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計算機組成與體系結構（第3版）--基本原理、設計技術與工程實現

為了解決點陣式印表機使用的問題，作者宋佳興 這樣論述：

本書包括數位電路基礎（先修部分）、計算機組成（主體部分）、計算機體系結構（提高部分）3部分內容，共13章，重點講解電腦系統的完整組成和提高性能的可行途徑。作為硬體課程教材，兼顧到計算機科學與技術專業中偏工程技術方向、偏軟體方向的本科生，也可用於軟體學院和電腦應用方向的學生。 宋佳興，請華大學計算機科學與技術系副研究員，博士。主要研究方向為計算機網路、分散式資訊系統等。在相關領域承擔多項科研項目，發表論文20餘篇，獲省部級科技進步獎2項。是清華大學國家精品課“計算機組成原理”課程主要成員，獲省部級教學成果獎1項。主講資料庫技術及應用、計算機組成與系統結構課程。 王誠，多年在清

華大學計算機系教學和科研靠前線工作，出版了十餘本書，教學取得優異業績，科研工作也有十余項重要成果。在長達十七、八年的教學過程中，重點主講“計算機組成原理”、“計算機組成與體系結構”等課程，計算機組成原理課被評為國家、北京市、清華大學三個級別的精品課程，獲北京市高教教學成果一等獎。出版多本主教材和實驗指導書，其中有2本被評為北京市精品教材，進入重量“十五”和“十一五”規劃教材。開發研製了教學硬體實驗設備及其軟體類比系統，製作了教學課件，在全國有較大影響。 第1章 計算機系統概述1 1.1計算機系統的基本組成及其層次結構1 1.2計算機硬體的5個功能部件及其功能4 1.3計算機系

統主要的技術與性能指標7 1.4計算機的體系結構、組成和實現概述9 1.5計算機發展進步、分類和拓展應用的進程12 本章內容小結和學習方法建議15 習題與思考題15 第2章 數位電路基礎和常用器件17 2.1數位電路的基本元件17 2.1.1晶體二極管與三極管17 2.1.2應用案例19 2.2數位電路基礎及其相關處理方法20 2.2.13種基本邏輯關係20 2.2.2邏輯函數及其描述方法23 2.2.3邏輯函數的特性、規則與應用24 2.3組合邏輯電路及時序邏輯電路25 2.3.1常用邏輯門器件26 2.3.2時序邏輯電路29 2.3.3記憶體晶片簡介31 2.3.4幾個專用功能器件和記憶

體晶片的引腳圖32 2.4現場可程式設計邏輯器件及其應用34 2.4.1現場可程式設計器件概述34 2.4.2CPLD和FPGA的程式設計與應用37 本章內容小結和學習方法建議37 習題與思考題37 第3章 數據表示、運算演算法和線路實現39 3.1數位化資訊編碼的概念和二進位編碼知識39 3.1.1數位化資訊編碼的概念39 3.1.2二進位編碼和碼制轉換40 3.1.3檢錯改錯碼45 3.2數據表示50 3.2.1邏輯類型數據的表示50 3.2.2字元類型數據的表示50 3.2.3多媒體資訊編碼53 3.2.4數數值型別數據的表示55 3.3二進位數字值數據的編碼方案與運算演算法60 3.

3.1原碼、反碼、補數的定義60 3.3.2補數加、減運算規則和電路實現65 3.3.3原碼一位乘法、除法的實現方案66 3.3.4實現乘法、除法的其他方案71 本章內容小結和學習方法建議76 習題與思考題77 第4章 運算器部件79 4.1算術邏輯運算單元的功能設計與線路實現79 4.2定點運算器81 4.2.1定點運算器部件的功能、組成與控制概述81 4.2.2設計實現一個簡單的原理性8位元運算器模型82 4.2.3運算器晶片Am2901實例與使用86 4.2.4MIPS多運算速度CPU系統的運算器的組成及其功能90 4.3浮點運算和浮點運算器92 4.3.1浮點數的運算規則92 4.3

.2浮點運算器舉例96 本章內容小結和學習方法建議98 習題與思考題99 第5章 指令系統和組合語言程式設計102 5.1指令格式和指令系統概述102 5.1.1指令的定義和指令格式102 5.1.2操作碼的組織與編碼103 5.1.3有關運算元的類型、個數、來源、去向和地址安排104 5.1.4指令的分類105 5.1.5運算速度及其對計算機性能和硬體結構的影響106 5.2基本定址方式概述108 5.3指令系統舉例111 5.3.1Pentium Ⅱ計算機的指令系統111 5.3.2MIPS32計算機的指令系統113 5.3.3PDP 11計算機的指令系統114 5.3.4教學計算機的指

