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| 編輯推薦： |
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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，主要讨论计算机各大部件的基本组成原理，各大部件互连构成整机系统的技术。全书共分9章, 介绍了计算机的基础知识和计算机各子系统的基本组成原理。各章内容相对独立，由浅入深，同时注意章节间内容的衔接，力求做到内容全面、概念清楚、通俗易懂，并注意处理好基本原理、基本概念与实用性、先进性之间的关系。
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| 內容簡介： |
本书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。主要内容分成两个部分,由9章组成：第1、2章介绍计算机的基础知识；第3～9章介绍计算机的各子系统（包括运算器、存储器、控制器、总线、外部设备和输入输出子系统等）的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。
本书讲述了计算机的基本原理和基本概念，并注意与实用性和先进性相结合。全书内容由浅入深，通俗易懂，每章之后均附有习题，便于自学。
本书可以作为高等院校计算机及相关专业计算机组成原理课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。
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| 關於作者： |
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蒋本珊 北京理工大学计算机学院教授。毕业于西安交通大学计算机专业，获得学士、硕士学位。研究方向：计算机系统结构，主要研究领域：嵌入式片上系统、软硬件协同设计。主讲计算机组成原理等课程三十余年，具有丰富的教学经验，多次获得北京市和北京理工大学教学优秀成果奖，被评为校三育人和师德先进个人。正式出版教材和教学参考书二十余本，其中4本被评为北京市精品教材，3本入选教育部普通高等教育 十一五国家级规划教材，1本入选教育部普通高等教育十二五国家级规划教材。主持和参与科研项目多项，主持教改立项多项。
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| 目錄：
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目录CONTENTS
第1章概论1
1.1电子计算机与存储程序控制1
1.1.1电子计算机的发展1
1.1.2存储程序概念2
1.2计算机的硬件组成3
1.2.1计算机的主要部件3
1.2.2计算机各大部件之间连接4
1.2.3不同对象观察到的计算机硬件系统5
1.2.4冯诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想7
1.3计算机系统9
1.3.1硬件与软件的关系9
1.3.2系列机和软件兼容9
1.3.3计算机系统的多层次结构10
1.3.4实际机器和虚拟机器11
1.4计算机的工作过程和主要性能指标11
1.4.1计算机的工作过程11
1.4.2计算机的主要性能指标12
习题14
第2章数据的机器层次表示15
2.1数值数据的表示15
2.1.1计算机中的数值数据15
2.1.2无符号数和带符号数15
2.1.3原码表示法16
2.1.4补码表示法17
2.1.5反码表示法18
2.1.63种机器数的比较与转换19
2.2机器数的定点表示与浮点表示20
2.2.1定点表示法20
2.2.2浮点表示法22
2.2.3浮点数阶码的移码表示法24
2.2.4浮点数尾数的基数25
2.2.5IEEE 754标准浮点数26
2.2.6定点、浮点表示法与定点、浮点计算机28
2.3非数值数据的表示29
2.3.1字符和字符串的表示29
