第1章 计算机系统概论 1
1.1计算机的发展历程 1
1.2计算机的分类和应用 2
1.2.1计算机的分类 2
1.2.2计算机的应用领域 3
1.3计算机硬件系统 4
1.4计算机软件系统 7
1.4.1计算机软件系统的组成与分类 7
1.4.2计算机软件系统的发展演变 8
1.4.3计算机软件系统组成的层次结构 9
1.5计算机系统的工作过程 10
1.5.1计算机处理问题的步骤 10
1.5.2计算机的工作过程 11
1.6计算机的性能指标 11
本章小结 12
习题1 12
第2章 数据的表示与运算 13
2.1数制与编码 14
2.1.1数制及数制转换 14
2.1.2无符号数和带符号数 18
2.1.3定点数与浮点数 18
2.1.4真值和机器数 20
2.1.5 BCD码 22
2.1.6字符与字符串的表示方法 23
2.1.7汉字的表示方法 25
2.1.8数据校验码 26
2.2定点加法、减法运算 27
2.2.1原码加/减运算 27
2.2.2补码加/减运算 28
2.2.3基本的二进制加法器 31
2.2.4十进制加法器 31
2.3定点乘除运算 33
2.3.1移位运算 33
2.3.2原码一位乘法 33
2.3.3补码一位乘法 34
2.3.4原码除法 36
2.4定点运算器的组成 37
2.4.1逻辑运算 37
2.4.2半加器与全加器 39
2.4.3串行加法器和并行加法器 40
2.4.4多功能算术/逻辑运算单元（ALU） 41
2.4.5定点运算器的基本结构 43
2.5浮点表示、浮点运算 45
2.5.1 IEEE754 45
2.5.2浮点加法、减法运算 46
2.5.3浮点乘法、除法运算 48
2.6浮点运算器 49
2.6.1浮点运算器的结构 49
2.6.2浮点运算器实例 49
本章小结 52
习题2 52
第3章 存储系统 54
3.1存储器系统概述 54
3.1.1存储器分类 54
3.1.2三级存储体系结构 56
3.1.3主存储器的基本结构 57
3.1.4主存储器的主要技术指标 59
3.2随机存取存储器 59
3.2.1 SRAM 59
3.2.2动态RAM的刷新 61
3.3半导体只读存储器 63
3.4存储器的扩充 64
3.4.1主存储器与CPU的连接 64
3.4.2位扩展 65
3.4.3字扩展 66
3.4.4字和位同时扩展 67
3.5高速存储器 68
3.5.1双端口存储器 68
3.5.2多模块存储器 69
3.6高速缓冲存储器（Cache） 71
3.6.1 Cache的基本原理 71
3.6.2地址映射 73
3.6.3替换算法 75
3.6.4 Cache的写策略 76
3.7虚拟存储器 76
3.7.1虚拟存储器的基本概念 76
3.7.2页式虚拟存储器 77
3.7.3段式虚拟存储器 79
3.7.4段页式虚拟存储器 80
本章小结 80
习题3 81
第4章 指令系统 82
4.1指令系统的基本概念 82
4.1.1指令系统的发展 82
4.1.2对指令系统性能的要求 83
4.2指令格式 84
4.2.1操作码 84
4.2.2地址码 84
4.2.3指令字长度 85
4.2.4指令助记符 86
4.3指令的寻址方式 86
4.4操作数寻址方式 87
4.5 80X86操作数的基本寻址方式举例 90
4.6指令格式的设计 91
4.6.1操作码优化法——霍夫曼（Huffinan）编码 91
4.6.2地址码优化设计 92
4.7 RISC与CISC 93
4.8指令系统举例 94
4.8.1 IBM 370系列机指令格式 94
4.8.2 PDP-11指令格式 95
4.8.3 Pentium指令系统 96
4.8.4 Power PC指令系统 97
本章小结 99
习题4 100
第5章 中央处理器 102
5.1 CPU的功能和组成 102
5.1.1 CPU的功能 102
5.1.2 CPU的基本组成 103
