本书主要内容
　　本书是“面向计算机科学与技术专业规范系列教材”中为“计算机工程（CE）”专业方向编写的教材。全书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制，包括计算机系统概论、运算基础、数值的机器运算、存储系统和结构、指令系统、中央处理器、I/O接口与外围设备以及总线。
　　针对我国高等教育进入大众化的现实以及计算机学科迅速发展的特点，本书在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、贴近实际，在保证基本体系和基础内容的前提下，有选择地介绍学科的新发展和新技术。
　　本书设计了较多的例题，有助于读者理解和掌握基本概念以及各部件的工作原理。
　　本书还备有下列配套资料：主教材的电子教案，教材中全部习题解答。上述配套资料请从机工新阅读网站（www.cmpreading.com）下载。

作者简介
　　孙德文　1962年毕业于上海交通大学无线电系，毕业后留校任教，从事模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成、微型计算机原理和接口技术等课程的教学工作。他曾获全国教学成果二等奖和宝钢优秀教师奖，编写并出版《微机系统硬件教程》、《微型计算机软硬件实用技术》、《微型计算机原理及应用》、《微型计算机及其接口技术》、《微型计算机技术》和 《计算机硬件技术(上、下册) 》等十余种教材。

无

2005年计算机科学与技术专业教学指导分委员会经过大量的调研，反复讨论、论证提出《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》(以下简称《专业规范》)，《专业规范》中根据计算机专业教育的现状，以及社会对人才的需求，提出了在“计算机科学与技术”专业名称之下，构建“计算机科学(CS)”、“计算机工程(CE)”、“软件工程(SE)”和“信息技术(IT)”四大专业方向，详细阐述了在这4个专业方向的教学中必须掌握的知识点，同时对不同专业方向各推出了十余门核心课程，并对每门核心课程列出了教学大纲以及应涵盖的知识点。
　　2006年教育部通过了计算机科学与技术专业教学指导分委员会完成的《专业规范》的项目评审。这样，该《专业规范》在今后一段时间内将成为我国高等院校计算机科学与技术专业办学的一个指导性的专业规范。
　　本书是针对“计算机工程”专业方向编写的《计算机组成基础》教材。教材编写以《专业规范》中对核心课程“计算机组成基础”提出的教学大纲为依据，全面涵盖课程要求的知识点，并根据我国高等教育进入大众化以及计算机科学与技术发展迅速的现实特点，在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、联系实际，在保证基本内容的前提下，有选择地介绍学科的新发展和新技术。
　　为便于教学，本教材还备有下列配套资料：
　　主教材的电子教案、教材中全部习题解、5~8套模拟试卷(附解)、教师教学用书以及若干个实验提纲。上述配套资料使用本教材的教师可同机械工业出版社联系获取。
本教材在编写过程中得到上海交通大学软件学院傅育熙院长和蒋建伟副院长的大力支持，在此表示衷心的感谢。
由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。
孙德文

2008年7月于

上海交通大学

本书主要内容 本书是“面向计算机科学与技术专业规范系列教材”中为“计算机工程（CE）”专业方向编写的教材。全书系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制，包括计算机系统概论、运算基础、数值的机器运算、存储系统和结构、指令系统、中央处理器、I/O接口与外围设备以及总线。 针对我国高等教育进入大众化的现实以及计算机学科迅速发展的特点，本书在内容组织和编写过程中尽可能做到深入浅出、贴近实际，在保证基本体系和基础内容的前提下，有选择地介绍学科的新发展和新技术。 本书设计了较多的例题，有助于读者理解和掌握基本概念以及各部件的工作原理。 本书还备有下列配套资料：主教材的电子教案，教材中全部习题解答。上述配套资料请从华章网站（www.hzbook.com）下载。 作者简介 孙德文 1962年毕业于上海交通大学无线电系，毕业后留校任教，从事模拟电子技术、数字电子技术、计算机组成、微型计算机原理和接口技术等课程的教学工作。他曾获全国教学成果二等奖和宝钢优秀教师奖，编写并出版《微机系统硬件教程》、《微型计算机软硬件实用技术》、《微型计算机原理及应用》、《微型计算机及其接口技术》、《微型计算机技术》和 《计算机硬件技术(上、下册) 》等十余种教材。

