本书以计算机硬件为基础，把硬件、软件以及原理、技术有机地结合在一起，全面地讲述计算机原理与系统结构。主要内容包括：计算机逻辑部件基础知识、计算机数据编码与运算、计算机的运算器、存储器、控制器的原理、指令系统的设计、总线技术等，形成了一个完整的、系统的计算机硬件技术基础内容，并以微型计算机为对象，描述了典型的接口电路。本书在内容取舍上尽可能做到少而精，力图通俗易懂，由浅入深。在每章之后均配有习题，供自学自测用。

本书以“计算机组成原理”课程教学大纲为主线，围绕如何理解和构建一台简单的计算机硬件系统，全面而系统地讲解计算机组成的工作原理，同时兼顾数字电路与逻辑设计的基础知识，并以最具代表性的Intel 8086为背景，扼要讲述微处理器及常用的接口电路的原理，最后从计算机系统结构的角度讲述提高计算机系统性能的各种方法和技术。
内容衔接流畅，叙述简练、通俗易懂。本书以搭建计算机硬件系统为目标，用简练的语言把数字电路知识、计算机部件组成知识、计算机软硬件界面的计算机系统结构知识进行有机衔接，以Intel 8086系统作为计算机硬件系统的示例，把微型计算机相关知识融为一体。
覆盖知识面宽、深浅适当、重点突出。本书满足一门课程完成对计算机硬件系统涉及内容的讲解要求，叙述详略得当，突出计算机主要部件——运算器、控制器、存储器的讲解。
读者对象广泛。本书面向大专院校偏软专业的(计算机软件工程专业、软件学院各专业)以及偏硬专业(电气信息类专业、机电类专业)的读者，还面向准备参加计算机科学与技术专业硕士研究生入学统考的广大读者以及广大科技工作者。本书可以满足他们学习计算机硬件知识的需要。
本书特点
本书为教师提供教学课件，有需要者可登录华章网站（www.hzbook.com）下载。

本书的基本定位是满足大专院校计算机软件工程专业、软件学院各专业需要对计算机硬件技术有一定了解，同时无需安排多学时、多门课程的教学要求，以“计算机组成原理”课程教学大纲为主线，围绕如何理解和构建一台简单的计算机硬件系统，全面而系统地讲解计算机组成原理，并兼顾数字电路与逻辑设计的基础内容，同时以最具代表性的Intel 8086为背景，扼要讲述微处理器及常用的接口电路的原理，此外还从计算机系统结构的角度讲述提高计算机系统性能的各种方法和技术。
　　本书共分为11章，第1章介绍计算机系统的组成与工作原理，给出简单计算机系统的整体概念；第2章以计算机各部件中可能涉及的数字电路为目标，介绍数字电路与逻辑设计的基本知识以及计算机中常用的逻辑器件；第3章讲述计算机中的数据表示、运算方法及运算器的基本结构与实例；第4章讨论存储器的基本原理、半导体存储器的组成结构，并讲述交叉存储器、Cache存储器和虚拟存储器等提高存储器性能的方法和技术；第5章介绍指令系统的基本概念、各种寻址方式和指令类型以及指令系统的分类和实例；第6章详细介绍控制器的功能、基本组成，以及微程序与硬布线两种实现方法和工作原理；第7章简要介绍计算机系统的总线规范及其相关技术；第8章讲述输入/输出系统的功能和组成、I/O数据传送的控制方式等；第9章以Intel 8086微处理器为背景，讲述微型计算机的基本原理以及可编程中断控制器8259A、并行接口8255A与串行接口8251A、可编程计数器/定时器8253以及模/数(A/D)转换器和数/模(D/A)转换器等常用的接口电路；第10章介绍磁表面存储器、光盘存储器及常用的输入/输出设备的基本组成和工作原理；第11章讨论指令流水线、向量处理器、阵列处理器和多处理器系统等基本概念和工作原理，简要讲述提高计算机系统性能的各种方法和技术。
　　在编写本书的过程中，我们参考了大量的文献资料，吸取众家之长，并结合自己多年来从事计算机硬件方面的课程教学、计算机应用研究方面的实际经验，对全书的内容进行了精心的编排，力求做到内容衔接流畅、深浅适当、通俗易懂，覆盖知识面宽、叙述简练、重点突出，满足一门课程对计算机硬件系统涉及内容的讲解要求。
　　本书作者分工如下：第1、6、9、11章由李云编写，第3、5、8、10章由葛桂萍编写，第2、4、7章由史庭俊编写，本书的电子课件由史庭俊制作，本书由李云统稿。在本书大纲编写、内容审定过程中，南京大学徐洁磐教授提出了许多宝贵意见，在此表示深深的感谢。本书还得到了扬州大学出版基金资助。
由于作者水平有限，时间仓促，书中难免会有缺点和错误，恳请广大读者批评指正。

