Учебник. — СПб.:БХВ-Петербург, 2010. — 240 с.: ил.
ISBN 978-5-9775-0575-8 В учебнике рассмотрена архитектура компьютера на уровне системы команд и адресов. Изложение опирается на минимальное понимание работы "железа" и операционных систем, от читателя требуется лишь знание четырех действий арифметики. Описаны представление данных, диапазон и точность, системы счисления, коды чисел, разновидности команд передачи управления, структура циклов, методы организации переменных адресов. Подробно рассмотрены структура подпрограмм, организация вызова и возврата, методы передачи параметров и сохранения регистров и соответствующие им команды. Описаны конвейер команд и связанные с ним проблемы. Представлены современные направления развития архитектур: RISC- и CISC-процессоры, архитектуры со словом сверхбольшой длины. Содержимое книги:
Представление данных в компьютере
Системы счисления
— P-ичная система счисления
— Правило перевода из одной системы счисления в другую (Целые; Числа, меньшие единицы; Общее правило перевода)
— Двоичная и вспомогательные системы (Примеры перевода из двоичной системы, Примеры перевода в двоичную систему)
— Другие системы счисления
Представление двоичных чисел
— Целые (Беззнаковые числа, Прямой код, Обратный код, Дополнительный код, Смещенный код)
— Дробные числа (Числа с фиксированной точкой, Числа с плавающей точкой)
— Диапазон и точность (Максимальное и минимальное числа, Абсолютная погрешность, Относительная погрешность)
Представление текстов
— Кодирование символов
— Кодирование десятичных чисел
— Битовые строки
Компьютерные вычисления
Операции с битовыми строками
— Логические сдвиги
— Операции математической логики
— Маски
Арифметика целых
— Операции с беззнаковыми числами
— Сложение и вычитание целых в прямом коде. Сравнение и признаки результата
— Сложение и вычитание в дополнительном коде
— Умножение и деление целых чисел
— Арифметический сдвиг
Арифметика с плавающей точкой
— Сложение и вычитание
— Умножение
— Деление
— Квадратный корень
Десятичная арифметика
Команды арифметико-логического типа и адресация
Принципиальная схема компьютера
— Компьютер в целом
— Память (Ячейка, Команда, Локальная операция)
— Процессор
Основные этапы выполнения команды арифметического типа
— Трехадресная машина
— Двухадресные машины (Двухадресные машины первого типа, Двухадресные машины второго типа)
— Одноадресные машины
— Сравнение машин разной адресности
Машины с регистрами общего назначения
— Система команд фиксированной длины
— Система команд разной длины. Байтовая память
Косвенные, непосредственные и относительные адреса
— Косвенный адрес
— Непосредственный адрес
— Использование регистрового и непосредственного адресов для формирования адресов памяти
— Относительный адрес
Пересылки
— Обмен с внешней памятью
Команды передачи управления и циклы
Переходы
— Разветвления в алгоритмах и программах
— Безусловные переходы
— Условные переходы. Признаки результата
— Безусловные и условные переходы по смещению
Циклы
— Классификация циклов (Цикл с заданным числом повторений, Цикл итерационного типа, Цикл смешанного типа, Кратный цикл)
— Переадресация (Переадресация с помощью констант, восстановление; Косвенные адреса; Автоинкремент/декремент; Стек; Индексный регистр)
— Сложные команды управления циклом (Команда управления + продвижение индекса; Команда управления + счетчик; Команда управления + индексирование + счетчик)
Подпрограммы и ввод/вывод
Подпрограммы
— Схема взаимодействия ПП с главной программой
— Вызов ПП и возврат (Засылка в ПП команды возврата, Сохранение адреса возврата в регистре, Использование стека)
— Передача параметров (Стандартные ячейки или регистры, Передача параметров через косвенный адрес, Передача параметров через стек)
— Сохранение регистров (Сохранение регистров в стеке)
— Настройка по месту
Операции ввода/вывода
— Программно управляемый ввод/вывод
— Ввод/вывод по прерываниям (Прерывания, Обработчик прерывания и контроллер)
— Прямой доступ к памяти
Параллельность работы и иерархия памяти
Основные идеи
— Иерархия памяти. Идея
— Параллельность работы. Идея
— Технология взаимодействия уровней памяти
Виртуальная память
— Диск
— Страничная организация памяти (Анализ страничной организации, Буфер быстрого преобразования адреса)
— Сегментная организация
— Выводы по использованию виртуальной памяти
Кэш-память
— Кэш прямого отображения (Чтение из кэша, Запись в кэш, Секторированный кэш)
— Ассоциативный кэш
— Множественно-ассоциативный кэш
Организация процессора
Конвейер команд
— Организация конвейера
— Задержки конвейера (Задержка работы устройств, Конфликты по ресурсам, Явный конфликт по данным, Скрытые конфликты по данным)
— Передача управления (Безусловный переход, Условный переход)
Основные направления развития систем команд
— RISC-процессоры
— CISC-процессоры (Суперконвейер, Суперскалярный конвейер, RISC-ядро)
— Архитектуры с командным словом сверхбольшой длины
Список литературы
