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計算機類型與技術指標

1.1.1計算機基本類型

1.1.2計算機技術指標

1.1.3計算機基準測試

1.1.4系統(tǒng)設計的思考

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圖靈機的結構與原理

1.3.3馮·諾依曼計算機結構

1.3.4哈佛計算機結構

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

2.1.1常用存儲器類型

2.1.2存儲器層次結構

2.1.3數(shù)據(jù)的尋址方法

2.1.4地址的轉換機制

2.2緩存結構與原理

2.2.1高速緩存工作原理

2.2.2高速緩存基本結構

2.2.3高速緩存替換策略

2.2.4緩存技術應用領域

2.3內存結構與原理

2.3.1內存數(shù)據(jù)存儲原理

2.3.2內存數(shù)據(jù)讀寫原理

2.3.3內存條電路結構

2.3.4內存條技術參數(shù)

2.4閃存結構與設計技術

2.4.1閃存數(shù)據(jù)存儲原理

2.4.2NOR閃存結構與性能

2.4.3NAND閃存結構與性能

2.4.4SSD結構與性能

2.4.5SD卡結構與性能

2.5硬盤結構與原理

2.5.1硬盤數(shù)據(jù)存儲原理

2.5.2硬盤基本物理結構

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

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

習題3

第4章CPU組成與設計技術

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技術參數(shù)

4.2.4CPU設計技術

4.3CPU流水線結構

4.3.1CPU結構

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圖形顯示體系結構

5.1.1GPU發(fā)展過程

5.1.2GPU硬件結構

5.2基于GPU圖形顯示技術

5.2.1GPU加速渲染管線技術

5.2.2GPU圖形抗鋸齒技術

5.2.3GPU緩沖區(qū)管理

5.2.4VxWorks下圖形驅動的實現(xiàn)

5.2.5Linux下圖形驅動的實現(xiàn)

5.3GPU異構并行計算技術

5.3.1GPU計算體系結構

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主板主要技術規(guī)格

6.1.1主板主要組成部件

6.1.2ATX主板技術規(guī)格

6.1.3miniITX主板規(guī)格

6.1.4主板部件與芯片組

6.2主板電路結構分析

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)總線技術性能

6.3.2PCI總線技術性能

6.3.3PCIE總線技術性能

6.3.4USB總線技術性能

6.3.5常用接口技術性能

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服務器基本結構

7.2.1大型計算機結構

7.2.2PC服務器結構

7.2.3服務器主板規(guī)格SSI

7.2.4服務器常用技術

7.3服務器存儲技術

7.3.1磁盤接口技術SAS

7.3.2RAID

7.4服務器外設技術

7.4.1服務器管理接口IPMI

7.4.2KVM控制技術

7.4.3機柜技術規(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)技術特征

8.1.2集群系統(tǒng)典型結構

8.1.3集群系統(tǒng)硬件設備

8.1.4集群系統(tǒng)管理軟件介紹

8.2計算機集群系統(tǒng)結構

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

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)計算關鍵技術

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總線技術特征

9.4.2VPX總線技術規(guī)范

9.4.3VPX總線交換結構

9.5ATCA工業(yè)計算機

9.5.1ATCA結構主要特性

9.5.2ATCA載板技術規(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

9.5.6MicroTCA系統(tǒng)結構

習題9

第10章計算機在工業(yè)領域的應用

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)關鍵技術

10.2.2構建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構

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

10.4.1公有云與私有云

10.4.2工業(yè)云的技術困難

10.4.3工業(yè)云的關鍵技術

10.4.4工業(yè)數(shù)據(jù)中心構建

習題10

第11章計算機在軍事領域的應用

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軍用計算機設計技術

11.2.1電磁兼容性設計

11.2.2抗惡劣環(huán)境設計

11.2.3系統(tǒng)可靠性設計

11.2.4計算機容錯設計

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計算機內部總線性能比較

11.5設計及應用案例

11.5.1航空雷達信號處理設計案例

11.5.2國產(chǎn)龍芯計算機設計案例

11.5.3高性能車載服務器設計案例

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