本套教材以本科教材为主并适量包括研究生教材。定位上，属于信息学科大类中各个基本方向的基本理论和前沿技术的一套高等院校教材。覆盖学院公共基础课程、专业技术基础课程、专业课程、研究生课程，涉及6个系列14个领域。本书是一本以文字教材为主并适量包括多媒体教材，以主教材为主并适量包括习题集、教师手册等浦助教材，以基本理论和工程技术教材为主并适量包括实验和实践课程教材。

本书是作者多年从事“计算机组成原理”课程教学和有关科研成果的结晶，在完成国家精品课程建设的基础上对本书进行了重要修订，使教材内容更先进，学习难度也有所降低。本书简要地介绍了数字电路基础和逻辑设计的内容，全面而比较深入地讲解了计算机组成的原理知识和设计与实现的技术，包括数据表示和运算器、指令系统和控制器、三级结构的存储器系统、输入和输出设备与系统，最后简要地介绍了并行计算机体系结构的主要概念和基础知识。

本书既可作为高等院校计算机或相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可作为从事与计算机相关业务的生产、科研和工程技术人员的参考用书。

1 计算机系统概述

1.1 计算机系统的基本组成和它的层次结构

1.2 计算机硬件系统的5个功能部件及其功能

1.3 计算机主要的技术与性能指标

1.4 计算机的体系结构、组成和实现概述

1.5 计算机发展进步、分类与拓展应用的进程

本章内容小结

习题与思考题

2 数字电路基础和计算机中的逻辑部件

2.1 数字电路(digital circuit)基础

 2.1.1 半导体材料和晶体二极管简介

 2.1.2 双极型三极管的结构及其伏安特性

 2.1.3 MOS管的结构和它的伏安特性

2.2 基本逻辑门和布尔代数知识基础

 2.2.1 最基本的逻辑门电路

 2.2.2 布尔代数知识基础及其应用

2.3 组合逻辑电路(combinational logic circuit)及其应用

 2.3.1 基本逻辑门

 2.3.2 三态门

 2.3.3 多路选择器

 2.3.4 编码器和译码器

 2.3.5 应用案例

2.4 时序(sequential)逻辑电路及其应用

 2.4.1 基本R-S触发器(flip flop)