令系統116 5.4教學計算機的組合語言程式設計120 5.4.1組合語言及其程式設計中的有關概念120 5.4.2教學計算機的組合語言程式設計舉例121 本章內容小結和學習方法建議127 習題與思考題127  第6章 控制器部件130 6.1控制器的功能與組成概述130 6.2硬佈線控制器132 6.2.1硬佈線控制器的組成和運行原理簡介132 6.2.2MIPS32計算機的控制器簡介133 6.2.3TEC_XP_Ⅱ教學計算機的硬佈線控制器的設計與實現139 6.3微程式控制器部件149 6.3.1微程式控制器的基本組成和運行原理150 6.3.2微程式設計中的下位址形成邏輯和微程式設計

152 6.3.3TEC XP Ⅱ教學計算機的微程式控制器的設計與實現155 本章內容小結和學習方法建議161 習題與思考題162 第7章 多級結構記憶體系統和主記憶體166 7.1記憶體系統概述166 7.1.1記憶體分類166 7.1.2記憶體系統目標167 7.1.3多級結構記憶體系統169 7.2主記憶體170 7.2.1主記憶體概述170 7.2.2動態儲存裝置器的存儲原理172 7.2.3靜態記憶體的存儲原理173 7.2.4記憶體容量擴展174 7.3教學計算機的主記憶體實例176 7.4提高主記憶體性能的途徑179 本章內容小結和學習方法建議181 習題與思考題181 第8

章 高速緩衝記憶體和虛擬記憶體183 8.1高速緩衝記憶體183 8.1.1Cache的運行原理183 8.1.2Cache的3種映射方式185 8.1.3Cache實用中的問題187 8.2虛擬記憶體190 8.2.1虛擬記憶體的概念介紹190 8.2.2段式存儲管理190 8.2.3頁式存儲管理191 本章內容小結和學習方法建議193 習題與思考題193 第9章 外部記憶體設備196 9.1外存設備概述196 9.1.1主要技術指標196 9.1.2磁記錄原理與記錄方式197 9.2磁片設備199 9.2.1磁記錄介質199 9.2.2磁碟機200 9.2.3磁碟控制卡201 9.3磁碟

陣列202 9.4光碟設備205 9.4.1唯讀光碟205 9.4.2可刻光碟206 9.4.3可讀寫光碟208 9.4.4DVD208 9.4.5Blu Ray209 本章內容小結和學習方法建議209 習題與思考題209 第10章 輸入輸出設備210 10.1輸入輸出設備概述210 10.2常用的輸入裝置211 10.3常用的輸出設備212 10.3.1點陣式輸出設備基本原理212 10.3.2顯示器的組成和運行原理214 10.3.3印表機的組成和運行原理217 10.3.4計算機終端221 本章內容小結和學習方法建議221 習題與思考題222 第11章 輸入輸出系統223 11.1計

算機輸入輸出系統概述223 11.2計算機匯流排224 11.2.1匯流排概述224 11.2.2匯流排結構226 11.2.3匯流排寬度227 11.2.4匯流排時鐘228 11.2.5匯流排仲裁230 11.2.6匯流排舉例232 11.3輸入輸出介面238 11.3.1輸入輸出介面的功能238 11.3.2通用可程式設計介面組成239 11.3.3輸入輸出介面舉例239 11.4輸入輸出方式242 11.4.1程式直接控制方式242 11.4.2程式中斷傳送方式243 11.4.3直接記憶體訪問方式245 11.4.4I/O通道控制方式247 11.4.5週邊處理機方式247 本章內容小

結和學習方法建議247 習題與思考題248 第12章 流水線技術250 12.1流水線的基本概念250 12.1.1流水線的概念250 12.1.2流水線的表示方法252 12.1.3流水線的特點253 12.1.4流水線的分類方法254 12.2流水線的性能指標257 12.2.1流水線的吞吐率257 12.2.2流水線的加速比260 12.2.3流水線的效率260 12.2.4流水線的段數261 12.3DLX指令集與DLX流水線261 12.3.1DLX指令集結構介紹261 12.3.2DLX的一種簡單實現266 12.3.3DLX流水線的實現原理268 12.4流水線中的相關問題27

1 12.4.1結構相關271 12.4.2數據相關273 12.4.3控制相關279 12.5指令級並行技術284 12.5.1基本概念284 12.5.2多指令發射技術284 本章內容小結和學習方法建議287 習題與思考題288 第13章 平行計算機體系結構289 13.1計算機體系結構概述289 13.1.1計算機體系結構的發展289 13.1.2計算機體系結構的分類290 13.1.3平行計算機體系結構分類292 13.2平行計算機系統的設計問題293 13.2.1平行計算機系統的互聯網路293 13.2.2平行計算機系統的性能問題298 13.2.3平行計算機系統的軟體問題300

