現(xiàn)代計算機原理與工業(yè)應用

目錄


第一部分計算機組成原理

第1章計算機基本知識

1.1計算機類型與技術(shù)指標

1.1.1計算機基本類型

1.1.2計算機技術(shù)指標

1.1.3計算機基準測試

1.1.4系統(tǒng)設(shè)計的思考

1.2數(shù)字信息編碼

1.2.1二進制編碼特征

1.2.2不同數(shù)制的轉(zhuǎn)換

1.2.3二進制整數(shù)編碼

1.2.4二進制小數(shù)編碼

1.2.5二進制補碼運算

1.3計算機理論模型

1.3.1計算機系統(tǒng)層次模型

1.3.2圖靈機的結(jié)構(gòu)與原理

1.3.3馮·諾依曼計算機結(jié)構(gòu)

1.3.4哈佛計算機結(jié)構(gòu)

1.3.5新型計算機研究

習題1

第2章數(shù)據(jù)存儲原理

2.1數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

2.1.1常用存儲器類型

2.1.2存儲器層次結(jié)構(gòu)

2.1.3數(shù)據(jù)的尋址方法

2.1.4地址的轉(zhuǎn)換機制

2.2緩存結(jié)構(gòu)與原理

2.2.1高速緩存工作原理

2.2.2高速緩存基本結(jié)構(gòu)

2.2.3高速緩存替換策略

2.2.4緩存技術(shù)應用領(lǐng)域

2.3內(nèi)存結(jié)構(gòu)與原理

2.3.1內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲原理

2.3.2內(nèi)存數(shù)據(jù)讀寫原理

2.3.3內(nèi)存條電路結(jié)構(gòu)

2.3.4內(nèi)存條技術(shù)參數(shù)

2.4閃存結(jié)構(gòu)與設(shè)計技術(shù)

2.4.1閃存數(shù)據(jù)存儲原理

2.4.2NOR閃存結(jié)構(gòu)與性能

2.4.3NAND閃存結(jié)構(gòu)與性能

2.4.4SSD結(jié)構(gòu)與性能

2.4.5SD卡結(jié)構(gòu)與性能

2.5硬盤結(jié)構(gòu)與原理

2.5.1硬盤數(shù)據(jù)存儲原理

2.5.2硬盤基本物理結(jié)構(gòu)

2.5.3硬盤數(shù)據(jù)讀寫原理

2.5.4硬盤常用接口類型

習題2

第3章數(shù)據(jù)傳輸原理

3.1信號完整性分析

3.1.1信號完整性概念

3.1.2傳輸線基本特征

3.1.3信號的傳輸速度

3.1.4信號反射和串擾

3.2并行與串行傳輸

3.2.1傳輸基本概念

3.2.2數(shù)據(jù)并行傳輸

3.2.3數(shù)據(jù)串行傳輸

3.2.4差分傳輸技術(shù)

3.3數(shù)據(jù)傳輸控制

3.3.1計算機中斷控制

3.3.2DMA數(shù)據(jù)傳輸

3.4數(shù)據(jù)糾錯編碼

3.4.1差錯控制概念

3.4.2奇偶校驗編碼

3.4.3CRC編碼

3.4.4海明校驗編碼

3.4.5信道編碼技術(shù)

習題3

第4章CPU組成與設(shè)計技術(shù)

4.1計算機指令系統(tǒng)

4.1.1指令基本概念

4.1.2CISC指令系統(tǒng)

4.1.3RISC指令系統(tǒng)

4.2CPU組成

4.2.1CPU基本組成

4.2.2CPU制程工藝

4.2.3CPU技術(shù)參數(shù)

4.2.4CPU設(shè)計技術(shù)

4.3CPU流水線結(jié)構(gòu)

4.3.1CPU結(jié)構(gòu)

4.3.2取指單元

4.3.3譯碼單元

4.3.4控制單元

4.3.5執(zhí)行單元

4.3.6退出單元

4.4國內(nèi)外主流CPU

4.4.1x86系列CPU

4.4.2ARM系列CPU

4.4.3PowerPC系列CPU

4.4.4國產(chǎn)化CPU

習題4

第5章GPU原理與應用開發(fā)

5.1GPU圖形顯示體系結(jié)構(gòu)

5.1.1GPU發(fā)展過程

5.1.2GPU硬件結(jié)構(gòu)

5.2基于GPU圖形顯示技術(shù)

5.2.1GPU加速渲染管線技術(shù)

5.2.2GPU圖形抗鋸齒技術(shù)

5.2.3GPU緩沖區(qū)管理

5.2.4VxWorks下圖形驅(qū)動的實現(xiàn)

5.2.5Linux下圖形驅(qū)動的實現(xiàn)

5.3GPU異構(gòu)并行計算技術(shù)

5.3.1GPU計算體系結(jié)構(gòu)

