王诚、宋佳兴编著的《计算机组成与体系结构（第2版）》包括了数字电路基础、计算机组成、计算机体系结构3个部分内容。本书读者对象主要是学习计算机课程的大学生，包括计算机系的学生、软件学院的学生和非计算机专业选修计算机课程的学生。

王诚、宋佳兴编著的《计算机组成与体系结构（第2版）》包括数字电路基础（先修部分）、计算机组成（主体部分）、计算机体系结构（提高部分）3个部分内容，共13章，重点讲解计算机系统的完整组成和提高性能的可行途径。作为教材，《计算机组成与体系结构（第2版）》兼顾到计算机科学与技术专业中偏工程技术方向、偏软件方向的本科生，也可用于软件学院和计算机应用方向的学生。

第1章 计算机系统概述1

 1.1 计算机系统的基本组成及其层次结构1

 1.2 计算机硬件的5个功能部件及其功能4

 1.3 计算机系统主要的技术与性能指标7

 1.4 计算机的体系结构、组成和实现概述9

 1.5 计算机发展进步、分类和拓展应用的进程10

 本章内容小结和学习方法建议13

 习题与思考题14

第2章 数字电路基础和常用器件15

 2.1 数字电路的基本元件15

2.1.1 晶体二极管与三极管15

2.1.2 应用案例16

 2.2 数字电路基础及其相关处理方法18

2.2.1 3种基本逻辑关系18

2.2.2 逻辑函数及其描述方法21

2.2.3 逻辑函数的特性、规则与应用22

 2.3 组合逻辑电路及时序逻辑电路23

2.3.1 常用逻辑门器件23

2.3.2 时序逻辑电路26

2.3.3 存储器芯片简介30

2.3.4 几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图30

 2.4 现场可编程逻辑器件及其应用31

2.4.1 现场可编程器件概述31

2.4.2 CPLD和FPGA的编程与应用34

 本章内容小结和学习方法建议35

 习题与思考题35

第3章 数据表示、运算算法和线路实现37

 3.1 数字化信息编码的概念和二进制编码知识37

3.1.1 数字化信息编码的概念37

3.1.2 二进制编码和码制转换38

3.1.3 检错纠错码44

 3.2 数据表示48

3.2.1 逻辑类型数据的表示48

3.2.2 字符类型数据的表示48

3.2.3 多媒体信息编码51

3.2.4 数值类型数据的表示53

 3.3 二进制数值数据的编码方案与运算算法58

3.3.1 原码、反码、补码的定义58

3.3.2 补码加、减运算规则和电路实现62

3.3.3 原码一位乘法、除法的实现方案64

3.3.4 实现乘法、除法的其他方案69

 本章内容小结和学习方法建议74

 习题与思考题75

第4章 运算器部件77

 4.1 算术逻辑运算单元的功能设计与线路实现77

 4.2 定点运算器79

4.2.1 定点运算器部件的功能、组成与控制概述79

4.2.2 运算器芯片Am2901实例与使用80

4.2.3 MIPS多指令周期CPU系统的运算器的组成及其功能84

4.2.4 简化TEC-2000计算机的运算器部件的功能、组成与设计85

 4.3 浮点运算和浮点运算器91

4.3.1 浮点数的运算规则91

4.3.2 浮点运算器举例95

 本章内容小结和学习方法建议97

 习题与思考题98

第5章 指令系统和汇编语言程序设计101

 5.1 指令格式和指令系统概述101

5.1.1 指令的定义和指令格式101

5.1.2 操作码的组织与编码102

5.1.3 操作数的指定与使用103

5.1.4 指令的分类104

5.1.5 指令周期及其对计算机性能和硬件结构的影响105

 5.2 基本寻址方式概述107

 5.3 指令系统举例109

5.3.1 Pentium II计算机的指令系统110

5.3.2 MIPS32计算机的指令系统112

5.3.3 PDP-11计算机的指令系统113

5.3.4 TEC-2000 计算机的指令系统115

 5.4 TEC-2000计算机的汇编语言程序设计118

5.4.1 汇编语言及其程序设计中的有关概念118

5.4.2 教学计算机的汇编程序设计举例120

 本章内容小结和学习方法建议125

 习题与思考题126

第6章 控制器128

 6.1 控制器的功能与组成概述128

 6.2 硬连线控制器129

6.2.1 硬连线控制器的组成和运行原理简介130

6.2.2 MIPS32计算机的控制器简介131

6.2.3 TEC-2000和TH-FPGA计算机控制器概述136

6.2.4 简化TEC-2000的CPU系统的设计146

 6.3 微程序控制器部件157

6.3.1 微程序控制器的基本组成和运行原理157

6.3.2 微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计160

 本章内容小结和学习方法建议163

 习题与思考题164

第7章 多级结构存储器系统和主存储器168

 7.1 存储器系统概述168

