“计算机组成原理”作为计算机专业的核心课程，是理解计算机系统运作机制的基石。本书全面而深入地介绍了计算机的基本组成和内部工作原理，旨在为读者提供一个坚实的理论基础和实践指导。其内容包括计算机系统概论、计算机中数的表示、运算单元设计、存储器系统、指令系统、CPU的结构与设计、系统总线和输入输出系统。此外，为了适应现代教育的需求，本书配套有慕课课程，使得自学变得更加轻松高效。 本书可作为高等学校计算机专业的教材，也可作为考研学生的参考资料，还适合计算机爱好者自学使用。

本科院校老师

前言
第1章　计算机系统概论1
1.1　计算机发展简史1
1.1.1　计算机的产生及发展1
1.1.2　计算机的分类4
1.1.3　计算机的应用场景8
1.1.4　计算机的发展趋势9
1.2　计算机系统简介11
1.2.1　软硬件系统11
1.2.2　计算机层次结构12
1.3　计算机系统的硬件组成14
1.3.1　冯·诺依曼原理14
1.3.2　计算机的硬件组成16
1.4　计算机系统的性能指标18
1.5　习题20
第2章　计算机中数的表示21
2.1　进位计数制及进制转换21
2.2　数的符号表示23
2.2.1　无符号数表示23
2.2.2　有符号数表示24
2.2.3　BCD码27
2.2.4　字符数据表示29
2.3　数的定点表示和浮点表示31
2.3.1　定点表示32
2.3.2　浮点表示32
2.4　实例：IEEE 754标准35
2.5　数据校验37
2.5.1　奇偶校验码38
2.5.2　海明校验码38
2.5.3　循环冗余校验码40
2.6　习题42
第3章　运算单元设计45
3.1　逻辑运算和移位运算45
3.1.1　基本逻辑运算45
3.1.2　移位运算46
3.2　定点运算49
3.2.1　加减法运算49
3.2.2　乘法运算54
3.2.3　除法运算63
3.3　浮点运算69
3.3.1　加减法运算70
3.3.2　乘除法运算72
3.4　算术逻辑单元（ALU）75
3.4.1　并行加法器与快速进
位链75
3.4.2　ALU的逻辑符号与功能80
3.5　习题81
第4章　存储器系统84
4.1　存储器的分类及层次结构84
4.1.1　存储器的分类84
4.1.2　存储器的层次结构86
4.2　主存储器88
4.2.1　概述88
4.2.2　随机存储器（RAM）92
4.2.3　只读存储器（ROM）99
4.2.4　存储器与CPU的连接105
4.2.5　存储器的扩展106
4.3　高速缓冲存储器112
4.3.1　概述112
4.3.2　Cache的工作原理113
4.3.3　Cache的调度与替换116
4.4　虚拟存储器119
4.4.1　页式虚拟存储器119
4.4.2　段式虚拟存储器121
4.4.3　段页式虚拟存储器122
4.5　辅助存储器122
4.5.1　磁记录原理与记录
方式123
4.5.2　硬磁盘存储器125
4.5.3　光盘及其他辅助存储器127
4.6　习题129
第5章　指令系统132
5.1　机器指令132
5.1.1　指令格式132
5.1.2　指令的地址码133
5.1.3　指令的操作码134
5.1.4　指令字长136
5.2　指令类型与数据类型138
5.2.1　指令类型138
5.2.2　数据类型140
5.3　寻址方式142
5.3.1　指令寻址142
5.3.2　数据寻址143
5.3.3　寻址方式综合例题150
5.4　RISC技术152
5.4.1　RISC的原理152
5.4.2　RISC的特点153
5.4.3　RISC与CISC的比较154
5.5　RISC-V指令系统154
5.6　习题155
第6章　CPU的结构与设计160
6.1　CPU的功能和组成160
6.1.1　CPU的功能160
6.1.2　CPU的组成162
6.2　多级时序与时序系统169
6.2.1　时序控制方式169
6.2.2　指令周期与多级时序171
6.3　组合逻辑控制器设计175
6.3.1　模型机基本设计176
6.3.2　微操作的节拍安排178
6.3.3　模型机组合逻辑控制器
设计180
6.4　微程序控制器设计183
6.4.1　微程序基本原理183
6.4.2　微程序控制器基本
结构183
6.4.3　微指令格式设计185
6.4.4　模型机微程序设计189
6.5　改进与提升CPU性能的技术193
6.5.1　流水线技术193
6.5.2　同时多线程与超线程199
6.5.3　多核技术199
6.6　习题200
第7章　系统总线203
7.1　概述203
7.1.1　总线的基本概念203
7.1.2　总线的分类205
7.1.3　总线的特性和性能
指标206
7.2　总线结构和总线标准化207
7.2.1　单总线结构208
7.2.2　多总线结构210
7.2.3　总线的标准化212
7.3　总线控制215
7.3.1　总线的判优控制215
7.3.2　总线的通信控制及信息
传送方式218
7.4　习题223
第8章　输入输出系统226
8.1　I/O设备226
8.1.1　I/O设备的分类226
8.1.2　输入设备227
8.1.3　输出设备229
8.1.4　其他I/O设备238
8.2　I/O接口241
8.2.1　接口的概念241
8.2.2　主机与I/O设备的信息
交换242
8.2.3　接口的功能243
8.2.4　接口的结构243
8.2.5　接口的编址方式244
8.3　程序直接控制方式245
8.3.1　无条件传送方式245
8.3.2　条件传送方式245
8.4　程序中断方式248
8.4.1　中断的基本概念248
8.4.2　中断的处理过程248
8.4.3　程序中断方式接口电路和
I/O中断的处理过程253
8.5　DMA方式254
8.5.1　DMA方式的基本概念254
8.5.2　DMA传送方式254
8.5.3　DMA控制器的组成及
功能256
8.5.4　DMA的工作过程257
8.5.5　DMA控制器与系统的
连接方式258
8.5.6　选择型和多路型DMA
控制器259
8.5.7　DMA方式的特点261
8.6　习题262
附录264
附录A　基本逻辑门电路264
附录B　组合逻辑器件264
附录C　基本时序电路266
参考文献268