電腦組成原理實驗指導與習題解析
譚志虎
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商品描述
“電腦組成原理”是一門理論性、工程性和實踐性都很強的核心專業基礎課程,其實踐教學對理論教學具有強支撐作用，是強化學生電腦系統能力，分析解決復雜工程問題能力的重要途徑。 作者本著理論實踐一體化、實驗目標系統化、實驗測試自動化、課程實驗在線化、實驗過程游戲化的原則，歷經八年持續的實踐教學改革，開發了一系列原創的硬件在線虛擬模擬實驗，建立了逐層遞進、立足電腦系統、設計型實驗為主導的實踐教學體系。幫助學生站在硬件工程師的視角，從邏輯門電路開始逐步設計運算部件、存儲器、數據通路和控制器、沖突冒險與中斷異常處理機制直至完整的MIPS 流水CPU來深入理解電腦軟硬件系統。同時，將《電腦組成原理（微課版）》一書課後習題進行了詳細解析，有助於學生鞏固課堂所學。 本書可供高等學校電腦相關專業“電腦組成原理”課程的配套實驗指導用書和系統能力培養的重要參考，也可供相關專業工程技術人員參考。
作者簡介
谭志虎，华中科技大学教授，院长助理，主要研究方向为计算机系统结构，网络存储，科研成果获湖北省科技进步一等奖。主要承担《计算机组成原理》、《计算机组织与结构》、《计算机系统基础》、《Verilog语言》、《计算机系统能力综合训练》等课程的教学工作，在中国大学慕课上开设《计算机组成原理》、《计算机硬件系统设计》两门慕课课程，主编《计算机组成原理实践教程---从逻辑门到CPU》教材一部。主持省部级教改项目5项，发表CSSCI类教研论文7篇，先后获湖北省教学成果一等奖，校实验技术成果一等奖，宝钢优秀教师奖，校教师教学竞赛一等奖，教学质量一等奖，课堂教学卓越奖。
目錄大綱
第 1章 數據表示實驗 1
1.1 漢字編碼實驗 1
1.2 奇偶校驗實驗 4
1.3 磁盤陣列條帶校驗實驗 6
1.4 海明校驗碼設計實驗 9
1.5 CRC校驗碼設計實驗 12
1.6 編碼流水傳輸實驗 15
第 2章 運算器組成實驗 18
2.1 可控加減法電路設計實驗 18
2.2 4位快速加法器設計實驗 19
2.3 多位快速加法器設計實驗 20
2.4 32位ALU設計實驗 22
2.5 陣列乘法器設計實驗 24
2.6 原碼一位乘法器設計實驗 26
2.7 補碼一位乘法器設計實驗 28
2.8 乘法流水線設計實驗 30
第3章 存儲系統實驗 32
3.1 RAM組件實驗 32
3.2 存儲器擴展實驗 33
3.3 MIPS RAM設計實驗 35
3.4 MIPS寄存器文件設計實驗 38
3.5 cache硬件設計實驗 41
3.6 cache軟件模擬實驗 44
3.7 cache性能分析實驗 46
3.8 虛擬存儲器模擬實驗 50
第4章 MIPS匯編程序設計實驗 53
4.1 MIPS體系結構 53
4.2 MIPS指令集 56
4.3 MIPS匯編入門 60
4.4 MIPS編程進階 67
4.5 MIPS程序設計實驗 71
第5章 MIPS處理器設計實驗 77
5.1 單總線三級時序CPU設計實驗 77
5.2 單總線現代時序CPU設計實驗 85
5.3 單周期MIPS處理器設計實驗 91
5.4 多周期MIPS處理器設計實驗 101
第6章 指令流水線設計實驗 109
6.1 理想流水線CPU設計實驗 109
6.2 氣泡流水線CPU設計實驗 113
6.3 重定向流水線CPU設計實驗 119
6.4 動態分支預測機制設計實驗 122
第7章 輸入輸出系統實驗 126
7.1 程序查詢控制方式編程實驗 126
7.2 中斷服務程序編程實驗 128
7.3 三級時序中斷機制設計實驗 129
7.4 現代時序中斷機制設計實驗 133
7.5 單級中斷機制設計實驗 138
7.6 多重中斷機制設計實驗 142
7.7 流水中斷機制設計實驗 144
第8章 實驗平臺與常見問題 147
8.1 Logisim軟件介紹 147
8.2 Logisim常見問題 147
8.3 頭哥平臺介紹 152
8.4 頭哥平臺常見問題 153
8.5 Mars模擬器介紹 156
第9章 Logisim庫參考手冊 158
9.1 線路庫 158
9.2 邏輯門庫 162
9.3 復用器庫 165
9.4 運算器庫 168
9.5 存儲庫 172
9.6 輸入/輸出庫 178
9.7 基礎庫(Base Library) 182
第 10章 習題解析 185
10.1 第 1章習題解析 185
10.2 第 2章習題解析 187
10.3 第3章習題解析 194
10.4 第4章習題解析 201
10.5 第5章習題解析 211
10.6 第6章習題解析 216
10.7 第7章習題解析 225
10.8 第8章習題解析 230
10.9 第9章習題解析 233