 2.4.2 D型触发器与寄存器

 2.4.3 存储器(memory)芯片(chip)简介

 2.4.4 应用案例

2.5 现场可编程逻辑器件及其应用

 2.5.1 现场可编程器件概述

 2.5.2 现场可编程器件的编程和应用

 2.5.3 应用案例

本章内容小结

习题与思考题

3 数据表示、数据运算算法及其线路实现

3.1 数字化信息编码的概念和二进制编码知识

 3.1.1 数字化信息编码的概念

 3.1.2 二进制编码和码制转换

 3.1.3 检错纠错码

3.2 数据表示——常用的信息编码

 3.2.1 逻辑类型数据的表示

 3.2.2 字符类型数据的表示

 3.2.3 数值类型数据的表示

3.3 二进制数值数据的编码方案与运算算法

 3.3.1 原码、反码、补码的定义

 3.3.2 补码加、减运算规则和电路实现

 3.3.3 原码一位乘法、除法的实现方案

 3.3.4 实现乘法、除法的其他方案

习题与思考题

4 计算机的运算器部件

4.1 算术逻辑运算部件的功能设计与线路实现

4.2 计算机的定点运算器

 4.2.1 定点运算器部件的功能、组成与控制

 4.2.2 MIPS计算机多周期CPU系统中的运算器部件的组成与实现

 4.2.3 运算器芯片Am2901实例

4.3 基于Am2901芯片的运算器部件

 4.3.1 用4片Am2901芯片构建16位的运算器部件

 4.3.2 4片Am2901芯片之外的线路设计

4.4 浮点运算与浮点运算器

 4.4.1 浮点数的运算规则

 4.4.2 浮点运算器举例

4.5 提高运算器部件处理能力的可行途径

 4.5.1 计算机性能的演变和并行性发展概述

 4.5.2 提高计算机运算器处理能力的可行途径

本章内容小结

习题与思考题

5 指令、指令系统和汇编语言程序设计

5.1 指令格式和指令系统概述

 5.1.1 操作码的组织与编码

 5.1.2 有关操作数的个数、来源、去向和地址的安排

 5.1.3 指令的分类

5.2 寻址方式概述与应用实例

 5.2.1 基本寻址方式概述

 5.2.2 寻址方式应用举例

5.3 指令系统举例

 5.3.1 PentiumⅡ计算机的指令系统

 5.3.2 MIPS指令系统和MIPS16e指令系统

 5.3.3 TEC-2000A和TH-union系列示例计算机的指令系统

5.4 示例计算机的汇编程序设计简介

 5.4.1 汇编语言及其程序设计中的有关概念

 5.4.2 示例计算机支持的语言和程序设计

本章内容小结

习题与思考题

6 计算机的控制器部件

6.1 控制器的功能、组成与指令执行步骤概述

 6.1.1 控制器部件的功能、组成概述

 6.1.2 指令的执行步骤概述

6.2 硬连线控制器部件

 6.2.1 硬连线控制器的组成和运行原理简介

 6.2.2 MIPS32计算机的控制器简介

 6.2.3 TEC和TH-union系列示例计算机的硬连线控制器

6.3 微程序控制器部件

 6.3.1 微程序控制器的基本组成和运行原理

 6.3.2 微程序设计中的下地址形成逻辑的硬件技术

 6.3.3 TEC和TH-union系列示例计算机的微程序控制器

6.4 指令流水线的概念和实现技术

 6.4.1 流水线的基本概念和主要性能指标

 6.4.2 指令流水线中的相关问题及其解决方案

 6.4.3 在示例计算机中实现指令流水线的解决方案

 6.4.4 MIPS计算机中的指令流水线技术

 6.4.5 指令级并行技术

 6.4.6 向量处理机

本章内容小结

习题与思考题

7 多级结构的存储器系统

7.1 存储器系统概述

 7.1.1 存储器分类

 7.1.2 存储器系统的设计目标和解决思路

7.2 主存储器

 7.2.1 主存储器概述

 7.2.2 动态存储器芯片的存储原理和读写过程

 7.2.3 静态存储器的存储原理和内部结构

 7.2.4 主存储器实现与应用中的几项技术

 7.2.5 TEC-2000教学计算机内存储器的组成与设计

7.3 外存储设备与磁盘阵列技术

 7.3.1 外存储设备概述

 7.3.2 磁盘设备与磁盘阵列技术

 7.3.3 光盘设备与技术

7.4 高速缓冲存储器cache

 7.4.1 层次存储器系统的运行原理和必须遵从的原则

 7.4.2 高速缓冲存储器cache的工作原理和组织

 7.4.3 Pentium机的cache管理

7.5 虚拟存储器

 7.5.1 虚拟存储器的概念

 7.5.2 段式虚拟存储器

 7.5.3 页式虚拟存储器

 7.5.4 Pentium机的存储器管理

7.6 提高存储器系统性能的可行途径

本章内容小结

习题与思考题

8 计算机的总线与输入输出系统

8.1 计算机的总线

 8.1.1 总线概述

 8.1.2 总线结构和总线宽度

 8.1.3 总线时钟

 8.1.4 总线仲裁和总线操作

 8.1.5 总线举例

8.2 输入输出设备

 8.2.1 常用输入设备

 8.2.2 常用输出设备

 8.2.3 计算机终端

8.3 输入输出接口

 8.3.1 输入输出接口的功能

 8.3.2 通用可编程接口组成

 8.3.3 输入输出接口举例

8.4 输入输出方式

 8.4.1 程序直接控制方式

 8.4.2 程序中断传送方式

 8.4.3 直接存储器访问方式

 8.4.4 I/O通道控制方式

 8.4.5 外围处理机方式

本章内容小结

习题与思考题

9 并行计算机体系结构

9.1 片内并行

 9.1.1 指令级并行

 9.1.2 片内多线程

 9.1.3 单片多处理器

9.2 协处理器

9.3 共享内存的多处理器系统

 9.3.1 多处理器与多计算机的比较

 9.3.2 UMA对称多处理器体系结构

 9.3.3 NUMA多处理器系统

 9.3.4 COMA多处理器系统

9.4 消息传递的多计算机系统

 9.4.1 MPP——大规模并行处理器

 9.4.2 集群计算

9.5 网格计算

本章内容小结

习题与思考题

参考文献