5.1.3 CPU的主要寄存器 103
5.1.4操作控制器与时序产生器 105
5.2指令周期 105
5.3指令的执行过程 106
5.3.1 CLA指令的执行过程 107
5.3.2 ADD指令的执行过程 108
5.3.3 STA指令的执行过程 110
5.3.4 NOP指令和JMp指令的执行过程 112
5.3.5指令的执行过程总结 113
5.4数据通路的功能和基本结构 114
5.5硬布线控制器的工作原理 116
5.5.1时序信号的作用和体制 119
5.5.2时序信号产生器 119
5.5.3控制方式 120
5.6微程序控制器的工作原理 122
5.6.1微命令和微操作 124
5.6.2微指令和微程序 125
5.6.3 CPU周期与微指令周期的关系 128
5.6.4微指令的编码方式 129
5.6.5微地址的形成方法 131
5.6.6微指令格式 132
5.7指令流水线 133
5.7.1指令流水线的基本概念 133
5.7.2指令流水线的表示方法及性能指标 135
5.7.3超标量和静态、动态流水线的基本概念 137
5.8多核处理器的基本概念 139
本章小结 140
习题5 141
第6章 总线与接口 145
6.1总线概述 145
6.1.1总线的基本概念 145
6.1.2总线分类 146
6.1.3总线的连接方式 146
6.1.4总线的组成及性能指标 149
6.2总线接口 149
6.2.1 I/O接口的功能和基本结构 150
6.2.2 I/O端口及其编址 150
6.2.3 I/O地址空间及其编码 151
6.3总线的仲裁 151
6.3.1集中仲裁方式 151
6.3.2分布仲裁方式 154
6.4总线的定时 154
6.4.1同步定时方式 154
6.4.2异步定时方式 155
6.5总线数据传送模式 155
6.6总线标准 155
6.6.1 ISA总线 155
6.6.2 PCI总线 156
6.6.3 AGP总线 156
6.6.4其他总线 157
本章小结 157
习题6 158
第7章 输入输出（I/O）系统 159
7.1 I/O系统概述 159
7.1.1 I/O系统的基本概念 159
7.1.2 I/O系统的发展 160
7.1.3 I/O系统的原理 162
7.1.4 I/O系统的组成 163
7.1.5主机和外设的连接 165
7.2外围设备概述 168
7.2.1外围设备的一般功能 168
7.2.2外围设备的分类 169
7.3输入设备 171
7.3.1键盘 172
7.3.2鼠标 173
7.3.3扫描仪 175
7.4输出设备 176
7.4.1显示器 177
7.4.2打印机 182
7.4.3绘图仪 187
7.5外存储器 187
7.5.1磁盘存储器 188
7.5.2光盘存储器 199
7.5.3磁带存储器 200
7.5.4磁盘阵列 201
7.6 I/O控制方式 204
7.6.1无条件传送 204
7.6.2程序查询方式 205
7.6.3程序中断方式 207
7.6.4 DMA方式 214
7.6.5通道方式 218
7.6.6 I/O处理机（IOp）方式 222
本章小结 223
习题7 223
第8章 实验指导 225
8.1 JYS-Ⅲ型计算机组成实验仪 225
8.2实验一 寄存器与数据通路实验 228
8.3实验二 运算器的组成实验 229
8.4实验三 半导体存储器的组成实验 231
8.5实验四 寄存器的控制实验 232
8.6实验五 运算器与存储器组成实验 234
附录1 2013年硕士研究生入学考试计算机学科考试大纲 236
附录2 2009～2012年部分高校计算机组成原理考研试题与参考答案 240
附录3美国标准信息交换码（ASCII）字符表 254
附录4 74181逻辑电路 255
附录5 74182逻辑电路 256
附录6常用存储芯片与译码器 257
附录7南桥与北桥 262
参考文献 264