本書為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。本書以當前主流微型計算機技術為背景，以建立系統(tǒng)級的整機概念為目的，深入介紹計算機各功能子系統(tǒng)的邏輯組成和工作機制。全書共7章。第1章概述計算機的基本概念、發(fā)展歷程和系統(tǒng)的硬件、軟件組織及計算機相關的性能指標；第2章介紹數(shù)據(jù)信息的表示、運算和校驗方法；第3章介紹CPU子系統(tǒng)的工作原理、設計實例和多核等前沿技術；第4章介紹存儲子系統(tǒng)的存儲原理、主存設計和性能改進措施；第5章介紹I/O子系統(tǒng)，包括接口、總線以及中斷、DMA和通道等I/O傳輸控制方式；第6章介紹顯示器等常見輸入/輸出設備；第7章以一個硬件系統(tǒng)模型的設計作為全書總結。本書可作為高等院校計算機及相關專業(yè)“計算機組成原理”及相關課程的教材，也可作為從事計算機專業(yè)的工程技術人員的參考書。

目    錄
第1章  概論 1
1．1  計算機的基本概念 1
1．1．1  信息的數(shù)字化表示 2
1．1．2  存儲程序工作方式 5
1．1．3  計算機的分類 6
1．2  計算機的誕生和發(fā)展 8
1．2．1  馮?諾依曼體系 8
1．2．2  計算機發(fā)展歷程 9
1．2．3  未來的發(fā)展趨勢 12
1．3  計算機系統(tǒng)的組織 13
1．3．1  硬件系統(tǒng) 13
1．3．2  軟件系統(tǒng) 18
1．3．3  硬件、軟件系統(tǒng)層次結構 20
1．3．4  硬件、軟件功能劃分與邏輯等價 22
1．4  計算機的特點與性能指標 23
1．4．1  計算機的特點 23
1．4．2  計算機的主要性能指標 24
習題1 27
第2章  數(shù)據(jù)的表示、運算和校驗 29
2．1  數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示 29
2．1．1  進位計數(shù)制 29
2．1．2  帶符號數(shù)的表示 35
2．1．3  定點數(shù)與浮點數(shù) 40
2．2  字符型數(shù)據(jù)的表示 46
2．3  運算方法 48
2．3．1  定點加減運算 48
2．3．2  溢出的判斷與移位 50
2．3．3  定點乘法運算 54
2．3．4  定點除法運算 60
2．3．5  浮點四則運算 65
2．4  常用的數(shù)據(jù)校驗方法 68
2．4．1  奇偶校驗 68
2．4．2  海明校驗 69
2．4．3  循環(huán)冗余校驗 71
習題2 73
第3章  CPU子系統(tǒng) 76
3．1  CPU概述 77
3．1．1  CPU的硬件結構模型 77
3．1．2  基本功能與控制方式 83
3．1．3  外部連接與I/O控制任務 88
3．1．4  CPU設計步驟 89
3．1．5  CPU的發(fā)展歷程 89
3．2  指令系統(tǒng) 92
3．2．1  CISC與RISC 92
3．2．2  指令格式 93
3．2．3  尋址方式 98
3．2．4  指令的功能和類型 114
3．3  運算部件與運算器 123
3．3．1  加法單元 123
3．3．2  加法器與進位邏輯 124
3．3．3  算術邏輯運算部件 126
3．3．4  運算器的組織 130
3．4  模型機CPU設計方法 132
3．4．1  模型機指令系統(tǒng) 132
3．4．2  基本部件與數(shù)據(jù)通路 136
3．4．3  指令流程與微命令 140
3．4．4  組合邏輯控制 154
3．4．5  微程序控制 165
3．5  MIPS32架構CPU設計實例 184
3．5．1  MIPS32指令架構 185
3．5．2  基本的組成部件 190
3．5．3  單周期模式 193
3．5．4  多周期模式 205
3．5．5  指令的時間特性 223
3．6  提升CPU性能的高新技術 228
3．6．1  流水線技術 228
3．6．2  SMT與超線程 232
3．6．3  多核技術 233
3．7  經(jīng)典處理器介紹 236
3．7．1  Intel 8086/8088 CPU 237
3．7．2  Intel 80386/80486 CPU 240
3．7．3  Pentium微處理器 243
3．7．4  Alpha微處理器 244
3．7．5  CRAY-1 246
3．7．6  Transputer 247
習題3 248
第4章  存儲子系統(tǒng) 252
4．1  存儲子系統(tǒng)概述 252