2.3.2汉字的表示30
2.3.3统一代码33
2.4十进制数和数串的表示34
2.4.1十进制数的编码34
2.4.2十进制数串35
2.5不同类型的数据表示举例36
2.5.1C语言中的数据表示36
2.5.2现代微型计算机系统中的数据表示38
2.6数据校验码39
2.6.1奇偶校验码40
2.6.2汉明校验码42
2.6.3循环冗余校验码45
习题46
目录计算机组成原理第4版第3章指令系统49
3.1指令格式49
3.1.1机器指令的基本格式49
3.1.2地址码结构50
3.1.3指令的操作码52
3.2寻址技术54
3.2.1编址方式54
3.2.2指令寻址和数据寻址55
3.2.3基本的数据寻址方式56
3.2.4变型或组合寻址方式61
3.3堆栈与堆栈操作63
3.3.1堆栈结构63
3.3.2堆栈操作65
3.4指令类型65
3.4.1数据传送类指令65
3.4.2运算类指令66
3.4.3程序控制类指令67
3.4.4输入输出类指令69
3.4.580x86指令系统举例70
3.5指令系统的发展72
3.5.1x86架构的扩展指令集72
3.5.2从复杂指令系统到精简指令系统74
3.5.3VLIW和EPIC74
习题76
第4章数值的机器运算79
4.1基本算术运算的实现79
4.1.1加法器79
4.1.2进位的产生和传递80
4.1.3并行加法器的快速进位81
4.2定点加减运算83
4.2.1原码加减运算83
4.2.2补码加减运算84
4.2.3补码的溢出判断与检测方法86
4.2.4补码定点加减运算的实现88
4.3带符号数的移位和舍入操作89
4.3.1带符号数的移位操作89
4.3.2带符号数的舍入操作90
4.4定点乘法运算91
4.4.1原码一位乘法91
4.4.2补码一位乘法93
4.4.3补码两位乘法96
4.4.4阵列乘法器98
4.5定点除法运算99
4.5.1原码除法运算99
4.5.2补码除法运算102
4.5.3阵列除法器105
4.6规格化浮点运算106
4.6.1浮点加减运算106
4.6.2浮点乘除运算108
4.6.3浮点运算器的实现110
4.7十进制整数的加法运算110
4.7.1一位十进制加法运算110
4.7.2十进制加法器112
4.7.3多位十进制加法113
4.8逻辑运算与实现114
4.9运算器的基本组成与实例115
4.9.1运算器结构115
4.9.2ALU举例117
4.9.3浮点运算器举例119
习题121
第5章存储系统和结构123
5.1存储系统的组成123
5.1.1存储器分类123
5.1.2存储系统层次结构125
5.2主存储器的组织126
5.2.1主存储器的基本结构126
5.2.2主存储器的存储单元127
5.2.3主存储器的主要技术指标128
5.2.4数据在主存中的存放129
5.3半导体随机存储器和只读存储器130
5.3.1RAM记忆单元电路130
5.3.2动态RAM的刷新133
5.3.3RAM芯片分析135
5.3.4半导体只读存储器138
5.3.5半导体存储器的封装139
5.4主存储器的连接与控制140
5.4.1主存容量的扩展140
5.4.2存储芯片的地址分配和片选143
5.4.3主存储器和CPU的连接145
5.4.4主存的校验146
5.4.5PC系列微型计算机的存储器接口147
5.5提高主存读写速度的技术150
5.5.1主存与CPU速度的匹配150
5.5.2FPM DRAM151
5.5.3EDO DRAM151
5.5.4SDRAM152
5.5.5DDR SDRAM152
5.5.6DDR2、DDR3、DDR4和DDR5 SDRAM153
5.5.7Rambus DRAM154
5.5.8多通道内存技术155
5.6多体交叉存储技术156
5.6.1并行访问存储器156
5.6.2交叉访问存储器157
5.7高速缓冲存储器158
5.7.1高速缓存工作原理158
5.7.2Cache的读写操作159
5.7.3地址映像159
5.7.4替换算法161
5.7.5更新策略161
5.7.6微机中Cache技术的实现162
5.8虚拟存储器163
5.8.1虚拟存储器的基本概念163
