书 名： 计算机组成原理——重点大学计算机专业系列教材  
作 者： 张功萱 
出版社： 清华大学出版社
ISBN： 7302113607 
出版时间： 2007-2

图书简介：
本书主要介绍计算机单机系统的组成原理及内部工作机制，包括计算机各大部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成计算机整机的技术。全书共分为9章，其内容包括：计算机概述、计算机中数据信息的表示、运算方法与运算器、存储器系统、指令系统、控制系统与CPU、总线技术、I/O设备、I/O系统组织，突出了近几年新技术的应用，更具有创新性。
本书综合了作者多年的教学实践经验，参考了国内外有关著作、资料之精华，内容充实、思路清晰、概念明确、重点突出、通俗易懂，并附有大量例题与习题。
本书可作为计算机及相关专业本科的计算机组成原理课程的教材，也可作为研究生入学考试的复习用书。

前言： 
参照ACM&IEEE CC2001和CCC2002（《中国计算机科学与技术学科教程2002》清华大学出版社，2002年）的教改思路，根据教育部的2003年抓好精品课程建设的要求，我们集中组织了一批一线教学老师，精心构造了计算机硬件课程群，该课程群中包括：“计算机逻辑设计”、“计算机组成原理”、“微机系统与接口”、“计算机系统结构”和“计算机硬件课程设计”等课程。
“计算机组成原理”是计算机硬件课程群中至关重要的一个环节，它是计算机专业的一门核心主干课程，在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。为适应计算机的发展和教学改革的需要，我们结合多年的教学实践经验，在本书第一版的基础上，重新组织了教材结构，调整了部分教学内容，将近几年的新技术充实到教材中，使本书结构更加精炼，内容更具有实用性。
本书大纲及内容组织由集体讨论而成。全书共分9章：第1章为计算机概述，简单介绍了计算机硬件五大部件之间的关系以及计算机的发展情况；第2章讲述了计算机中数据信息的表示；第3章是运算方法与运算器，讲解了运算器的组织方法；第4章讨论存储器系统，讲解了各类存储器件的工作原理和存储器系统的扩充方法；第5章主要讲解指令系统与寻址方式；第6章重点讨论了控制系统与CPU的设计原理；第7章介绍了目前流行的总线技术；第8章、第9章主要叙述了I/O设备的工作原理以及外设与主机之间的互联问题。本书强调了计算机的基本原理、基本知识和基本技能的训练，通过控制器原理的学习和模型机的例子，可以使读者建立起计算机整机工作的概念，为从事计算机系统的分析、设计、开发与维护等工作打好基础。
本书参考了国内外有关著作、资料之精华，内容充实、思路清晰、概念明确、重点突出、通俗易懂，并注重实用性和先进性。书中每章都含有大量例题与习题，既便于课堂教学，又利于读者自学。
本书还附有配套的电子教案，有需要的读者可到清华大学出版社网址（www.tup.tsinghua.edu.cn）下载。
本书的第1章、第6章由张功萱编写，第2章、第3章、第5章由顾一禾编写，第7章、第9章由邹建伟编写，第4章、第8章由王晓峰编写。全书由张功萱统稿。齐广玉教授主审了本书并提出了许多宝贵意见。清华大学出版社的编辑们也为本书的出版做了大量的工作，在此对他们辛勤的工作和热情的支持表示诚挚的感谢！
编者虽然从事计算机组成原理等课程的教学工作多年，但由于时间仓促以及水平有限，书中难免存在错误和不妥的地方，恳切欢迎广大同行和读者批评指正。我们的联系信箱是： gongxuan@mail.njust.edu.cn。

编 者
2005年7月

随着国家信息化步伐的加快和高等教育规模的扩大，社会对计算机专业人才的需求不仅体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的计算机专业人才已成为许多重点大学计算机专业教育的主要目标。目前，我国共有16个国家重点学科、20个博士点一级学科、28个博士点二级学科集中在教育部部属重点大学，这些高校在计算机教学和科研方面具有一定优势，并且大多以国际著名大学计算机教育为参照系，具有系统完善的教学课程体系、教学实验体系、教学质量保证体系和人才培养评估体系等综合体系，形成了培养一流人才的教学和科研环境。
重点大学计算机学科的教学与科研氛围是培养一流计算机人才的基础，其中专业教材的使用和建设则是这种氛围的重要组成部分，一批具有学科方向特色优势的计算机专业教材作为各重点大学的重点建设项目成果得到肯定。为了展示和发扬各重点大学在计算机专业教育上的优势，特别是专业教材建设上的优势，同时配合各重点大学的计算机学科建设和专业课程教学需要，在教育部相关教学指导委员会专家的建议和各重点大学的大力支持下，清华大学出版社规划并出版本系列教材。本系列教材的建设旨在“汇聚学科精英、引领学科建设、培育专业英才”，同时以教材示范各重点大学的优秀教学理念、教学方法、教学手段和教学内容等。
本系列教材在规划过程中体现了如下一些基本组织原则和特点。
1. 面向学科发展的前沿，适应当前社会对计算机专业高级人才的培养需求。教材内容以基本理论为基础，反映基本理论和原理的综合应用，重视实践和应用环节。
2. 反映教学需要，促进教学发展。教材要能适应多样化的教学需要，正确把握教学内容和课程体系的改革方向。在选择教材内容和编写体系时注意体现素质教育、创新能力与实践能力的培养，为学生知识、能力、素质协调发展创造条件。
3. 实施精品战略，突出重点，保证质量。规划教材建设的重点依然是专业基础课和专业主干课；特别注意选择并安排了一部分原来基础比较好的优秀教材或讲义修订再版，逐步形成精品教材；提倡并鼓励编写体现重点大学计算机专业教学内容和课程体系改革成果的教材。
计算机组成原理出版说明4. 主张一纲多本，合理配套。专业基础课和专业主干课教材要配套，同一门课程可以有多本具有不同内容特点的教材。处理好教材统一性与多样化的关系；基本教材与辅助教材以及教学参考书的关系；文字教材与软件教材的关系，实现教材系列资源配套。
5. 依靠专家，择优落实。在制订教材规划时要依靠各课程专家在调查研究本课程教材建设现状的基础上提出规划选题。在落实主编人选时，要引入竞争机制，通过申报、评审确定主编。书稿完成后要认真实行审稿程序，确保出书质量。
繁荣教材出版事业，提高教材质量的关键是教师。建立一支高水平的以老带新的教材编写队伍才能保证教材的编写质量，希望有志于教材建设的教师能够加入到我们的编写队伍中来。