5.3.2GPU并行計算實現(xiàn)原理

5.3.3CUDA并行計算應用

5.3.4OpenCL異構(gòu)并行計算應用

習題5

第6章臺式計算機

6.1主板主要技術(shù)規(guī)格

6.1.1主板主要組成部件

6.1.2ATX主板技術(shù)規(guī)格

6.1.3miniITX主板規(guī)格

6.1.4主板部件與芯片組

6.2主板電路結(jié)構(gòu)分析

6.2.1主板供電電路

6.2.2主板時鐘電路

6.2.3主板開機電路

6.2.4主板保護元件

6.2.5BIOS工作原理

6.2.6系統(tǒng)引導過程

6.3計算機總線與接口

6.3.1系統(tǒng)總線技術(shù)性能

6.3.2PCI總線技術(shù)性能

6.3.3PCIE總線技術(shù)性能

6.3.4USB總線技術(shù)性能

6.3.5常用接口技術(shù)性能

習題6

第7章服務器

7.1服務器基本類型

7.1.1機箱式服務器

7.1.2機架式服務器

7.1.3刀片式服務器

7.2服務器基本結(jié)構(gòu)

7.2.1大型計算機結(jié)構(gòu)

7.2.2PC服務器結(jié)構(gòu)

7.2.3服務器主板規(guī)格SSI

7.2.4服務器常用技術(shù)

7.3服務器存儲技術(shù)

7.3.1磁盤接口技術(shù)SAS

7.3.2RAID

7.4服務器外設(shè)技術(shù)

7.4.1服務器管理接口IPMI

7.4.2KVM控制技術(shù)

7.4.3機柜技術(shù)規(guī)格

習題7

第8章計算機集群

8.1計算機集群概述

8.1.1集群系統(tǒng)技術(shù)特征

8.1.2集群系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

8.1.3集群系統(tǒng)硬件設(shè)備

8.1.4集群系統(tǒng)管理軟件介紹

8.2計算機集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

8.2.1高性能集群系統(tǒng)

8.2.2高可用集群系統(tǒng)

8.2.3負載均衡集群系統(tǒng)

8.2.4集群系統(tǒng)存儲網(wǎng)絡

8.3分布式系統(tǒng)計算技術(shù)

8.3.1分布式計算平臺Hadoop

8.3.2分布式數(shù)據(jù)處理MapReduce

8.3.3網(wǎng)格分布式計算BOINC

習題8

第二部分工業(yè)計算機應用

第9章工業(yè)計算機

9.1工業(yè)計算機概述

9.1.1工業(yè)計算機基本特征

9.1.2工業(yè)計算機設(shè)計規(guī)范PICMG 1.3

9.1.3工業(yè)計算機夾層卡類型

9.1.4早期工業(yè)計算機PC104

9.2工業(yè)計算關(guān)鍵技術(shù)

9.2.1嵌入式處理器

9.2.2嵌入式操作系統(tǒng)

9.2.3工業(yè)控制網(wǎng)絡

9.3CPCI工業(yè)計算機

9.3.1CPCI技術(shù)特征

9.3.2CPCI適配板

9.3.3CPCI背板

9.3.4CPCI連接器

9.3.5CPCIE總線

9.4VPX工業(yè)計算機

9.4.1VPX總線技術(shù)特征

9.4.2VPX總線技術(shù)規(guī)范

9.4.3VPX總線交換結(jié)構(gòu)

9.5ATCA工業(yè)計算機

9.5.1ATCA結(jié)構(gòu)主要特性

9.5.2ATCA載板技術(shù)規(guī)范

9.5.3ATCA接口和連接器

9.5.4ATCA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸

9.5.5ATCA供電技術(shù)

9.5.6MicroTCA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

習題9

第10章計算機在工業(yè)領(lǐng)域的應用

10.1工業(yè)計算基本特征

10.1.1工業(yè)計算現(xiàn)狀和發(fā)展

10.1.2工業(yè)計算的技術(shù)特征

10.2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用

10.2.1工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

10.2.2構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

10.2.3工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用案例

10.3智能工廠案例

10.3.1智能工廠概述

10.3.2智能工廠的進化

10.3.3老舊設(shè)備的數(shù)據(jù)提取

10.3.4案例： 打造智能工廠

10.4工業(yè)云技術(shù)

10.4.1公有云與私有云

10.4.2工業(yè)云的技術(shù)困難

10.4.3工業(yè)云的關(guān)鍵技術(shù)

10.4.4工業(yè)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

習題10

第11章計算機在軍事領(lǐng)域的應用

11.1軍用計算機概述

11.1.1軍用計算機類型

11.1.2軍用計算機技術(shù)體系

11.1.3加固計算機簡介

11.1.4車載加固計算機介紹

11.1.5航空計算機類型

11.2軍用計算機設(shè)計技術(shù)

11.2.1電磁兼容性設(shè)計

11.2.2抗惡劣環(huán)境設(shè)計

11.2.3系統(tǒng)可靠性設(shè)計

11.2.4計算機容錯設(shè)計

11.3軍用計算機通信網(wǎng)絡

11.3.1MILSTD1553B總線

11.3.2ARINC429總線

11.3.3AFDX網(wǎng)絡

11.3.4FC網(wǎng)絡

11.3.5常用航空計算機網(wǎng)絡性能比較

11.4軍用計算機內(nèi)部總線

11.4.1PCIE總線

11.4.2以太網(wǎng)網(wǎng)絡

11.4.3RapidIO高速總線介紹

11.4.4計算機內(nèi)部總線性能比較

11.5設(shè)計及應用案例

11.5.1航空雷達信號處理設(shè)計案例

11.5.2國產(chǎn)龍芯計算機設(shè)計案例

11.5.3高性能車載服務器設(shè)計案例

11.5.4云計算在艦艇信息系統(tǒng)中的應用

11.5.5云計算在車載指揮信息系統(tǒng)的應用

習題11

參考文獻