孙德文：暂无

出版者的话

序言

前言

教学建议


第1章计算机系统概论

11计算机系统发展简史

111计算机

112电子计算机

12电子计算机硬件的主要组成
部分

121运算器

122控制器

123存储器

124输入设备

125输出设备

13电子计算机系统的
主要技术指标

131字长

132运算速度

133存储容量

134主频

14软件概述

141软件及其分类

142对“软件”的完整理解

143语言处理程序


15计算机系统层次结构

16计算机的应用

161数值计算

162数据处理

163计算机控制

164计算机辅助设计／计算机
辅助制造

165人工智能


第2章运算基础——数值的
机器级表示

21数制

211十进制数制

212二进制数制

213二进制数与十进制数
之间的转换

214十六进制数制


22机器数与真值——带符号数
与不带符号数的表示

221机器数与真值

222带符号数的表示法

23定点表示法与浮点表示法

231定点表示法

232浮点表示法

24字符与字符串的表示

241二进制信息编码

242ASCII码

25汉字编码

251汉字的输入编码

252国标码与汉字机内码

253汉字字模码

26校验码

261概述——几个基本
概念

262奇偶校验码

263循环冗余校验码


第3章数值的机器运算

31定点数的加、减法运算和
加、减法电路的实现

311定点数的加减运算

312从半加器到算术
逻辑部件ALU

32定点数的乘、除法运算和
乘、除法电路的实现

321定点数的乘法运算和
乘法电路的实现

322定点数的除法运算和
除法电路的实现

33逻辑运算

331“与”、“或”和
“非”运算

332“异或”运算

34定点运算器的基本结构与
工作原理

341移位电路

342定点运算的主要组成


35浮点数运算和浮点数
运算器的实现

351二进制数的浮点
表示法

352二进制数的浮点运算

353浮点运算器的基本
结构


第4章存储系统和结构

41存储系统的组成

411存储器的分类

412主存

413辅存

42主存的组织与操作

421半导体存储器的基本
结构

422存储器中的数据组织

423半导体存储器的主要
技术指标

424半导体存储器芯片的
发展

425主存储器的组织

426多体交叉存储技术

43存储系统的层次结构

44高速缓冲存储器

441Cache的工作原理

442主存与Cache之间的
地址映像

443直接映像

444全相联映像

445组相联映像

446替换策略和更新策略

45虚拟存储器

451虚拟存储器的基本
概念

452页式虚拟存储器

453段式虚拟存储器

454段页式虚拟存储器

455快表技术


第5章指令系统

51指令与指令系统

511指令格式

512寻址方式

52介绍两类指令系统

52180X86系列指令

系统

522MIPS处理器指令
系统

53指令流程

531指令执行过程

5323种周期

533两种典型的CPU结构
类型

534指令流程举例1——
单总线结构CPU

535指令流程举例2——
专用通路结构CPU


第6章中央处理器

61中央处理器的功能与组成

611中央处理器的组成

612中央处理器的功能

613控制器的组成


62硬连线控制器

621硬连线控制器概述

622硬连线控制器的

结构

623硬连线控制器的
设计步骤


63微程序控制器

631微程序控制器概述

632微程序控制器的基本
结构

633微程序设计技术


64中断与异常处理

641中断与异常的定义

642中断处理过程

643中断优先级

644中断的嵌套


65中央处理器中流水线技术的
基本概念

651并行性的概念

652指令的3种解释

方式

653流水线技术的特点

654流水线中的相关性

655流水线的性能指标

656流水线实例简介——

MIPS R4000


第7章I/O接口与外围设备

71常用输入设备和输出设备

711键盘

712鼠标

713扫描仪

714打印机

715显示器


72外存储器

721磁盘存储器

722磁带存储器

723光盘存储器

724U盘存储器


73外围设备与主机的定时方式和
信息交换方式

731程序控制传送方式

732DMA传送方式

733通道传送方式


74图形用户界面

741人机交互技术

742图形用户界面概述


第8章总线

81总线概述

811总线和总线标准

812总线的分类


82总线通信协议、总线仲裁和
总线负载能力

821总线传输周期

822总线通信协议

823总线仲裁

824总线的负载能力


83实用总线标准

831PCI总线

832RS232C总线

833IEEE488总线

834IDE/ATA总线

835SCSI总线

836USB总线

837IEEE 1394总线

参考文献