计算机组成原理与体系结构

　　《计算机组成原理与体系结构/高等教育“十二五”规划教材》从计算机组成原理与体系结构的基本概念出发，系统地论述了计算机系统的基本组成、工作原理和设计方法，并从提高计算机性能的角度，分析和探讨了计算机体系结构的基本原理和设计方法。全书共分为七章，主要内容包括计算机系统概论、运算方法与运算器、存储系统、指令系统、中央处理器、输入／输出系统及高性能处理器。
　　《计算机组成原理与体系结构/高等教育“十二五”规划教材》结构清晰、内容翔实、实例具体、语言简练、通俗易懂，还包括大量习题，方便教学。《计算机组成原理与体系结构/高等教育“十二五”规划教材》可作为高等院校计算机及相关专业的教学用书，也可供相关科技人员参考。

第1章 计算机系统概论
1.1 计算机的分类及应用
1.1.1 计算机的分类
1.1.2 数字电子计算机的应用
1.2 计算机系统
1.2.1 计算机的硬件组成
1.2.2 计算机的软件系统
1.2.3 计算机系统的层次结构
1.3 计算机体系结构
1.3.1 计算机体系结构的基本概念
1.3.2 计算机体系结构的分类
1.3.3 计算机体系结构、组成和实现
1.4 计算机系统设计和评价的基本原则
1.4.1 计算机系统设计的定量原理
1.4.2 计算机系统的性能评价
本章小结
习题

第2章 运算方法与运算器
2.1 运算器概述
2.2 数据与文字的表示方法
2.2.1 数据格式
2.2.2 数的机器码表示
2.2.3 字符的表示方法
2.2.4 汉字的表示方法
2.3 定点加法、减法运算
2.3.1 补码加法、减法
2.3.2 溢出的概念及判别逻辑
2.3.3 基本的二进制加法／减法器
2.4 定点乘法运算
2.4.1 补原码并行乘法
2.4.2 直接补码并行乘法
2.5 定点除法运算
2.5.1 原码除法算法原理
2.5.2 阵列除法器
2.6 定点运算器的组成
2.6.1 多功能算术／逻辑运算单元（ALU）
2.6.2 内部总线
2.6.3 定点运算器的基本结构
2.7 浮点运算方法和浮点运算器
2.7.1 浮点加法、减法运算
2.7.2 浮点乘法、除法运算
2.7.3 浮点运算器
本章小结
习题

第3章 存储系统
3.1 存储器概述
3.1.1 存储器分类
3.1.2 存储器的分级
3.1.3 主存储器的技术指标
3.2 随机读写存储器
3.2.1 SRAM存储器
3.2.2 DRAM存储器
3.3 只读存储器
3.4 存储器容量的扩充
3.5 提高存储器系统性能的技术
3.5.1 双端口存储器
3.5.2 多模块交叉存储器
3.5.3 相联存储器
3.5.4 高速缓冲存储器（Cache）
3.5.5 虚拟存储器
本章小结
习题

第4章 指令系统
4.1 指令系统的发展与性能要求
4.1.1 指令系统的发展
4.1.2 对指令系统性能的要求
4.2 指令格式
4.2.1 操作码
4.2.2 地址码
4.2.3 指令字长度
4.2.4 指令助记符
4.3 指令和数据的寻址方式
4.3.1 指令的寻址方式
4.3.2 操作数寻址方式
4.4 典型指令
4.4.1 指令的分类
4.4.2 复杂指令系统计算机
4.4.3 精简指令系统计算机
本章小结
习题