编者
2010年12月于扬州大学

计算机\硬件

封一：
逻运算方法与运算器的基本组成与结构
主存储器的组成与存储系统的基本工作原理
指令的执行与微程序控制器的设计
微处理器与常用接口芯片

本书以“计算机组成原理”课程教学大纲为主线，围绕如何理解和构建一台简单的计算机硬件系统，全面而系统地讲解计算机组成的工作原理，同时兼顾数字电路与逻辑设计的基础知识，并以最具代表性的Intel 8086为背景，扼要讲述微处理器及常用的接口电路的原理，最后从计算机系统结构的角度讲述提高计算机系统性能的各种方法和技术。
本书特点：
内容衔接流畅，叙述简练、通俗易懂。本书以搭建计算机硬件系统为目标，用简练的语言把数字电路知识、计算机部件组成知识、计算机软硬件界面的计算机系统结构知识进行有机衔接，以Intel 8086系统作为计算机硬件系统的示例，把微型计算机相关知识融为一体。
覆盖知识面宽、深浅适当、重点突出。本书满足一门课程完成对计算机硬件系统涉及内容的讲解要求，叙述详略得当，突出计算机主要部件——运算器、控制器、存储器的讲解。
读者对象广泛。本书面向大专院校偏软专业的(计算机软件工程专业、软件学院各专业)以及偏硬专业(电气信息类专业、机电类专业)的读者，还面向准备参加计算机科学与技术专业硕士研究生入学统考的广大读者以及广大科技工作者。本书可以满足他们学习计算机硬件知识的需要。
　 本书为教师提供教学课件，有需要者可登录华章网站（www.hzbook.com）下载。

