课程:微机原理与接口技术(2001年至今),微机原理实验(2001年至今),数字电路技术(2011年至今),电子线路设计、测试与实验(2011年至今),硬件课程设计(2004年至今)承担或参与的教学改革研究:2010年承担华中科技大学校级教学改革项目 多核处理器与并行程序设计课程建设;2012年参与湖北省教学改革项目 电子技术课程群教学改革研究;2013承担华中科技大学校级教学改革项目 微处理器与接口技术教学改革研究发表的教学与科研论文数十篇,申请发明专利多项.

前言 随着计算机技术的发展,各类嵌入式微处理器层出不穷,而且功能越来越强大,这动摇了以Intel X86微处理器为背景的“计算机组成原理与接口技术”作为信息学科基础课的根基。这是由于“计算机组成原理与接口技术”以Intel X86体系架构中8086为主要教学内容,已经滞后于时代需求。一方面,随着计算机技术的发展,仅介绍8086以及基于扩展ISA总线的825x系列简单接口设计已经非常落后; 另一方面,以往教学内容注重介绍芯片使用,且内容的组织方式与课程体系中相关课程的联系不够紧密,不符合专业基础课教学要求。因此,课程改革势在必行,近年来国内很多高校都在对这门课程进行改革。 在调研国内外计算机组成原理以及接口技术相关课程教学内容组织以及教材建设的基础上,结合目前教育部计算机教学指导委员会提出的增强学生系统能力培养的目标,并根据目前国内大学计算机类课程教学改革需要,编写了此书。本书力求帮助读者建立从数字电路到计算机系统软、硬件协同工作的知识体系。本书以MIPS微处理器为背景,采用FPGA作为试验基础平台,一方面通过增加C语言典型数据类型以及常用语句在汇编语言级别的实现,增强计算机原理课程与高级程序设计语言课程之间的联系,更好地达到培养学生理解计算机软件工作原理的目标; 另一方面通过增加简单指令集微处理器设计的相关内容,增强计算机原理课程与数字逻辑电路设计课程之间的联系,以便学生更好地理解计算机硬件的基本工作原理,并在此基础上以Xilinx FPGA MicroBlaze软核微处理器为核心,辅以各类IP软核帮助读者学会构建功能复杂的计算机系统。 本书共分为9章: ...

目录
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第1章计算机系统基础

1.1计算机发展简史

1.2计算机系统构成

1.3计算机工作原理

1.4计算机结构模型

1.5计算机中的信息表示

1.5.1数制及其互换

1.5.2整数的表示

1.5.3小数的表示

1.5.4数的存储

1.5.5字符的表示

1.6计算机运算基础

1.6.1无符号数运算

1.6.2符号数运算

1.6.3浮点数运算

1.7C语言数据类型的含义

思考与练习

第2章汇编语言

2.1计算机语言

2.2计算机指令

2.3汇编指令概述

2.4操作数类型

2.4.1寄存器操作数

2.4.2存储器操作数

2.4.3立即数

2.5MIPS指令编码

2.5.1R型指令

2.5.2I型指令

2.5.3J型指令

2.6常用MIPS汇编指令

2.6.1数据传送指令

2.6.2算术运算指令

2.6.3逻辑运算指令

2.6.4程序控制类指令

2.7子程序实现原理

2.7.1子程序相关指令

2.7.2栈

2.7.3子程序的嵌套调用

2.7.4程序的内存映像

2.8字符数据处理

2.9寻址原理

2.9.1操作数寻址

2.9.2指令寻址

2.10编译、汇编、链接、装载过程

2.10.1编译

2.10.2汇编

2.10.3链接

2.10.4装载

2.11汇编程序设计

2.11.1伪指令

2.11.2宏... 查看详情

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