4．1．1  存儲系統(tǒng)的層次結構 252
4．1．2  物理存儲器與虛擬存儲器 256
4．1．3  存儲器的分類 256
4．1．4  存儲器的技術指標 259
4．2  半導體存儲原理 260
4．2．1  雙極型存儲單元 260
4．2．2  靜態(tài)存儲器 263
4．2．3  動態(tài)存儲器 267
4．2．4  半導體只讀存儲器 272
4．3  主存儲器的組織 276
4．3．1  主存的設計原則 276
4．3．2  主存的邏輯設計 278
4．3．3  主存的外部連接方式 281
4．3．4  常見的主存芯片技術 283
4．3．5  存儲器的刷新與校驗 286
4．4  磁表面存儲原理 289
4．4．1  存儲介質(zhì)與磁頭 289
4．4．2  讀寫原理 290
4．4．3  磁記錄的編碼方式 292
4．5  磁盤存儲器及其接口 296
4．5．1  軟盤存儲器 297
4．5．2  硬盤存儲器 300
4．5．3  技術指標與數(shù)據(jù)校驗 308
4．5．4  磁盤適配器 310
4．6  光學存儲原理及器件 314
4．6．1  光存儲原理 314
4．6．2  光盤存儲器 316
4．6．3  光盤驅(qū)動器及其發(fā)展方向 317
4．7  存儲系統(tǒng)性能的改進措施 320
4．7．1  高速緩沖存儲器 320
4．7．2  虛擬存儲器 326
4．7．3  雙端口存儲器 331
4．7．4  并行存儲器 332
4．7．5  聯(lián)想存儲器 336
習題4 337
第5章  總線與輸入/輸出子系統(tǒng) 340
5．1  輸入/輸出子系統(tǒng)概述 340
5．1．1  總線簡介 341
5．1．2  接口的功能與類型 342
5．1．3  輸入/輸出控制方式 345
5．2  總線 347
5．2．1  總線的特性與分類 348
5．2．2  總線的標準 350
5．2．3  總線的設計要素 351
5．2．4  PCI總線介紹 358
5．3  直接程序傳送模式 360
5．4  中斷處理模式 362
5．4．1  中斷的基本概念與應用 362
5．4．2  中斷請求與優(yōu)先級裁決 366
5．4．3  中斷響應與中斷服務程序 372
5．4．4  中斷接口的邏輯模型 378
5．4．5  典型中斷接口舉例 381
5．5  DMA模式與接口 384
5．5．1  DMA方式的基本概念 384
5．5．2  DMA控制器與接口的連接 387
5．5．3  DMA控制器的組成 391
5．5．4  DMA傳輸操作過程 394
5．5．5  典型DMA接口舉例 395
5．6  IOP和PPU模式 401
5．6．1  通道的系統(tǒng)結構 401
5．6．2  通道的類型 402
5．6．3  通道的工作原理 403
習題5 405
第6章  輸入/輸出設備 407
6．1  輸入/輸出設備概述 407
6．1．1  輸入/輸出設備的一般功能 407
6．1．2  輸入/輸出設備的類型 408
6．1．3  輸入/輸出設備與主機的信息交換 411
6．2  鍵盤及接口 412
6．2．1  鍵盤的類型 412
6．2．2  硬件掃描鍵盤 415
6．2．3  軟件掃描鍵盤 416
6．3  顯示設備及接口 419
6．3．1  顯示器的分類 419
6．3．2  顯示器的成像原理 420
6．3．3  CRT顯示器 427
6．3．4  LCD顯示器 433
6．3．5  顯示適配器及工作原理 439
6．4  打印設備及接口 444
6．4．1  打印設備概述 444
6．4．2  打印機的性能指標 445
6．4．3  點陣針式打印機 446
6．4．4  噴墨打印機 450
6．4．5  激光打印機 453
6．4．6  打印機適配器 455
6．4．7  3D打印技術簡介 456
6．5  其他輸入/輸出設備 457
6．5．1  光學字符識別設備 457
6．5．2  圖形圖像輸入設備 458
6．5．3  語音識別設備 460
6．5．4  條形碼與二維碼識別儀 461
習題6 464
第7章  計算機硬件系統(tǒng)模型 465
7．1  模型機系統(tǒng)及信號互連 465
7．1．1  系統(tǒng)組成 465
7．1．2  系統(tǒng)總線 466
7．1．3  各部件的信號線 467
7．2  模型機典型I/O操作舉例 471
7．2．1  直接程序傳輸方式的I/O操作 471
7．2．2  中斷方式下的I/O操作 472
7．2．3  DMA方式下的I/O操作 473
7．3  系統(tǒng)配置舉例 474
習題7 476
參考文獻 477