本书是计算机专业硕士研究生入学考试"计算机组成原理课程的复习用书，内容包括计算机系统概述、数据的表示和运算、存储系统、指令系统、中央处理器、总线、输入/输出系统等。全书严格按照最新计算机考研大纲的计算机组成原理部分的要求，对大纲所涉及的知识点进行集中梳理，力求内容精炼、重点突出、深入浅出。本书精选各名校的历年考研真题，给出详细的解题思路，力求实现讲练结合、灵活掌握、举一反三的功效。本书可作为考生参加计算机专业硕士研究生入学考试的复习用书，也可作为计算机专业学生学习计算机组成原理课程的辅导用书。

前 言
王道考研系列的定位是考试类辅导书。本书主要分为考点讲解部分和习讲解题部分，前者的篇幅约占41%，后者的篇幅约占59%。考点讲解部分按照统考大纲梳理考点，主要参考了一些权威教材，如唐朔飞老师的《计算机组成原理》、袁春风老师的《计算机组成与系统结构》等，并且融合了编者的总结与理解，在此对这些老师表示致敬和感谢！习题讲解部分主要精选自多所名校的自命题考研真题、教材配套习题册、同类辅导书，或者改编自统考真题。
由于篇幅限制，考点讲解部分较为精炼，对学科基础较为薄弱的读者来说，可能难以理解。为此，我们提供了配套的考点精讲视频和习题讲解视频。考点精讲视频有形象丰富的动画演示、由浅入深的考点分析，相信能打通读者复习过程中的任督二脉。往年有不少读者反馈视频和王道书不太匹配，这是因为王道书的出版时间远早于课程制作时间，而咸鱼老师录制课程时会参考众多的优秀教材（不限于王道书）；后面，我们将逐步解决这个问题。此外，之前的习题讲解视频主要由高分学长录制，质量参差不齐，今年将改由王道全职老师全盘更新，且只提供更新后的习题讲解视频，但更新速度可能赶不上读者的复习速度，还请谅解。
考点精讲视频和习题讲解视频免费发布在B站账号王道计算机教育上。
王道考研系列是计算机考研学子口碑相传的辅导书，自2011版首次推出以来，就始终占据同类书销量的榜首位置，这就是口碑的力量。有这么多学长的成功经验，相信读者只要合理地利用本套书，并采用科学的复习方法，就一定能收获属于自己的那份回报。
针对考研学子的需求，我们还开发了除本书配套视频外的一系列计算机考研课程，包括C语言督学课、408基础课、408暑期强化课、408冲刺串讲课、机试课、复习规划、伴学督学、一对一指导、全程实时答疑和择校服务等。王道的课程同样是市面上领先的计算机考研课程，对学科基础较为薄弱的读者来说，相信这些课程和服务定能助你一臂之力。
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参与本书编写的人员主要有赵霖、罗乐、徐秀瑛、赵淑芬、赵淑芳、罗庆学、赵晓宇、喻云珍、余勇、刘政学等。予人玫瑰，手有余香，王道论坛伴你一路同行！
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风华漫舞

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第1章 计算机系统概述 1
*1.1 计算机发展历程 1
*1.1.1 计算机硬件的发展 1
*1.1.2 计算机软件的发展 2
1.2 计算机系统层次结构 2
1.2.1 计算机系统的组成 2
1.2.2 计算机硬件 3
1.2.3 计算机软件 5
1.2.4 计算机系统的层次结构 6
1.2.5 计算机系统的工作原理 7
1.2.6 本节习题精选 8
1.2.7 答案与解析 10
1.3 计算机的性能指标 12
1.3.1 计算机的主要性能指标 12
1.3.2 几个专业术语 15
1.3.3 本节习题精选 15
1.3.4 答案与解析 19
1.4 本章小结 23
1.5 常见问题和易混淆知识点 24
第2章 数据的表示和运算 26
2.1 数制与编码 26
2.1.1 进位计数制及其相互转换 26
2.1.2 定点数的编码表示 29
2.1.3 整数的表示 31
2.1.4 C语言中的整数类型及类型转换 32
2.1.5 本节习题精选 34
2.1.6 答案与解析 36
2.2 运算方法和运算电路 39
2.2.1 基本运算部件 39
2.2.2 定点数的移位运算 41
2.2.3 定点数的加减运算 41
2.2.4 定点数的乘除运算 44
2.2.5 本节习题精选 46
2.2.6 答案与解析 50
2.3 浮点数的表示与运算 55
2.3.1 浮点数的表示 55
2.3.2 浮点数的加减运算 59
2.3.3 C语言中的浮点数类型 60
2.3.4 数据的大小端和对齐存储 61
2.3.5 本节习题精选 62
2.3.6 答案与解析 69
2.4 本章小结 77
2.5 常见问题和易混淆知识点 78
第3章 存储系统 80
3.1 存储器概述 80
3.1.1 存储器的分类 80
3.1.2 存储器的性能指标 81
3.1.3 多级层次的存储系统 82
3.1.4 本节习题精选 83
3.1.5 答案与解析 84
3.2 主存储器 85
3.2.1 SRAM芯片和DRAM芯片 85
3.2.2 只读存储器 88
3.2.3 主存储器的基本组成 89
3.2.4 多模块存储器 90
3.2.5 本节习题精选 92
3.2.6 答案与解析 96
3.3 主存储器与CPU的连接 101
3.3.1 连接原理 101
3.3.2 主存储器容量的扩展 101
3.3.3 存储芯片的地址分配和片选 103
3.3.4 存储器与CPU的连接 104
3.3.5 本节习题精选 104
3.3.6 答案与解析 106
3.4 外部存储器 109
3.4.1 磁盘存储器 109
3.4.2 固态硬盘 111
3.4.3 本节习题精选 112
3.4.4 答案与解析 113
