本书将计算机组成和系统结构内容与程序设计、操作系统以及编译器等软件内容有机结合，使读者能从程序员角度深刻理解计算机组成和系统结构原理，以及硬件与软件的关系；全书以MIPS体系为主线，建立高级语言→汇编语言→机器语言→CPU功能之间的转换关系，并以实际MIPS指令为目标，循序渐进地逐步细化流水线cPU设计内容；本书注重用实例图表阐述概念，还提供了丰富的教辅资源，包括课堂电子教案、习题参考答案、动画视频以及其他各类丰富的教辅资料。

本书主要介绍计算机组成与系统结构涉及的相关概念、理论和技术内容，主要包括指令集体系结构、数据的表示和存储，以及实现指令集体系结构的计算机各部件的内部工作原理、组成结构及其相互连接关系。本书共分9章：第1章对计算机系统及其性能评价进行概述性介绍；第2～3章主要介绍数据的机器级表示、运算，以及运算部件的结构与设计；第4章主要介绍包含主存、cache和虚拟存储器在内的存储器分层体系结构；第5～7章介绍指令系统以及各种CPU设计技术；第8～9章介绍总线互连以及输入输出系统。

本书内容详尽、反映现实、概念清楚、通俗易懂、实例丰富，并提供大量典型习题以供读者练习。本书可以作为计算机专业本科或大专院校学生计算机组成原理与系统结构课程的教材，也可以作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。

第1章 计算机系统概述1

 1.1 计算机的功能和特性1

 1.2 计算机的发展历程2

*1.2.1 电子计算机的诞生2

*1.2.2 第一代计算机2

*1.2.3 第二代计算机3

*1.2.4 第三代计算机4

*1.2.5 第四代计算机4

 1.3 计算机系统的组成6

1.3.1 计算机硬件6

1.3.2 计算机软件9

 1.4 计算机系统的层次化结构10

1.4.1 最终用户眼中的计算机10

1.4.2 系统管理员眼中的计算机10

1.4.3 应用程序员眼中的计算机11

1.4.4 系统程序员眼中的计算机11

1.4.5 程序开发与执行过程11

 1.5 本教材的主要内容和组织结构14

 1.6 计算机系统性能评价16

1.6.1 计算机性能的定义16

1.6.2 计算机性能的测试16

1.6.3 用指令执行速度进行性能评估19

1.6.4 用基准程序进行性能评估20

 1.7 本章小结21

 习题122

第2章 数据的机器级表示25

第3章 运算方法和运算部件72

第4章 存储器分层体系结构130

第5章 指令系统192

第6章 中央处理器229

第7章 指令流水线287

第8章 系统总线329

第9章 输入输出组织358

参考文献422