前言
教学建议
第1章计算机系统概述1
11计算机的发展历程1
12计算机的组成与结构3
121计算机硬件3
122计算机软件5
123计算机系统的层次结构6
13计算机的基本工作原理7
14计算机系统的分类及应用8
141计算机系统的分类8
142计算机系统的应用12
15计算机系统的性能指标13
习题114
第2章计算机的逻辑部件15
21逻辑代数基础15
211基本逻辑运算15
212逻辑函数及其表示方法15
213逻辑代数的基本公式17
22逻辑函数的化简18
221代数化简法18
222卡诺图化简法19
23计算机中常用的组合逻辑电路20
231基本逻辑门电路20
232译码器21
233数据选择器22
24时序逻辑电路22
241触发器22
242寄存器和移位寄存器25
243计数器27
25可编程逻辑器件PLD28
251PLD及其特点28
252PLD器件基础29
253常用PLD器件简介30
习题234
第3章运算方法和运算器35
31数制与信息的编码表示35
311进位计数制及其相互转换35
312数值型数据的编码表示37
313十进制数的二进制编码表示…41
314非数值型数据的编码表示43
32数的定点和浮点表示45
321数的定点表示45
322数的浮点表示46
33定点数的加减运算47
331补码定点数的加减运算47
332补码加减运算的实现电路…49
34定点数的乘除运算50
341原码一位乘法50
342补码一位乘法51
343原码一位除法53
344补码一位除法56
35浮点数的运算方法57
36运算器的基本组成与结构60
361运算器的基本组成60
362算术逻辑运算单元60
363定点运算器的结构66
364浮点运算器的结构67
37数据校验码69
371奇偶校验码70
372海明校验码70
373循环冗余校验码72
习题374
第4章主存储器与存储系统76
41存储器基本概念76
411存储器的分类76
412主存储器的主要技术指标77
413存储器的组成和数据存放77
414存储系统的层次结构78
42半导体存储器的结构和原理79
421随机存储器RAM79
422只读存储器ROM82
423存储器与CPU的连接83
43高速存储器87
431双端口存储器87
432多体交叉存储器88
433相联存储器89
44Cache存储器90
441Cache基本结构和工作原理90
442Cache存储器的地址映像92
443Cache中主存块的替换算法95
444Cache写策略96
45虚拟存储器96
451虚拟存储器的基本概念97
452主存Cache系统与主存-外存系统的差别97
453虚拟存储器管理方式98
习题4100
第5章指令系统102
51指令格式102
511指令的结构102
512指令的操作码102
513指令的地址码104
514指令长度105
52寻址方式105
521指令寻址方式105
522操作数寻址方式106
53指令类型109
54指令系统的分类113
541复杂指令系统CISC113
542精简指令系统RISC116
习题5118
第6章中央处理器120
61控制器的组成和基本原理120
611控制器的功能120
612控制器的基本组成120
613控制器的时序系统122
614控制器的实现方法123
62指令的执行过程123
621控制器的基本电路123
622指令执行的基本过程123
623指令执行的微操作序列124
63微程序控制器126
631微程序控制的基本概念126
632实现微程序控制的基本原理126
633微指令编码法129
634微程序流的控制130
635微指令格式及执行方式133
636微程序设计举例134
64硬布线控制器138
641硬布线控制器的设计步骤…138
642硬布线控制器的设计139
643硬布线控制器与微程序控制器的比较141
65控制器的控制方式141
习题6142
第7章总线技术144
71总线概述144
711总线的基本概念和种类144
712总线标准及性能指标144
72总线仲裁方式145
721集中总线仲裁方式145
722分布总线仲裁方式146
73总线数据传输过程和传输方式147
731总线数据传输过程147
732总线数据传输方式147
74常用标准总线简介149
741内部总线149
742外部总线150
习题7151
第8章输入/输出系统152
81输入/输出系统概述152
811输入/输出系统的组成152
812CPU与I/O接口之间的信息152
82I/O端口的编址方式及数据传送方式153
821I/O端口的编址方式153
822CPU与外设之间的数据传送方式154
83程序直接控制方式155
831无条件方式155
832条件查询方式155
84中断控制方式156
841中断概述156
842中断的优先级及优先级的判定158
843中断响应与中断处理159
844中断嵌套与中断屏蔽160
845中断接口的基本结构161
85DMA方式162
851DMA的特点162
852DMA的传送方式162
853DMA控制器的基本结构…163
854DMA的数据传送过程164
86通道控制方式164
861通道概述165
862通道的分类165
863通道结构的发展166
习题8167
第9章微型计算机原理及接口技术168
91　16位及32位微处理器168
91116位微处理器8086168
91232位微处理器Pentium174
928086的中断177
9218086的中断概述177
922中断控制器8259A179
93串/并行接口185
931串行通信和并行通信185
932可编程并行接口8255A186
933可编程串行接口8251A189
94计数器/定时器接口193
941计数器/定时器概述193
942可编程计数器/定时器8253194
95数/模和模/数转换198
951数/模转换器198
952模/数转换器201
习题9203
第10章外部设备205
101外部设备概述205
1011外部设备的分类205
1012外部设备的作用206
102输入设备206
1021键盘206
1022鼠标207
1023触摸屏207
1024读卡器209
1025扫描仪209
103输出设备210
1031显示器210
1032打印机211
104磁表面存储器213
1041存储原理与记录方式213
1042硬磁盘存储器的组成与分类215
1043磁表面存储器的技术指标…218
105光盘存储器219
1051光盘的分类及特点219
1052光盘存储器的主要性能指标220
1053CDROM系统221
习题10223
第11章计算机系统结构224
111计算机系统结构的基本概念224
1111计算机系统结构、组成与实现224
1112提高计算机系统性能的原则和手段225
1113系统结构中的并行性225
112流水与指令级并行处理器226
1121重叠方式与先行控制226
1122流水方式227
1123指令级并行处理器231
113向量处理器与阵列处理器233
1131向量处理器234
1132阵列处理器236
114多处理器系统239
1141多处理器的特点239
1142多处理器的硬件结构240
1143多处理器的互连形式241
1144多处理器Cache的一致性242
1145多处理器的操作系统243
115其他计算机结构245
习题11247
参考文献248