●第2版前言
第1版前言
教學建議
第1章  計算機繫統概論1
1.1  計算機繫統發展簡史1
1.1.1  計算機1
1.1.2  電子計算機4
1.2  電子計算機硬件的主要組成部分9
1.2.1  運算器9
1.2.2  控制器10
1.2.3  存儲器10
1.2.4  輸入設備10
1.2.5  輸出設備10
1.3  電子計算機繫統的主要技術指標11
1.3.1  字長11
1.3.2  運算速度11
1.3.3  存儲容量11
1.3.4  主頻12
1.4  軟件概述12
1.4.1  軟件及其分類12
1.4.2  對“軟件”的完整理解13
1.4.3  語言處理程序14
1.5  計算機繫統層次結構16
1.6  計算機的應用18
1.6.1  數值計算18
1.6.2  數據處理 18
1.6.3  計算機控制18
1.6.4  計算機輔助設計/計算機輔助制造19
1.6.5  人工智能19
習題119
第2章  運算基礎——數值的機器級表示20
2.1  數制20
2.1.1  十進制數制20
2.1.2  二進制數制21
2.1.3  二進制數與十進制數之間的轉換22
2.1.4  十六進制數制23
2.2  機器數與真值——帶符號數與不帶符號數的表示25
2.2.1  機器數與真值25
2.2.2  帶符號數的表示法25
2.3  定點表示法與浮點表示法28
2.3.1  定點表示法28
2.3.2  浮點表示法28
2.4  二進制信息編碼29
2.4.1  BCD碼（二十進制碼）29
2.4.2  ASCII碼30
2.5  漢字編碼31
2.5.1  漢字的輸入編碼32
2.5.2  國標碼與漢字機內碼32
2.5.3  漢字字模碼32
2.6  校驗碼32
2.6.1  幾個基本概念32
2.6.2  奇偶校驗碼33
    *2.6.3  循環冗餘校驗碼36
習題239
第3章  數值的機器運算40
3.1  定點數的加、減法運算和加、減法電路的實現40
3.1.1  定點數的加減運算40
3.1.2  從半加器到算術邏輯部件ALU43
  *3.2  定點數的乘、除法運算和乘、除法電路的實現51
3.2.1  定點數的乘法運算和乘法電路的實現51
3.2.2  定點數的除法運算和除法電路的實現58
3.3  邏輯運算63
3.3.1  “與”、“或”和“非”運算63
3.3.2  “異或”運算64
3.4  定點運算器的基本結構與工作原理65
3.4.1  移位電路66
3.4.2  定點運算的主要組成66
3.5  浮點數運算和浮點數運算器的實現67
3.5.1  二進制數的浮點運算67
3.5.2  浮點運算器的基本結構71
習題373
第4章  存儲繫統和結構76
4.1  存儲繫統的組成76
4.1.1  存儲器的分類76
4.1.2  主存76
4.1.3  輔存78
4.2  主存的組織與操作78
4.2.1  半導體存儲器的基本結構78
4.2.2  存儲器中的數據組織79
4.2.3  半導體存儲器的主要技術指標79
4.2.4  半導體存儲器芯片的發展80
4.2.5  主存儲器的組織82
4.2.6  多體交叉存儲技術86
4.3  存儲繫統的層次結構87
4.4  高速緩衝存儲器88
4.4.1  Cache的工作原理88
4.4.2  主存與Cache之間的地址映像89
4.4.3  直接映像90
4.4.4  全相聯映像94
4.4.5  組相聯映像97
4.4.6  替換策略和更新策略99
4.5  虛擬存儲器101
4.5.1  虛擬存儲器的基本概念101
4.5.2  頁式虛擬存儲器102
4.5.3  段式虛擬存儲器103
4.5.4  段頁式虛擬存儲器104
4.5.5  快表技術105
習題4106
第5章  指令繫統110
5.1  指令與指令繫統110
5.1.1  指令格式110
5.1.2  尋址方式114
5.2  兩類指令繫統118
5.2.1  80X86繫列處理器的指令繫統118
5.2.2  MIPS處理器的指令繫統120
5.3  指令流程123
5.3.1  指令執行過程123
5.3.2  3種周期124
5.3.3  兩種典型的CPU結構類型124
5.3.4  指令流程舉例1——單總線結構CPU128
5.3.5  指令流程舉例2——專用通路結構CPU130
習題5133
第6章  中央處理器135
6.1  中央處理器的功能與組成135