第5章 中央处理器
5.1 CPU的功能和组成
5.1.1 CPU的功能
5.1.2 CPU的基本组成
5.1.3 CPU中的主要寄存器
5.1.4 操作控制器与时序产生器
5.2 指令周期
5.2.1 指令周期的基本概念
5.2.2 MOV指令的指令周期
5.2.3 LAD指令的指令周期
5.2.4 ADD指令的指令周期
5.2.5 STO指令的指令周期
5.2.6 JMP指令的指令周期
5.2.7 用方框图语言表示指令周期
5.3 时序产生器和控制方式
5.3.1 时序信号的作用和体制
5.3.2 时序信号产生器
5.3.3 控制方式
5.4 微程序控制器
5.4.1 微程序控制原理
5.4.2 微程序设计技术
5.5 硬连线控制器
5.6 流水线CPU
5.6.1 重叠执行
5.6.2 流水线CPU的工作原理
5.6.3 流水线CPU的结构
5.6.4 流水线的性能分析
5.6.5 流水线中的主要问题
本章小结
习题

第6章 输入／输出系统
6.1 概述
6.1.1 主机与外设间的连接模式
6.1.2 总线的基本概念
6.1.3 接口的功能及分类
6.1.4 信息交换方式
6.2 程序中断方式
6.2.1 有关中断的各种概念
6.2.2 中断方式的典型应用
6.2.3 中断过程
6.2.4 程序中断方式的基本接口
6.3 DMA方式
6.3.1 DMA的基本概念
6.3.2 DMA传送方式
6.3.3 基本的DMA控制器
6.3.4 选择型和多路型DMA控制器
6.4 通道方式
6.4.1 通道的功能
6.4.2 通道的类型
6.4.3 通道结构的发展
6.5 通用I/O标准接口
6.5.1 并行I/O标准接口SCSI
6.5.2 串行I/O标准接口IEEE1394
本章小结
习题

第7章 高性能处理机
7.1 超标量处理机和超流水线处理机
……

　　本书系统地介绍了计算机的组成原理、逻辑实现、设计方法以及相互连接构成整机系统的有关问题，同时对计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本方法进行了介绍，并强调采用量化的分析方法，使读者能够更具体、实际地分析和理解计算机体系结构。通过对计算机各功能部件的逻辑组成、工作机制、程序设计的学习及实验，使学生建立较完备的计算机整机概念，掌握计算机组成的基本理论和方法。了解所用计算机硬件及使用软件扩大功能的实现方法，为后继课程及今后工作中解决实际问题打下良好的基础。并通过上机实验，使学生受到软硬件实验的初步训练，并培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识、创新能力。
　　“计算机组成原理与体系结构”是计算机专业的核心专业基础课程。本课程主要讲授计算机系统的基本组成、工作原理和设计方法，并从提高计算机性能的角度，分析和探讨计算机体系结构的基本原理和设计方法，具有知识面广、内容多、更新快和学习难度大等特点。编者在多年讲授本课程的基础上，针对本课程的特点，精心编写了本书，着重突出以下几点。
　　（1）内容系统全面，基本概念清楚，可读性好。
　　（2）结构性强，通过对计算机组成原理的讲解力求使学生能够牢固建立计算机整机的概念。
　　（3）突出重点，体系结构重点讲述现代大多数计算机都采用的比较成熟的思想、结构和方法，避免面面俱到。
　　（4）选材得当，内容结构安排合理，注重各部分内容间的衔接，做到循序渐进，深入浅出。
　　（5）很好地把握内容的广度和深度，具有科学性和启发性。力求反映新知识、新技术，以适应计算机技术发展和变化快的需要。
　　（6）每章后的习题，重在使学生很好地掌握重点和难点知识。
　　本书由王庆荣主编，李金玉、毛艳艳副主编，其中，第1、第2、第3章由王庆荣编写，第4章由毛艳艳编写，第5、第6、第7章由李金玉编写，全书由王庆荣统稿和审定。在本书的编写过程中，查阅了大量的论文和图书资料，在此对上述文献资料的原作者表示衷心的感谢。北京交通大学出版社郭碧云等工作人员为本书的出版也付出了大量的心血，在此表示衷心的感谢。
　　由于计算机技术本身尚在快速发展过程中，且编者水平有限，还存在许多不尽如人意的地方，衷心希望读者提出宝贵的意见和建议。