7.1.1 存储器分类168

7.1.2 存储器系统目标169

7.1.3 多级结构存储器系统171

 7.2 主存储器172

7.2.1 主存储器概述172

7.2.2 动态存储器的存储原理174

7.2.3 静态存储器的存储原理175

7.2.4 存储器容量扩展176

 7.3 教学计算机的主存储器实例178

 7.4 提高主存储器性能的途径181

 本章内容小结和学习方法建议183

 习题与思考题183

第8章 高速缓冲存储器和虚拟存储器185

 8.1 高速缓冲存储器185

8.1.1 Cache的运行原理185

8.1.2 Cache的3种映像方式187

8.1.3 Cache实用中的问题189

 8.2 虚拟存储器部件192

8.2.1 虚拟存储器的概念介绍192

8.2.2 段式存储管理192

8.2.3 页式存储管理193

 本章内容小结和学习方法建议195

 习题与思考题195

第9章 外部存储器设备198

 9.1 外存设备概述198

9.1.1 主要技术指标198

9.1.2 磁记录原理与记录方式199

 9.2 磁盘设备201

9.2.1 磁记录介质201

9.2.2 磁盘驱动器202

9.2.3 磁盘控制器203

 9.3 磁盘阵列204

 9.4 光盘设备207

9.4.1 只读光盘207

9.4.2 可刻光盘208

9.4.3 可擦写光盘210

9.4.4 DVD210

9.4.5 Blu-Ray211

 本章内容小结和学习方法建议211

 习题与思考题211

第10章 输入输出设备212

 10.1 输入输出设备概述212

 10.2 常用的输入设备213

 10.3 常用的输出设备215

10.3.1 点阵式输出设备基本原理215

10.3.2 显示器的组成和运行原理216

10.3.3 打印机的组成和运行原理220

10.3.4 计算机终端223

 本章内容小结和学习方法建议224

 习题与思考题224

第11章 输入输出系统225

 11.1 计算机输入输出系统概述225

 11.2 计算机总线226

11.2.1 总线概述226

11.2.2 总线结构228

11.2.3 总线宽度229

11.2.4 总线时钟230

11.2.5 总线仲裁232

11.2.6 总线举例234

 11.3 输入输出接口240

11.3.1 输入输出接口的功能240

11.3.2 通用可编程接口组成240

11.3.3 输入输出接口举例241

 11.4 输入输出方式244

11.4.1 程序直接控制方式244

11.4.2 程序中断传送方式244

11.4.3 直接存储器访问方式247

11.4.4 I/O通道控制方式249

11.4.5 外围处理机方式249

 本章内容小结和学习方法建议249

 习题与思考题250

第12章 流水线技术252

 12.1 流水线的基本概念252

12.1.1 流水线的概念252

12.1.2 流水线的表示方法254

12.1.3 流水线的特点255

12.1.4 流水线的分类方法256

 12.2 流水线的性能指标259

12.2.1 流水线的吞吐率259

12.2.2 流水线的加速比262

12.2.3 流水线的效率262

12.2.4 流水线的最佳段数263

 12.3 DLX指令集与DLX流水线263

12.3.1 DLX指令集结构介绍263

12.3.2 DLX的一种简单实现268

12.3.3 DLX流水线的实现原理270

 12.4 流水线中的相关问题273

12.4.1 结构相关273

12.4.2 数据相关275

12.4.3 控制相关281

 12.5 指令级并行技术285

12.5.1 基本概念285

12.5.2 多指令发射技术286

 本章内容小结和学习方法建议289

 习题与思考题289

第13章 并行计算机体系结构291

 13.1 并行计算机体系结构概述291

13.1.1 计算机体系结构的发展291

13.1.2 计算机体系结构的分类292

13.1.3 并行计算机体系结构分类294

 13.2 并行计算机系统的设计问题295

13.2.1 并行计算机系统的互联网络295

13.2.2 并行计算机系统的性能问题300

13.2.3 并行计算机系统的软件问题302

 13.3 SIMD计算机简介303

13.3.1 阵列处理机303

13.3.2 向量处理机304

 13.4 共享内存的多处理机系统306

13.4.1 一致性内存访问的UMA多处理机系统307

13.4.2 非一致性内存访问的NUMA多处理机系统312

13.4.3 基于Cache内存访问的COMA多处理机系统314

 13.5 基于消息传递的多计算机系统314

13.5.1 大规模并行处理机316

13.5.2 工作站集群316

 本章内容小结和学习方法建议317

 习题与思考题318

主要参考书319