本书详细介绍了计算机的组成原理，主要内容包括：计算机系统概论，计算机数据信息的表示，运算方法和运算器，主存储器，指令系统，中央处理器，存储系统，虚拟存储器，输入/输出设备以及输入输出系统等。

本书是21世纪应用型本科计算机案例型规划教材之一，本书以案例为导引，强调实用性和先进性，内容丰富，结构清晰，每章后附有习题。

本书适合高等学校计算机及相关专业使用，也可供其他专业和从事计算机工程技术的人员参考。

全书共分10章。第1章计算机系统概论，主要介绍了计算机的发展历史及应用领域，介绍了计算机的性能指标和分类，概括论述了计算机软件、硬件组成及其关系；第2章为计算机数据信息的表示，介绍了数值和非数值数据在计算机内的表示方法以及数据信息的校验；第3章运算方法和运算器，主要介绍了定点数和浮点数的四则运算以及运算器的基本组成和工作原理；第4章主存储器，介绍了存储器的基本概念以及存储器的构成和分类；第5章指令系统，主要介绍了指令格式、寻址方式及指令类型等；第6章中央处理器，重点介绍了CPU的组成，指令周期、微程序控制器、硬布线控制器以及流水线的工作原理；第7章存储系统，介绍了cache的基本概念和地址映像方法；第8章虚拟存储器，介绍了虚拟存储器的基本概念及管理方式；第9章输入/输出设备，简要介绍了常见的I/O设备的工作原理；第10章输入输出系统，主要介绍了主机与外设之间信息交换方式以及常见的系统总线。

为了便于读者对教材内容的理解和掌握，每章均以现实案例作为知识点的导入。本书是编者在总结多年从事计算机组成原理等课程教学的基础上，参考大量文献资料编写而成的，力求保持内容的系统性和完整性，做到深入浅出、循序渐进。每章的最后都附有一定量的习题帮助读者巩固所学内容。

第1章 计算机系统概论

 1.1 计算机的发展简史

 1.2 计算机系统组成

1.2.1 存储程序控制的计算机结构

1.2.2 计算机的硬件系统

1.2.3 计算机软件系统

1.2.4 计算机硬件与软件的关系

 1.3 计算机系统的层次结构

 1.4 计算机的特点和性能指标

1.4.1 计算机的特点

1.4.2 计算机的性能指标

 1.5 计算机的分类及应用

1.5.1 计算机的分类

1.5.2 计算机的应用领域

 1.6 小结

 习题

第2章 计算机数据信息的表示

 2.1 数据的表示及转换

2.1.1 数据的表示及转换

2.1.2 十进制数的编码和运算

 2.2 带符号数的表示

2.2.1 原码表示法

2.2.2 反码表示法

2.2.3 补码表示法

2.2.4 移码表示法

 2.3 定点数与浮点数

2.3.1 定点表示法

2.3.2 浮点表示法

2.3.3 定点数与浮点数的比较

 2.4 数据校验码

2.4.1 奇偶校验码

2.4.2 海明校验码

2.4.3 循环冗余校验码

 2.5 小结

 习题

第3章 运算方法和运算器

 3.1 定点数加减运算

3.1.1 补码加减运算

3.1.2 加减法运算的溢出处理

 3.2 补码加减运算的实现

3.2.1 加法器

3.2.2 并行加法器及进位链结构

3.2.3 并行加法器的快速进位

3.2.4 补码定点加减运算的实现

 3.3 定点数乘法运算

3.3.1 原码一位乘法

3.3.2 补码一位乘法

 3.4 定点除法运算

3.4.1 定点原码一位除法

3.4.2 定点补码一位除法

 3.5 浮点数算术运算

3.5.1 浮点数加减运算

3.5.2 浮点数乘除法运算

 3.6 运算器组成与实例

3.6.1 定点运算器举例

3.6.2 浮点运算器举例

 3.7 小结

 习题

第4章 主存储器

 4.1 存储器的分类

4.1.1 按存取方式分类

4.1.2 按存储介质分类

4.1.3 按功能和存取速度分类

 4.2 主存储器的主要性能指标

 4.3 主存储器的基本操作

 4.4 读/写存储器

4.4.1 静态MOS存储器

4.4.2 动态存储器

 4.5 非易失性半导体存储器

4.5.1 只读存储器(ROM)