5.8.2页式虚拟存储器164
5.8.3段式虚拟存储器164
5.8.4段页式虚拟存储器165
5.8.5快表与慢表166
习题166
第6章中央处理器169
6.1中央处理器的功能和组成169
6.1.1CPU的功能169
6.1.2CPU中的主要寄存器169
6.1.3CPU的组成171
6.1.4CPU的主要技术参数172
6.2控制器的组成和实现方法176
6.2.1控制器的基本组成176
6.2.2控制器的硬件实现方法177
6.3时序系统与控制方式178
6.3.1时序系统178
6.3.2控制方式180
6.3.3指令运行的基本过程181
6.3.4指令的微操作序列183
6.4微程序控制原理184
6.4.1微程序控制的基本概念185
6.4.2微指令编码法186
6.4.3微程序控制器的组成和工作过程188
6.4.4微程序入口地址的形成189
6.4.5后继微地址的形成190
6.4.6微程序设计191
6.5控制单元的设计193
6.5.1简单的CPU模型193
6.5.2组合逻辑控制单元设计196
6.5.3微程序控制单元设计200
6.6流水线技术202
6.6.1重叠控制203
6.6.2先行控制原理204
6.6.3流水工作原理205
6.7精简指令系统计算机207
6.7.1RISC的特点和优势207
6.7.2RISC基本技术209
6.8微处理器中的新技术209
6.8.1超标量和超流水线技术209
6.8.2EPIC的指令级并行处理210
6.8.3超线程技术210
6.8.4双核与多核技术211
6.8.5睿频加速技术213
习题214
第7章总线217
7.1总线概述217
7.1.1总线的基本概念217
7.1.2总线的分类218
7.1.3总线的组成及性能指标219
7.2总线仲裁221
7.2.1集中仲裁方式221
7.2.2分布仲裁方式223
7.3总线定时控制223
7.3.1同步定时方式223
7.3.2异步定时方式224
7.4总线标准224
7.4.1系统总线标准225
7.4.2外部总线标准227
习题230
第8章外部设备231
8.1外部设备概述231
8.1.1外部设备的分类231
8.1.2外部设备的地位和作用232
8.2磁介质存储器的性能和原理233
8.2.1磁介质存储器的读写233
8.2.2磁介质存储器的技术指标234
8.2.3数字磁记录方式235
8.2.4编码方式的比较238
8.3磁介质存储设备239
8.3.1硬盘存储器的基本结构与分类239
8.3.2硬盘驱动器239
8.3.3硬盘的信息分布和磁盘地址240
8.3.4硬盘存储器的技术参数241
8.3.5硬盘的分区域记录244
8.3.6硬盘的NCQ技术245
8.4磁盘阵列245
8.4.1RAID简介245
8.4.2RAID的分级246
8.5光盘存储器247
8.5.1光盘存储器的类型248
8.5.2光盘存储器的组成及工作原理248
8.5.3光盘驱动器252
8.6新型辅助存储器253
8.6.1基于磁或磁光介质的可移动存储器253
8.6.2基于电子器件的存储器255
8.7键盘输入设备258
8.7.1键开关与键盘类型258
8.7.2键盘扫描258
8.7.3微型计算机键盘260
8.8其他输入设备262
8.8.1鼠标器262
8.8.2其他定位设备263
8.8.3扫描仪264
8.9打印输出设备265
8.9.1打印机概述266
8.9.2打印机的主要性能指标266
8.9.3针式打印机工作原理267
8.9.4喷墨打印机工作原理269
8.9.5激光打印机工作原理270
8.10显示设备271
8.10.1显示器概述271
8.10.2CRT显示器271
8.10.3字符显示器的工作原理275
8.10.4图形显示器的工作原理277
8.10.5LCD显示器279
8.10.6视频显示标准281
8.10.7微型计算机的显示适配器282
习题283
第9章输入输出系统286
9.1主机与外设的连接286
9.1.1输入输出接口286
9.1.2接口的功能和基本组成287
9.1.3外设的识别与端口寻址289
9.1.4输入输出信息传送控制方式290