13.3SIMD計算機簡介301 13.3.1陣列處理器301 13.3.2向量處理機302 13.4共用記憶體的多處理機系統304 13.4.1一致性記憶體訪問的UMA多處理機系統305 13.4.2非一致性記憶體訪問的NUMA多處理機系統310 13.4.3基於Cache記憶體訪問的COMA多處理機系統312 13.5基於消息傳遞的多計算機系統312 13.5.1大規模並行處理機314 13.5.2工作站集群315 本章內容小結和學習方法建議315 習題與思考題316 參考文獻317

單晶片介面技術及應用程式

為了解決點陣式印表機使用的問題，作者鈕健 這樣論述：

　　本書是從工程應用的角度出發，有系統、全面地介紹單晶片介面應用技術，重點介紹在單晶片應用系統中各功能模組的擴充方法，且對每一功能模組，提供典型的設計方案，並詳細介紹各種方案的硬體設計及軟體程式。 本書依照實用性的原則，加入SOC（System On Chip）和嵌入式作業系統的設計概念，硬體電路模組化、控制程式驅動化，書中的每一個實例，都可以方便地被移植到具體的單晶片應用系統中。內容包括：單晶片I/O介面的擴充、匯流排介面的擴充、CAN匯流排介面、記憶體的擴充、鍵盤介面與控制、顯示和印表機的介面與控制、資料擷取與控制、單晶片後向通道介面與控制等。本書實例豐富，具備高實用性，適用做為單晶片

開發人員和系統設計人員的參考手冊。 本書特色 　　1.本書實例豐富、實用性高，可做為單晶片開發人員和系統設計人員的工具手冊。 　　2.本書依實用性的原則，加入SOC（System On Chip）和嵌入式作業系統的設計概念，書中每一個實例，都可以方便地被移植到具體的單晶片應用系統中。

應用兩階層規劃模型於差別補貼費率訂定之研究－以台灣廢印表機資源回收系統為例

為了解決點陣式印表機使用的問題，作者張雅翔 這樣論述：

為使環境汙染成本內部化，我國行政院環境保護署(簡稱環保署)於1997年推動資源回收計畫，並建立資源基金制度，委由資源回收基金管理委員會(以下簡稱基管會)進行基金管理。基管會對於公告應回收廢棄物之製造及輸入業者依核定費率收取回收清除處理費用後，再扣除行政、稽核等相關成本，其餘基金則補貼給回收處理業者，以獎勵回收工作並期望降低環境污染。 目前基管會每年的可用基金額度約有20億元新台幣。然而自制度實施以來，各項費率之多寡始終為各方利益關係人爭議的焦點，尤其又需考慮回收效率與公平性原則，因此本研究嘗試以兩階層分散式規劃(Bi-level decentralized programmin

g, BLDP)用於差別補貼費率訂定之研究以期解決爭議，並以廢資訊物品中的廢印表機為對象進行探討。其中，上階為基管會，經分析其目標有四：補貼費用極小化、回收率極大化、徵收費用極小化以及行政成本極小化；下階則為回收處理廠，其目標為利潤最大化。由於兩者目標不一，透過上下兩階層衝突互動後期望能得到最適分配。此外，由於模型無法直接求解，本研究使用模糊趨近法(Fuzzy approach)以及直覺模糊趨近法(Intuitionistic fuzzy sets)求取妥協之最適解。除了費率問題外，由於印表機廢棄物總量不變，目前單一費率制度方式易造成處理技術及能力停滯不前，因此本研究導入回收處理廠分級概念，以

差別補貼方式激勵回收處理廠升級，期增加資源化價值與降低環境污染。目前補貼費率由基管會統一訂定，當市場存在單一費率時，隱含供給與回收處理廠獲得之效益並無差異。故現行單一缺乏變化之費率制度無法凸顯廢資訊物品市場回收處理能力對資源再利用的影響，因此面對不同處理量之回收處理廠本研究嘗試在可用資金範圍內訂定差別補貼費率，將改善目前單一費率所造成的不合理現象，且符合經濟效益。　　本研究結果顯示如欲提升回收率，目前回收清除處理補貼費率以及回收獎勵金皆有調整空間。而本研究所使用之模糊趨近法以及直覺模糊趨近法解值較能符合基管會以及回收處理廠之期望，也較符合目前現況。回收率雖然與目前回收率相差不大，但卻能達到鼓勵

回收處理廠升級之目的，不僅基管會資金流動效率更好，回收處理廠亦可提升其處理能力。因此，本研究結果可提供基管會做為未來修改費率時之參考。