4.5.2 可编程只读存储器(PROM)

4.5.3 可擦可编程只读存储器(EPROM)

4.5.4 电擦除可编程只读存储器(E2PROM)

4.5.5 快擦编程只读存储器(flash EPROM)

 4.6 存储器容量的扩展

4.6.1 位扩展

4.6.2 字扩展

4.6.3 字和位同时扩展

 4.7 小结

 习题

第5章 指令系统

 5.1 指令格式

 5.2 指令操作码的扩展技术

5.2.1 规则型编码

5.2.2 非规则型编码

 5.3 指令的寻址方式

 5.4 指令功能

 5.5 指令系统案例

 5.6 复杂指令系统(CISC)和精简指令系统(RISC)

5.6.1 复杂指令系统(CISC)

5.6.2 精简指令系统(RJSC)

 5.7 小结

 习题

第6章 中央处理器

 6.1 CPU的基本组成

6.1.1 控制器

6.1.2 运算器

 6.2 CPU的功能

 6.3 指令周期

6.3.1 指令周期

6.3.2 非访内指令的指令周期

6.3.3 访内指令的指令周期

6.3.4 间接访问主存储器指令的指令周期

6.3.5 程序控制指令的指令周期

6.3.6 用框图语言表示指令周期

 6.4 微程序控制计算机的工作原理

6.4.1 微程序控制的基本概念

6.4.2 微程序计算机的结构和指令执行过程

6.4.3 微程序控制器的设计

6.4.4 微指令设计技术

6.4.5 硬布线控制的计算机

6.4.6 控制器的控制方式

6.4.7 流水线的工作原理

 6.5 案例分析

 6.6 小结

 习题

第7章 存储系统

 7.1 存储系统的层次结构

 7.2 高速缓冲存储器

7.2.1 高速缓冲存储器的基本原理

7.2.2 主存与cache之间的地址映像

7.2.3 替换算法

7.2.4 多层次的cache存储器

 7.3 小结

 习题

第8章 虚拟存储器

 8.1 虚拟存储器的概述

8.1.1 虚拟存储的基本概念

8.1.2 页式虚拟存储器

8.1.3 段式虚拟存储器

8.1.4 段页式虚拟存储器

8.1.5 存储器管理单元

 8.2 相联存储器

 8.3 存储保护

8.3.1 存储区保护

8.3.2 访问区保护

 8.4 小结

 习题

第9章 输入/输出设备

 9.1 输入设备

9.1.1 键盘

9.1.2 鼠标

9.1.3 扫描仪

9.1.4 数字照相机

 9.2 显示设备

9.2.1 显示设备的分类

9.2.2 CRT显示器介绍

 9.3 打印机

9.3.1 针式打印机

9.3.2 激光打印机

9.3.3 喷墨打印机

 9.4 辅助存储器

9.4.1 软磁盘

9.4.2 硬磁盘

9.4.3 光盘

 9.5 小结

 习题

第10章 输入输出系统

 10.1 I/O设备的编址与I/O接口的基本功能

10.1.1 I/O设备的编址

10.1.2 I/O接口的基本功能

 10.2 I/O设备数据传送方式

10.2.1 程序控制方式

10.2.2 中断控制方式

10.2.3 直接存储器存取DMA方式

10.2.4 I/O通道控制方式和外围处理机控制方式

 10.3 程序中断输入输出方式

10.3.1 中断的基本概念

10.3.2 中断源与中断识别

10.3.3 中断优先权

10.3.4 中断屏蔽

10.3.5 中断处理

10.3.6 程序中断输入输出方式案例

 10.4 DMA输入输出方式

 10.5 通道控制方式

10.5.1 通道简介

10.5.2 通道的类型

 10.6 总线结构

10.6.1 总线简介

10.6.2 总线的性能指标

10.6.3 总线类型

10.6.4 总线控制

 10.7 总线组成案例

10.7.1 ISA总线

10.7.2 EISA总线

10.7.3 PCI总线

10.8 小结

 习题

附录

参考文献