Предметный указатель
ISBN 978-5-9775-0575-8 В учебнике рассмотрена архитектура компьютера на уровне системы команд и адресов. Изложение опирается на минимальное понимание работы "железа" и операционных систем, от читателя требуется лишь знание четырех действий арифметики. Описаны представление данных, диапазон и точность, системы счисления, коды чисел, разновидности команд передачи управления, структура циклов, методы организации переменных адресов. Подробно рассмотрены структура подпрограмм, организация вызова и возврата, методы передачи параметров и сохранения регистров и соответствующие им команды. Описаны конвейер команд и связанные с ним проблемы. Представлены современные направления развития архитектур: RISC- и CISC-процессоры, архитектуры со словом сверхбольшой длины. Содержимое книги:
Представление данных в компьютере
Системы счисления
— P-ичная система счисления
— Правило перевода из одной системы счисления в другую (Целые; Числа, меньшие единицы; Общее правило перевода)
— Двоичная и вспомогательные системы (Примеры перевода из двоичной системы, Примеры перевода в двоичную систему)
— Другие системы счисления
Представление двоичных чисел
— Целые (Беззнаковые числа, Прямой код, Обратный код, Дополнительный код, Смещенный код)
— Дробные числа (Числа с фиксированной точкой, Числа с плавающей точкой)
— Диапазон и точность (Максимальное и минимальное числа, Абсолютная погрешность, Относительная погрешность)
Представление текстов
— Кодирование символов
— Кодирование десятичных чисел
— Битовые строки
Компьютерные вычисления
Операции с битовыми строками
— Логические сдвиги
— Операции математической логики
— Маски
Арифметика целых
— Операции с беззнаковыми числами
— Сложение и вычитание целых в прямом коде. Сравнение и признаки результата
— Сложение и вычитание в дополнительном коде
— Умножение и деление целых чисел
— Арифметический сдвиг
Арифметика с плавающей точкой
— Сложение и вычитание
— Умножение
— Деление
— Квадратный корень
Десятичная арифметика
Команды арифметико-логического типа и адресация
Принципиальная схема компьютера
— Компьютер в целом
— Память (Ячейка, Команда, Локальная операция)
— Процессор
Основные этапы выполнения команды арифметического типа
— Трехадресная машина
— Двухадресные машины (Двухадресные машины первого типа, Двухадресные машины второго типа)
— Одноадресные машины
— Сравнение машин разной адресности
Машины с регистрами общего назначения
— Система команд фиксированной длины
— Система команд разной длины. Байтовая память
Косвенные, непосредственные и относительные адреса
— Косвенный адрес
— Непосредственный адрес
— Использование регистрового и непосредственного адресов для формирования адресов памяти
— Относительный адрес
Пересылки
— Обмен с внешней памятью
Команды передачи управления и циклы
Переходы
— Разветвления в алгоритмах и программах
— Безусловные переходы
— Условные переходы. Признаки результата
— Безусловные и условные переходы по смещению
Циклы
— Классификация циклов (Цикл с заданным числом повторений, Цикл итерационного типа, Цикл смешанного типа, Кратный цикл)
— Переадресация (Переадресация с помощью констант, восстановление; Косвенные адреса; Автоинкремент/декремент; Стек; Индексный регистр)
— Сложные команды управления циклом (Команда управления + продвижение индекса; Команда управления + счетчик; Команда управления + индексирование + счетчик)
Подпрограммы и ввод/вывод
Подпрограммы
— Схема взаимодействия ПП с главной программой
— Вызов ПП и возврат (Засылка в ПП команды возврата, Сохранение адреса возврата в регистре, Использование стека)
— Передача параметров (Стандартные ячейки или регистры, Передача параметров через косвенный адрес, Передача параметров через стек)
— Сохранение регистров (Сохранение регистров в стеке)
— Настройка по месту
Операции ввода/вывода
— Программно управляемый ввод/вывод
— Ввод/вывод по прерываниям (Прерывания, Обработчик прерывания и контроллер)
— Прямой доступ к памяти
Параллельность работы и иерархия памяти
Основные идеи
— Иерархия памяти. Идея
— Параллельность работы. Идея
— Технология взаимодействия уровней памяти
Виртуальная память
— Диск
— Страничная организация памяти (Анализ страничной организации, Буфер быстрого преобразования адреса)
— Сегментная организация
— Выводы по использованию виртуальной памяти
Кэш-память
— Кэш прямого отображения (Чтение из кэша, Запись в кэш, Секторированный кэш)
— Ассоциативный кэш
— Множественно-ассоциативный кэш
Организация процессора
Конвейер команд
— Организация конвейера
— Задержки конвейера (Задержка работы устройств, Конфликты по ресурсам, Явный конфликт по данным, Скрытые конфликты по данным)
— Передача управления (Безусловный переход, Условный переход)
Основные направления развития систем команд
— RISC-процессоры
— CISC-процессоры (Суперконвейер, Суперскалярный конвейер, RISC-ядро)
— Архитектуры с командным словом сверхбольшой длины
Список литературы
Предметный указатель