本书系统介绍了计算机组成的基本原理、内部工作机制以及实现技术。全书分为八章，第1章和第二章是基本的系统结构概述和信息表示的知识点，是全书的概括，也是后续内容展开的知识基础；具体的内容展开按照计算机的五大部件进行：第三章是运算器、第四章是存储器、第五、六章是指令系统与中央处理器、第七、八章介绍输入输出设备以及输入输出系统。本书的主要思想是在强调基本原理、基本概念的同时，力求做到内容全面、概念清楚、通俗易懂，并注意到实用性和先进性。

计算机组成原理是计算机类各专业学生的必修核心课程之一，课程在计算机学科中处于承上启下的地位。随着计算机技术的迅速发展，作为计算机基础课教材，既能深入浅出地把原理、相关技术讲透彻，又要结合技术发展、器件更新的体现出实时性。教材的主要使用对象定位为应用型本科培养的学生，结合学生实际特点，既注重原理，又注重实践，配有大量示例和练习便于知识的学习与掌握。

前 言计算机组成原理课程是计算机专业本科生核心主干课程。通过计算机组成原理课程的学习，了解计算机一般组成的原理、理解指令的执行过程与内部运行机制。计算机组成原理的学习不仅是硬件上的设计与分析，还包括数据在计算机中的表示、运算和存储。因此，计算机组成原理的课程教材，既注意内容更新，也侧重与学以致用。为此，根据多年的教学实践，编写了本书。本书具有立足于系统、面向应用、实用性强、适用面广等特点。 本书的编写主要思想是在强调基本原理、基本概念的同时，力求做到内容全面、概念清楚、通俗易懂，并注意到实用性和先进性。本书总章数为八章，对计算机组成的基本原理与技术进行系统介绍。第1章和第二章是基本的系统结构概述和信息表示的知识点，是全书的概括，也是后续内容展开的知识基础。 本书具体的内容展开按照计算机的五大部件进行：第三章是运算器、第四章是存储器、第五、六章是指令系统与中央处理器、第七、八章介绍输入输出设备以及输入输出系统。本书每章后都有习题，能提供知识点练习的机会。 由于水平有限，书中难免存在漏误和不妥之处，敬请批评指正。 编 者

第1章 概论

1.1计算机系统的概述

1.1.1 计算机的发展

1.1.2 计算机系统的层次结构

1.1.3 计算机组成和计算机体系结构

1.2计算机硬件的组成

1.2.1 诺依曼计算机特点

1.2.2 计算机的主要部件

1.2.3 存储程序工作方式

1.3计算机系统的组织

1.3.1 硬件系统

1.3.2 软件系统

1.3.3 系统组成的多层次结构

1.3.4 硬件、软件的功能划分与逻辑上的等价

1.4计算机的特点与性能指标

1.4.1数字计算机的特点

1.4.2计算机的主要性能指标练

习题一

第2章 计算机中信息的表示

2.1 数值型数据的表示方法

2.1.1 进位计数制

2.1.2 带符号数的表示

2.1.3 数的定点表示与浮点表示

2.2 字符表示

2.2.1 ASCII码

2.2.2 汉字编码简介

习题二

第3章 运算器

3.1 运算器组织概述

3.1.1 加法单元

3.1.2 并行加法器与进位逻辑结构

3.1.3 多功能算术、逻辑运算部件

3.2 运算方法

3.2.1 定点加减运算

3.2.2 溢出判断与移位

3.2.3 定点乘法运算

3.2.4 定点除法运算

3.2.5 浮点四则运算

3.3 运算器组织与实例

3.3.1 运算器结构

3.3.2 ALU举例

3.3.3 浮点运算器举例

练习三

第4章 存储子系统

4.1存储系统概述

4.1.1存储系统的层次结构

4.1.2存储器的分类

4.2半导体存储原理

4.2.1双极型存储单元与芯片

4.2.2静态mos存储单元与芯片

4.2.3动态mos存储单元与芯片

4.2.4动态存储器的刷新

4.2.5半导体只读存储器与芯片

4.3主存储器的组织

4.3.1主存储器设计的一般原则

4.3.2主存储器与cpu、系统总线的连接

4.3.3主存储器芯片技术

4.3.4主存储器的校验

4.4提高存储系统性能的一些措施

4.4.1高速缓冲存储器

4.4.2虚拟存储器

4.4.3双端口存储器

4.4.4并行存储器

4.4.5相联存储器

练习四

第5章 指令系统

5.1指令的表示

5.1.1指令格式

5.1.2 地址码

5.1.3 操作码

5.2寻址方式

5.2.1 编址方式

5.2.2常见寻址方式

5.3 指令的功能和类型

练习五

第6章 中央处理器子系统

6.1 中央处理器概述

6.1.1 CPU的基本组成

6.1.2 时序控制方式

6.1.3 控制器分类

6.1.4 CPU与外部的信息交换

6.2中央处理器模型

6.2.1 CPU设计步骤

6.2.2 模型机的指令系统

6.2.3 模型机的组成与数据通路

6.3 组合逻辑控制方式

6.3.1 组合逻辑控制器时序系统

6.3.2 指令流程与操作时间表

6.3.3 微命令的综合与产生

6.4 微程序控制方式

6.4.1 微程序控制的基本原理

6.4.2 微指令的编码方式与微地址的形成方式

6.4.3 模型机微指令格式

6.4.4 模型机微程序设计

6.5 典型CPU简介

练习六

第7章 输入/输出设备及接口

7.1输入/输出设备概述

7.1.1输入/输出设备的一般功能

7.1.2输入/输出设备的类型

7.1.3输入/输出设备与主机系统间的信息交换

7.2键盘及接口

7.2.1键盘的类型

7.2.2键盘及接口电路

7.3显示设备及接口

7.3.1显示方式与显示规格

7.3.2光栅扫描成像原理

7.3.3屏幕显示与显示缓存间的对应关系

7.3.4显示适配器

7.4打印设备及接口

7.4.1打印机的性能指标

7.4.2点阵针式打印机

7.4.3激光打印机

7.4.4喷墨打印机

7.4.5打印机适配器

7.5磁盘存储器及接口

7.5.1硬盘存储器

7.5.2磁表面存储器的存储原理

7.5.3读写原理

7.5.4磁盘适配器

7.6光盘存储器

7.6.1光盘存储器的读/写原理

7.6.2光盘存储器的特性

7.6.3光盘驱动器

7.7其他常用的输入/输出设备

7.7.1光学字符识别设备

7.7.2图形图像输入设备

7.7.3语音识别设备

7.7.4条形码识别仪

练习七

第8章 输入/输出系统

8.1概述

8.1.1主机与外部设备的连接模式

8.1.2总线类型与总线标准

8.1.3接口功能与接口分类

8.2系统总线

8.2.1总线设计的要素

8.2.2系统总线的信号组成

8.3直接程序传送方式与接口

8.4中断方式与接口

8.4.1中断方式基本概念

8.4.2中断请求

8.4.3中断判优

8.4.4中断响应

8.4.5中断处理

8.4.6中断接口组成模型

8.4.7中断接口举例

8.5 DMA方式与接口

8.5.1 DMA方式基本概念

8.5.2 DMA控制器与接口的连接

8.5.3 DMA控制器的组成

8.5.4 DMA传送操作过程

练习八

参考文献