對計算機系統(tǒng)的主要組成部分 ——總線、存儲器、輸入/輸出系統(tǒng)、運算器、指令系統(tǒng)、控制器進行詳細講解

對每類器件的邏輯組成、物理組成、硬件工作方式、工作流程等展開全面闡述

將重要知識點通過舉例的方式進行直觀講解，加強讀者理解

羅列計算機硬件發(fā)展的前沿技術，擴展讀者專業(yè)知識面

“計算機組成原理”課程是計算機類專業(yè)的核心課程，理論性較強，部分內(nèi)容對于初學者來說比較難以理解，需要有較強的數(shù)字電路基礎。本書對計算機系統(tǒng)的主要組成部分—總線、存儲器、輸入/輸出系統(tǒng)、運算器、指令系統(tǒng)、控制器進行了詳細的講解，對每類器件的邏輯組成、物理組成、硬件工作方式、工作流程等展開了較為全面的闡述，并將一些重要的知識點通過舉例的方式直觀講解，加強讀者的理解。

“計算機組成原理”課程涵蓋的內(nèi)容比較廣泛，對于計算機相關專業(yè)的學生來說，掌握本書中的大部分內(nèi)容對于夯實專業(yè)基礎非常重要。在理論講述的同時，本書還羅列了一些計算機硬件發(fā)展的前沿技術，擴展讀者專業(yè)知識面。

本書可作為本科院校計算機科學與技術、網(wǎng)絡工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的教材，也可供從事計算機體系結構與組成研究的人員參考。讀者也可以從出版社電子資源配套網(wǎng)站（http://www.waterpub.com.cn/softdown/）上下載相關教學資源。

本書共7章，主要內(nèi)容包括計算機組成和系統(tǒng)結構緒論、總線系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、輸/入輸出系統(tǒng)、運算系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。本書教學內(nèi)容比較多，教師可以選擇部分章節(jié)在課堂內(nèi)講解，除課堂時間外，學生還可利用課余時間進行學習。

