计算机组成原理与系统结构全面实验指南

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《计算机组成原理与系统结构实验教程》是一本专为西安唐都科教仪器开发有限责任公司的“计算机组成原理及系统结构教学实验系统”设计的实验指南。该教程旨在帮助学生深入了解计算机系统的运作机制,提升设计能力和创新思维。教程由八章构成,涵盖了系统认识、部件实验、计算机整机实验以及计算机体系结构设计等多个层面。 在第一章中,学生将通过感性认识和实验系统简介,建立起对计算机整体工作流程的理解。随后的四章深入探讨了计算机各个核心部件如处理器、存储器、输入输出设备等的工作原理和设计方法,让学生能够掌握这些部件的具体实现细节。 第六章和第七章则通过设计不同复杂程度的模型计算机,引导学生理解计算机各部件如何协同工作,以及如何设计一个完整的计算机系统。这部分内容不仅涉及硬件设计,还包括了输入输出系统的设计,为没有相关课程背景的学生提供了学习机会。 第八章专门聚焦于计算机体系结构的设计研究,教授先进的体系结构原理和设计策略,这对于理解现代计算机架构具有重要意义。教材强调了灵活性,允许教师根据学校的教学计划和特点进行定制,比如针对有经验的学生可以深入学习CPLD器件的应用,而初学者则可以从输入输出系统部分入门。 然而,作者也承认由于技术和知识更新迅速,教材可能存在不足之处,鼓励读者提出批评和建议。2003年7月出版时,本书已经展示了对计算机组成原理和系统结构的全面覆盖,是当时教学实践中的宝贵资源。 《计算机组成原理与系统结构实验教程》是一本实用且理论与实践相结合的教材,它不仅提供了丰富的实验项目,还注重培养学生的实际操作技能和理论素养,是学习计算机科学不可或缺的参考资料。
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目录 第1 章运算器......................................................................................................................................1 1.1 基本运算器实验.....................................................................................................................1 1.2 超前进位加法器设计实验.....................................................................................................6 1.3 阵列乘法器设计实验...........................................................................................................12 第2 章存储系统................................................................................................................................14 2.1 静态随机存储器实验...........................................................................................................14 2.2 Cache控制器设计实验.........................................................................................................18 第3 章控制器....................................................................................................................................23 3.1 时序发生器设计实验...........................................................................................................23 3.2 微程序控制器实验...............................................................................................................26 第4 章系统总线与总线接口............................................................................................................36 4.1 系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验.......................................................36 4.2 具有中断控制功能的总线接口实验...................................................................................41 4.3 具有DMA控制功能的总线接口实验..................................................................................43 第5 章模型计算机............................................................................................................................45 5.1 CPU与简单模型机设计实验...............................................................................................45 5.2 硬布线控制器模型机设计实验...........................................................................................53 5.3 复杂模型机设计实验...........................................................................................................57 第6 章输入输出系统........................................................................................................................71 6.1 带中断处理能力的模型机设计实验...................................................................................71 6.2 带DMA控制功能的模型机设计实验..................................................................................85 6.3 典型I/O接口8253 扩展设计实验.......................................................................................91 第7 章精简指令系统计算机............................................................................................................95 7.1 计算机的指令系统..................................................................................................................95 7.2 基于RISC技术的模型计算机设计实验................................................................................98 第8 章重叠处理机..........................................................................................................................103 8.1 重叠的基本原理和思想.....................................................................................................103 8.2 基于重叠技术的模型计算机设计实验.............................................................................105 第9 章流水线处理机........................................................................................................................ 114 9.1 流水线的原理及基本思想.................................................................................................114 9.2 基于流水技术的模型计算机设计实验.............................................................................