本书为“基于系统能力培养的计算机专业课程建设研究”项目规划教材，根据北京航空航天大学对计算机专业系统能力培养十二年改革成果编写而成。本课程的教学目标为：开发一个具有数十条指令规模且通过严格测试的功能型CPU。本书根据设计一台计算机的教学要求，重新梳理了课程体系，涉及传统意义上的数字逻辑、汇编语言和计算机组成3门课程的相关知识，包括计算机概述、数据表示与运算方法、计算机指令、单周期CPU、多周期CPU、流水线设计、存储层次、输入输出和MIPS微系统。本书通过CPU开发案例，引导读者学会“形式建模综合方法”、体会系统设计的思想精要。本书可作为本科计算机类专业计算机组成课程教材，也可供有关技术人员参考。
第1章 计算机概述
1.1 计算机的应用及其分类
1.2 计算机的基本硬件构成
1.2.1 输入输出设备
1.2.2 主存储器
1.2.3 中央处理器
1.3 计算机的层次结构
1.4 本章小结
思考题
第2章 数据表示与运算方法
2.1 常见进制及其转换
2.1.1 十进制
2.1.2 二进制
2.1.3 十六进制
2.2 字节、字等常用术语
2.3 二进制加法
2.4 整数的二进制表示方法
2.4.1 原码
2.4.2 补码
2.5 浮点数的二进制表示方法
2.6 补码的常见基本运算
2.6.1 负数的二进制补码表示
2.6.2 减法
2.6.3 符号扩展
2.6.4 比较
2.6.5 乘法
2.6.6 除法
2.7 本章小结
思考题
第3章 计算机指令
3.1 程序执行的基本原理
3.1.1 程序的全流程概述
3.1.2 主存储器
3.1.3 CPU
3.1.4 指令与指令集
3.1.5 示例程序执行过程解读
3.1.6 小结
3.2 计算器：一个综合案例
3.3 指令格式及其操作数
3.3.1 指令基本格式
3.3.2 第1类操作数：寄存器
3.3.3 第2类操作数：立即数
3.3.4 第3类操作数：主存单元
3.4 指令集与汇编程序
3.4.1 汇编程序基本结构
3.4.2 主存变量声明
3.4.3 读存储器
3.4.4 写存储器
3.4.5 寄存器加载立即数高位
3.4.6 算术运算
3.4.7 逻辑运算
3.4.8 分支指令与if-else、switch及循环结构
3.4.9 伪指令
3.4.10 移位指令
3.4.11 函数
3.4.12 空操作指令
……
第4章 单周期CPU
第5章 多周期CPU
第6章 流水线CPU
第7章 存储层次
第8章 输入输出
第9章 集成MIPS微系统
附录A MIPS-C指令集
附录B 开发工具及实验环境
参考文献
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