6.1.1  中央處理器的組成135
6.1.2  中央處理器的功能136
6.1.3  控制器的組成136
6.2  硬連線控制器137
6.2.1  硬連線控制器概述137
6.2.2  硬連線控制器的結構138
6.2.3  硬連線控制器的設計步驟140
6.3  微程序控制器140
6.3.1  微程序控制器概述140
6.3.2  微程序控制器的基本結構141
6.3.3  微程序設計技術142
6.4  中斷與異常處理148
6.4.1  中斷與異常的定義148
6.4.2  中斷處理過程149
6.4.3  中斷優先級151
6.4.4  中斷的嵌套154
6.5  中央處理器中流水線技術的基本概念154
6.5.1  並行性的概念154
6.5.2  指令的3種解釋方式157
6.5.3  流水線技術的特點160
6.5.4  流水線中的相關性161
6.5.5  流水線的性能指標161
6.5.6  流水線舉例——MIPS R4000163
習題6164
第7章  I/O接口與外圍設備165
7.1  外圍設備165
7.2  常用輸入設備和輸出設備165
7.2.1  鍵盤166
7.2.2  鼠標167
7.2.3  掃描儀168
7.2.4  觸摸屏168
7.2.5  打印機169
7.2.6  顯示器171
7.3  外存儲器174
7.3.1  磁盤存儲器174
7.3.2  磁帶存儲器177
7.3.3  RAID178
7.3.4  光盤存儲器182
7.3.5  U盤存儲器187
7.4  外圍設備與主機的定時方式和信息交換方式188
7.4.1  程序控制傳送方式188
7.4.2  DMA傳送方式193
7.4.3  通道傳送方式195
7.5  圖形用戶界面197
7.5.1  人機交互技術197
7.5.2  圖形用戶界面概述199
習題7204
第8章  總線206
8.1  總線概述206
8.1.1  總線和總線標準206
8.1.2  總線的分類207
8.2  總線通信協議、總線仲裁和總線負載能力209
8.2.1  總線傳輸周期209
8.2.2  總線通信協議209
8.2.3  總線仲裁211
8.2.4  總線負載能力213
8.3  實用總線標準214
8.3.1  PCI總線214
8.3.2  RS-232C總線223
8.3.3  IEEE-488總線226
8.3.4  IDE/ATA總線226
8.3.5  SCSI總線229
8.3.6  USB總線231
8.3.7  IEEE 1394總線236
習題8237
第9章  計算機硬件繫統舉例——PC主板和CPU238
9.1  PC主板238
9.1.1  主板概述239
9.1.2  主板上的插座和插槽240
9.1.3  主板的外設接口242
9.2  芯片組243
9.2.1  芯片組的功能243
9.2.2  南北橋結構與Hub結構244
9.3  從32位微處理器到多核處理器245
9.3.1  32位微處理器245
9.3.2  64位微處理器255
9.3.3  多核芯片258
習題9268
參考文獻269

本書繫統地介紹了計算機的基本組成原理和內部工作機制，內容主要包括：計算機繫統概論、運算基礎、數值的機器運算、存儲繫統和結構、指令繫統、中央處理器、I/O接口、外圍設備、總線和計算機硬件繫統舉例——PC主板和處理器芯片。書中各章都給出一些例題幫助讀者進一步理解和掌握基本概念及各部件的工作原理，而且每章後都附有適量的習題。

第2版前言《計算機組成基礎》第1版自2009年1月出版至今已逾5年，在機械工業出版社的支持和組織下，編者花了半年左右時間對第1版進行仔細的修訂，主要是更新部分內容，並校訂全書，使論述更清晰。 在這七年中，計算機技術不斷發展——新的處理器芯片和控制芯片組層出不窮，計算機的應用遍地開花，應用技術更有了長足的進步。這些變化對計算機教學提出了新的要求，特別是要求加強與應用實踐的聯繫，對於工程型和應用型的專業更是如此，如何在計算機組成基礎課程中反映這一需求就成為本次修訂考慮的重點。為此，作者在論述了計算機繫統中存儲繫統、中央處理器、I/O接口與外圍設備以及總線的組成結構的基礎上，新加了一章“計算機硬件繫統舉例——PC主板和CPU”。該章首先以流行的PC（個人計算機）為例，介紹計算機的硬件組成；其次，32位微處理器技術在計算機的發展歷程中占有重要地位，64位微處理器和多核處理器是進入21世紀後等