3.5 高速缓冲存储器 115
3.5.1 程序访问的局部性原理 115
3.5.2 Cache的基本工作原理 117
3.5.3 Cache和主存储器的映射方式 118
3.5.4 Cache中主存块的替换算法 122
3.5.5 Cache的一致性问题 123
3.5.6 本节习题精选 124
3.5.7 答案与解析 130
3.6 虚拟存储器 137
3.6.1 虚拟存储器的基本概念 137
3.6.2 页式虚拟存储器 138
3.6.3 段式虚拟存储器 141
3.6.4 段页式虚拟存储器 142
3.6.5 虚拟存储器与Cache的比较 142
3.6.6 本节习题精选 142
3.6.7 答案与解析 148
3.7 本章小结 153
3.8 常见问题和易混淆知识点 154
第4章 指令系统 155
4.1 指令系统 155
4.1.1 指令集体系结构 155
4.1.2 指令的基本格式 156
4.1.3 定长操作码指令格式 157
4.1.4 扩展操作码指令格式 158
4.1.5 指令的操作类型 158
4.1.6 本节习题精选 159
4.1.7 答案与解析 161
4.2 指令的寻址方式 164
4.2.1 指令寻址和数据寻址 164
4.2.2 常见的数据寻址方式 165
4.2.3 本节习题精选 169
4.2.4 答案与解析 177
4.3 程序的机器级代码表示 183
4.3.1 常用汇编指令介绍 184
4.3.2 选择语句的机器级表示 189
4.3.3 循环语句的机器级表示 190
4.3.4 过程调用的机器级表示 191
4.3.5 本节习题精选 194
4.3.6 答案与解析 198
4.4 CISC和RISC的基本概念 200
4.4.1 复杂指令系统计算机（CISC） 201
4.4.2 精简指令系统计算机（RISC） 201
4.4.3 CISC和RISC的比较 201
4.4.4 本节习题精选 202
4.4.5 答案与解析 203
4.5 本章小结 203
4.6 常见问题和易混淆知识点 204
第5章 中央处理器 205
5.1 CPU的功能和基本结构 205
5.1.1 CPU的功能 205
5.1.2 CPU的基本结构 206
5.1.3 CPU的寄存器 206
5.1.4 本节习题精选 207
5.1.5 答案与解析 209
5.2 指令执行过程 212
5.2.1 指令周期 212
5.2.2 指令周期的数据流 213
5.2.3 指令执行方案 214
5.2.4 本节习题精选 215
5.2.5 答案与解析 217
5.3 数据通路的功能和基本结构 218
5.3.1 数据通路的功能 218
5.3.2 数据通路的组成 218
5.3.3 数据通路的基本结构 219
5.3.4 数据通路的操作举例 220
5.3.5 本节习题精选 221
5.3.6 答案与解析 228
5.4 控制器的功能和工作原理 234
5.4.1 控制器的结构和功能 234
5.4.2 硬布线控制器 235
5.4.3 微程序控制器 235
5.4.4 本节习题精选 239
5.4.5 答案与解析 243
5.5 异常和中断机制 247
5.5.1 异常和中断的基本概念 247
5.5.2 异常和中断的分类 247
5.5.3 异常和中断响应过程 249
5.5.4 本节习题精选 249
5.5.5 答案与解析 251
5.6 指令流水线 252
5.6.1 指令流水线的基本概念 252
5.6.2 流水线的基本实现 253
5.6.3 流水线的冒险与处理 254
5.6.4 流水线的性能指标 258
5.6.5 高级流水线技术 258
5.6.6 本节习题精选 259
5.6.7 答案与解析 265
5.7 多处理器的基本概念 273
5.7.1 SISD、SIMD、MIMD的基本概念 273
5.7.2 硬件多线程的基本概念 274
5.7.3 多核处理器的基本概念 274
5.7.4 共享内存多处理器的基本概念 275
5.7.5 本节习题精选 276
5.7.6 答案与解析 277
5.8 本章小结 278
5.9 常见问题和易混淆知识点 279
第6章 总线 280
6.1 总线概述 280
6.1.1 总线基本概念 280
6.1.2 总线的分类 281
6.1.3 系统总线的结构 282
*6.1.4 常见的总线标准 282
6.1.5 总线的性能指标 283
6.1.6 本节习题精选 284
6.1.7 答案与解析 287
6.2 总线事务和定时 290
6.2.1 总线事务 290
6.2.2 总线定时 290
6.2.3 本节习题精选 292
6.2.4 答案与解析 294
6.3 本章小结 296
6.4 常见问题和易混淆知识点 296
第7章 输入/输出系统 297
*7.1 I/O系统基本概念 297
*7.1.1 输入/输出系统 297
*7.1.2 I/O控制方式 298
*7.1.3 外部设备 298
*7.1.4 本节习题精选 299
*7.1.5 答案与解析 300
7.2 I/O接口 300
7.2.1 I/O接口的功能 300
7.2.2 I/O接口的基本结构 300
7.2.3 I/O接口的类型 301
7.2.4 I/O端口及其编址 301
7.2.5 本节习题精选 302
7.2.6 答案与解析 304
7.3 I/O方式 305
7.3.1 程序查询方式 305
7.3.2 程序中断方式 307
7.3.3 DMA方式 311
7.3.4 本节习题精选 315
7.3.5 答案与解析 323
7.4 本章小结 332
7.5 常见问题和易混淆知识点 333
参考文献 334