9.2程序查询方式及其接口291
9.2.1程序查询方式292
9.2.2程序查询方式接口293
9.3中断系统和程序中断方式295
9.3.1中断的基本概念295
9.3.2中断请求和中断判优297
9.3.3中断响应和中断处理300
9.3.4多重中断与中断屏蔽303
9.3.5中断全过程307
9.3.6程序中断接口结构307
9.4DMA方式及其接口308
9.4.1DMA方式的基本概念308
9.4.2DMA接口310
9.4.3DMA传送方法与传送过程312
9.5通道控制方式314
9.5.1通道的基本概念314
9.5.2通道的类型与结构315
9.5.3通道程序317
9.5.4通道工作过程320
习题320
索引323
参考文献333
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| 內容試閱：
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主任： 李晓明副主任： 蒋宗礼卢先和委员： （按姓氏笔画为序）
马华东马殿富王志英王晓东宁洪
刘辰孙茂松李仁发李文新杨波
吴朝晖何炎祥宋方敏张莉金海
周兴社孟祥旭袁晓洁钱乐秋黄国兴
曾明廖明宏秘书： 张瑞庆
本书主审： 袁开榜第4版前言FOREWORD《计算机组成原理》一书最初写作于2003年，先后出版了第1～3版，累计发行20万册。本书的第3版出版于2013年5月，它与配套的参考书《计算机组成原理学习指导与习题解析》（第3版）和《计算机组成原理教师用书》（第3版）均受到了读者的欢迎和好评，印刷13次。由于第3版出版迄今已6年有余，应广大同行和读者的强烈要求，从2018年9月底开始了本次修订。
本次修订未对全书的框架结构进行调整，只是对部分内容进行了必要的调整、更新、删减，并且参考国内外相关资料增加了一些最新的概念和技术。
修订后的本书保持了原书概念清楚、通俗易懂的风格，在强调基本原理、基本概念的同时，也注意了实用性和先进性。
本书每章后附有大量的习题，在与本书完全配套的《计算机组成原理教师用书》（第4版）第一章的教材习题解答版块中给出了本书中全部习题的解答，以供读者参考。
本人所公布的电子邮箱（bs.jiang@163.com）多年来收到很多同行和读者的来信，均已逐一认真回复。对于一些好的建议，在本次修订中也有所体现。希望修订之后的本书能对读者更有帮助，欢迎继续来信提出宝贵意见和建议。作者
2019年3月第3版前言FOREWORD《计算机组成原理》一书是本人积多年教学经验和体会精心写作完成的，本书第1版出版至今已近10年。承蒙专家和读者的厚爱，收获了不少成果。例如，《计算机组成原理》2004年被评为北京市精品教材，2007年入选教育部普通高等教育十一五国家级规划教材；《计算机组成原理》第2版2009年获得兵工高校优秀教材一等奖，《计算机组成原理》第2版以及配套参考书《计算机组成原理学习指导与习题解析》第2版、《计算机组成原理教师用书》第2版共3本书在2011年被评为北京市精品教材，《计算机组成原理》第2版2012年入选教育部十二五普通高等教育本科国家级规划教材。
本次修订有比较大的调整。首先是增加了总线一章，使全书的总章数由8章变为9章。然后，对原有的各章也都进行了必要的调整、更新、删减，补充了不少新的内容，特别是为适应计算机飞速发展的需要，参考国内外相关资料，增加了不少最新的概念和技术，仅补充和更新的内容就近4万字。
修订后的本书保持了原书概念清楚、通俗易懂的风格，在强调基本原理、基本概念的同时，也注意了实用性和先进性。
此次修订得到欧阳凌、潘海军的大力支持和帮助，他们在资料收集、图表制作、书稿整理等方面参与了工作，在此表示感谢。
继续欢迎读者来信提出意见和建议，电子邮箱： bs.jiang@163.com。对于读者的来信，本人将会逐一回复。作者
2013年5月第2版前言FOREWORD承蒙读者的厚爱，本书第1版出版仅三年，已连续印刷10次，总印数达到41 000册。本书2004年被评为北京市精品教材，2007年入选教育部普通高等教育十一五国家级规划教材。本书作为主教材，与2005年以来相继出版的《计算机组成原理学习指导与习题解析》和《计算机组成原理教师用书》一起形成了一个比较完整的教材教学体系，可以适应大多数高校的计算机及相关专业计算机组成原理课程教学的需要，受到了许多老师的欢迎。