本書由陳念、計博婧、章哲慶任主編。各章編寫分工如下：第1～3章由陳念編寫，第4、6章由計博婧編寫，第5、7章由章哲慶編寫，全書由陳念統(tǒng)稿。

對于本書的錯誤和不當之處，希望讀者予以指正，以便下次修訂。

編 者

2019年4月

第1章 緒論 1
1.1 計算機體系結構與組成 1
1.1.1 計算模型和圖靈機 1
1.1.2 計算機體系結構的概念 2
1.1.3 計算機系統(tǒng)層次 4
1.1.4 計算機系統(tǒng)結構分類 6
1.2 計算機系統(tǒng)組成 9
1.2.1 硬件構成 9
1.2.2 計算機性能指標 13
1.2.3 計算機工作過程 14
1.3 計算機軟件系統(tǒng) 17
1.3.1 軟件發(fā)展歷程 17
1.3.2 軟件分類 18
1.3.3 軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 19
1.4 計算機應用領域 20
1.4.1 傳統(tǒng)應用領域 20
1.4.2 延伸應用領域 21
1.5 計算機技術發(fā)展展望 24
1.5.1 計算機發(fā)展趨勢 24
1.5.2 新型計算機技術 26
1.6 本章小結 28
習題 29
第2章 總線系統(tǒng) 30
2.1 總線體系結構 30
2.1.1 總線體系結構演變歷程 31
2.1.2 現(xiàn)代計算機總線結構 33
2.2 總線標準化與總線特性 37
2.3 總線分類與性能評價指標 39
2.3.1 總線分類 39
2.3.2 總線性能評測 41
2.4 總線時序 43
2.4.1 系統(tǒng)總線周期 43
2.4.2 總線讀寫周期時序 43
2.5 總線控制 46
2.5.1 總線判優(yōu)控制 46
2.5.2 通信控制 48
2.5.3 通信控制方式 49
2.6 本章小結 54
習題 54
第3章 存儲系統(tǒng) 56
3.1 存儲分類與存儲體系 56
3.1.1 存儲分類 56
3.1.2 存儲層次和存儲體系 59
3.2 內(nèi)存儲器 61
3.2.1 內(nèi)存條外形 61
3.2.2 內(nèi)存結構 62
3.2.3 內(nèi)存性能 66
3.2.4 動態(tài)內(nèi)存刷新 68
3.2.5 靜態(tài)RAM 71
3.2.6 存儲擴展與連接 76
3.2.7 訪存速度提升措施 82
3.2.8 存儲器校驗 86
3.3 高速緩沖存儲器（Cache） 89
3.3.1 設置Cache的原因 89
3.3.2 Cache地址結構與映射 89
3.3.3 Cache工作機制 95
3.3.4 緩存的類型 98
3.4 輔助存儲器 100
3.4.1 輔存簡介 100
3.4.2 硬盤結構與性能參數(shù) 101
3.4.3 固態(tài)硬盤 107
3.4.4 磁存取原理與記錄方式 109
3.4.5 磁盤陣列與分布式系統(tǒng) 113
3.5 本章小結 118
習題 118
第4章 輸入/輸出系統(tǒng) 121
4.1 I/O接口概述 121
4.1.1 I/O接口要解決的問題 122
4.1.2 I/O接口的功能 122
4.1.3 CPU與I/O接口信號 124
4.1.4 I/O接口的類型 124
4.2 I/O端口尋址方式 125
4.2.1 存儲器映像的I/O尋址方式 125
4.2.2 I/O端口單獨尋址方式 126
4.3 I/O控制方式 127
4.3.1 無條件傳送方式 127
4.3.2 查詢傳送方式 129
4.3.3 中斷傳送方式 132
4.3.4 DMA方式 137
4.3.5 通道控制方式 140
4.4 本章小結 145
習題 146
第5章 運算系統(tǒng) 147
5.1 無符號數(shù)和有符號數(shù) 147
5.1.1 無符號數(shù) 147
5.1.2 有符號數(shù) 147
5.2 數(shù)的定點表示與浮點表示 150
5.2.1 定點表示 151
5.2.2 浮點表示 151
5.3 定點數(shù)的四則運算及移位運算 154
5.3.1 定點數(shù)加減運算 154
5.3.2 定點數(shù)的移位運算 159
5.3.3 乘法運算 162
5.3.4 除法運算 170
5.4 浮點四則運算 179
5.4.1 浮點加減運算 179
5.4.2 浮點乘除法運算 183
5.4.3 浮點運算的硬件結構 186
5.5 算術邏輯單元（ALU） 186
5.5.1 ALU的基本信號 186
5.5.2 ALU的電路操作 187
5.5.3 ALU的發(fā)展 188
5.5.4 快速進位鏈及其應用 188
5.6 本章小結 198
習題 199
第6章 指令系統(tǒng) 201
6.1 機器指令 201
6.1.1 指令系統(tǒng)概述 201
6.1.2 CISC與RISC 202
6.2 指令格式 203
6.2.1 操作碼 203
6.2.2 地址碼 206
6.2.3 指令格式設計原則 208
6.3 尋址方式 208
6.3.1 指令尋址 208
6.3.2 操作數(shù)尋址 209
6.4 堆棧與堆棧操作 214
6.4.1 堆棧結構 214
6.4.2 堆棧操作 216
6.5 指令系統(tǒng)應用舉例 216
6.6 指令的類型 218
6.6.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 218
6.6.2 算術運算類指令 220
6.6.3 邏輯運算類指令 222
6.6.4 移位指令 222
6.6.5 程序控制類指令 224
6.6.6 字符串操作類指令 226
6.6.7 指令系統(tǒng)的擴展 227
6.7 本章小結 227
習題 228
第7章 控制系統(tǒng) 229
7.1 CPU控制電路結構 229
7.1.1 CPU的功能 229
7.1.2 CPU的基本組成 230
7.1.3 CPU的寄存器 232
7.1.4 馮•諾依曼結構和哈佛結構的處理器 236
7.2 控制單元 236
7.2.1 微命令產(chǎn)生部件 237
7.2.2 時序系統(tǒng) 237
7.2.3 控制器分類 240
7.3 指令周期 240
7.3.1 指令周期的基本概念 240
7.3.2 指令周期的數(shù)據(jù)流 242
7.3.3 指令周期數(shù)據(jù)流舉例 247
7.4 控制器的設計 248
7.4.1 控制單元的設計方法 248
7.4.2 控制信號分析 249
7.4.3 組合邏輯控制器的設計 255
7.4.4 微程序控制器的設計 260
7.4.5 組合邏輯控制器和微程序控制器的比較 275
7.5 指令流水線技術 276
7.5.1 指令流水線的原理 276
7.5.2 流水線的分類 279
7.5.3 流水線的性能指標 281
7.5.4 影響流水性能的因素 287
7.5.5 高級流水線技術 295
7.6 本章小結 300
習題 300
參考文獻 302

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2. 微積分（經(jīng)管類）導學篇（下冊） [王海棠 曹海軍 周玲麗]
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5. 信息技術（微課版） [王云　徐江鴻　李清霞　羅學鋒　]
6. 管理基礎與實務 [主編 王鳳基 顏漢軍]
7. 高等數(shù)學導學篇（下冊） [主編 李文婧 胡雷 尹金生]
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12. Python語言程序設計教程 [郭其標 房宜汕]
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17. 線性代數(shù) [主編 史昱 陳鳳欣]
18. 電力電子技術課程學習及實驗指導 [主編 陳榮]
19. 成長對話：青春的榜樣 [主編　施端銀　黃武剛　應巨林]
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22. 電路與電子技術Ⅱ——電路分析基礎 [主編 陳曉 金哲]
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24. 英語大爆炸：跟趣味情景劇學口語（微課版） [秦然　編著]
25. 機械工程制圖任務跟蹤訓練 [主編 王瑞清 趙金考 周彥云 ]
26. 機械工程制圖 [主編 覃國萍 劉百順 禹晨]
27. 平面設計與制作項目化教程 [主編　李晨]
28. 后期影像剪輯技術 [主編　郭建偉]
29. 人工智能概論（第二版） [主編　任云暉　丁紅　徐迎春 ]
30. 信息時代美育之道 [主編　劉宏宇　黎婭]