随着计算机技术发展的日新月异，对第1版教材中部分内容的更新也被提上了议事日程。此次修订，保留了原书的框架和风格，全书章节基本保持不变，但与原书相比，进行了必要的调整、删减，补充了一些新的内容，增加了不少新的概念和新的技术。
第1章增加哈佛结构的内容，第3章增加指令系统的发展的内容，第5章增加DDR2 SDRAM和DDR3 SDRAM等内容，第6章增加微处理器中的新技术的内容，第7章增加SATA硬盘、NCQ技术和显卡等内容，第8章增加PCIExpress总线的内容。
除了这些大的变化，其余章节的内容也有一些修改和补充。
修订后的本书力求概念清楚、通俗易懂，并注意处理好基本原理、基本概念与实用性、先进性之间的关系。
本书第1版自面市以来，收到了许多同行和读者发来的电子邮件，对于读者的来信，本人均给予了一一回复和解答。希望修订之后的本书能对读者有所帮助，欢迎来信提出意见和建议。电子邮箱： bs.jiang@163.com。作者
2008年6月第1版前言FOREWORD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，主要讨论计算机各大部件的基本组成原理，各大部件互连构成整机系统的技术。本课程在计算机学科中处于承上启下的地位，先修课程应包括计算机基础、数字电路等。本课程的参考教学时数为56～72学时。
全书共分8章： 第1、2章介绍计算机的基础知识（概论、数据的机器层次表示），第3～8章介绍计算机的各子系统（指令系统、数值的机器运算、存储系统和结构、中央处理器、外部设备、输入输出系统）的基本组成原理。
本书的内容与教学时数允许的分量相比偏多一些，有些内容对某些专业来说可能已在先导课程中讨论过，因此，在使用本教材时，可根据各专业的具体情况在章节上有选择地进行取舍。
计算机组成原理类的教材在国内已有不少，本书在下列几个方面具有一定的特色。
第一，本书是中国计算机学会和清华大学出版社共同规划的面向全国高等学校计算机专业本科生的21世纪大学本科计算机专业系列教材之一，内容覆盖了《中国计算机科学与技术学科教程2002（CCC2002）》对本课程所列出的知识单元。
第二，本书既强调计算机的基本概念和基础知识，对计算机的各大基本部件的组成原理、设计方法及相互关系都进行了较详细的描述，又注意与实际应用相结合，具有一定的针对性，以避免理论和实际脱节。
第三，计算机技术的发展日新月异，作为一本专业基础课教材，不可能也没有必要处处体现先进技术；有时过于求新，反倒会使内容显得高深且难以理解。本书在阐述中注意由浅入深、循序渐进，在讲清基本原理的基础上，再提出先进技术和新的发展方向，以降低学习的难度。
第四，本书根据各章节内容的要求按横向方式组织课程实例，而不拘泥于某一种具体的机型，以减少局限性，扩大读者的视野和适用面。考虑到目前国内的实际情况，实例以微、小型计算机为主。
第五，为了帮助读者建立整机概念，本书中介绍了一个仅有十几条指令的模型机，试图通过解剖这样一个小小的麻雀来介绍控制器的设计方法。
第六，各章内容相对独立，由浅入深，同时注意章节间内容的衔接，适合自学。
总之，本书力求做到内容全面、概念清楚、通俗易懂，并注意到实用性和先进性。
本书每章后附有大量的习题，为读者提供较多的练习机会。
本书还附有配套的电子教案，以便于教学使用，需要的教师可直接与清华大学出版社联系索取。
在本书编写过程中得到了21世纪大学本科计算机专业系列教材编委会的多次指导和建议。重庆大学计算机系袁开榜教授亲自仔细审阅了本书的全部内容，提出了许多宝贵的修改意见。清华大学出版社的编辑们也为本书的出版做了许多工作。在此对他们辛勤的工作和热情的支持表示诚挚的感谢！
由于时间的原因以及个人的水平限制，书上难免出现错误和不妥之处，欢迎同行和广大读者批评指正。如有问题可直接与作者联系，电子邮箱是： bs.jiang@163.com。作者
2003年11月计算机组成原理第4版
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