教材编委会
2005年 

目录： 
第1章概论1
1.1计算机的发展历史1
1.1.1更新换代的计算机硬件1
1.1.2日臻完善的计算机软件3
1.2计算机系统的硬件组成4
1.2.1计算机的功能部件4
1.2.2冯·诺依曼计算机6
1.3计算机的软件系统8
1.3.1系统软件8
1.3.2应用软件9
1.4计算机系统的组织结构9
1.4.1硬件与软件的关系9
1.4.2计算机系统的多级层次结构9
1.4.3计算机硬件系统的组织11
1.5计算机的特点和性能指标14
1.5.1计算机的工作特点14
1.5.2计算机的性能指标14
1.6计算机的分类与应用16
1.6.1计算机的分类16
1.6.2计算机的应用17
习题118
第2章计算机中数据信息的表示21
2.1进位计数制与数制转换21
2.2带符号数的表示24
2.2.1机器数与真值24
2.2.2原码表示25
2.2.3补码表示26
2.2.4反码表示31
2.2.5移码表示33
计算机组成原理目录2.3数的定点表示与浮点表示35
2.3.1定点表示36
2.3.2浮点表示38
2.3.3定点表示与浮点表示的比较44
2.4非数值型数据的表示45
2.4.1逻辑数——二进制串45
2.4.2字符与字符串45
2.4.3汉字信息的表示47
2.5十进制数串的表示50
2.6数据校验码53
2.6.1码距与数据校验码53
2.6.2奇偶校验码54
2.6.3海明校验码56
2.6.4循环冗余校验码61
习题265
第3章运算方法与运算器70
3.1运算器的设计方法70
3.2定点补码加减运算71
3.2.1补码加减运算的基础71
3.2.2溢出判断与变形补码73
3.2.3算术逻辑运算部件75
3.3定点乘法运算78
3.3.1原码乘法运算79
3.3.2补码乘法运算86
3.3.3快速乘法运算92
3.4定点除法运算94
3.4.1原码除法运算95
3.4.2补码除法运算100
3.4.3快速除法运算106
3.5浮点四则运算109
3.5.1浮点加减运算109
3.5.2浮点乘除运算114
3.6运算器的组成118
3.6.1定点运算器118
3.6.2浮点运算器123
3.7十进制数的加减运算方法124
3.7.1一位十进制加法器的设计124
3.7.2多位十进制整数的加减运算127
3.8逻辑运算和移位操作128
3.8.1逻辑运算128
3.8.2移位操作129
习题3132
第4章存储器系统138
4.1存储器概述138
4.1.1存储器的分类138
4.1.2主存储器的组成和基本操作139
4.1.3存储器的主要技术指标141
4.1.4存储器系统的层次结构142
4.2半导体存储器143
4.2.1半导体存储器的分类143
4.2.2随机存取存储器的结构及工作原理145
4.2.3只读存储器的结构及工作原理160
4.2.4半导体存储器的组成161
4.3辅助存储器165
4.3.1磁表面存储器的基本原理166
4.3.2磁记录方式166
4.3.3磁盘存储器169
4.3.4光盘存储器173
4.4高速缓冲存储器178
4.4.1cache在存储体系中的地位和作用178
4.4.2cache的结构及工作原理179
4.5并行存储系统183
4.5.1单体多字并行主存系统183
4.5.2多体交叉存取方式的并行主存系统184
习题4185
第5章指令系统190
5.1机器指令190
5.1.1机器指令格式191
5.1.2指令字的长度191
5.1.3指令的地址码192
5.1.4指令的操作码194
5.2寻址方式197
5.2.1指令的寻址方式197
5.2.2操作数的寻址方式198
5.3指令类型与功能209
5.3.1数据传送指令210
5.3.2算术逻辑运算指令210
5.3.3移位操作指令211
5.3.4堆栈操作指令211
5.3.5字符串处理指令211
5.3.6程序控制指令212
5.3.7输入输出指令214
5.3.8其他指令214
5.4CISC机和RISC机指令风格215
5.4.1复杂指令系统计算机CISC215
5.4.2精简指令系统计算机RISC216
5.5指令系统举例217
5.5.1Ultra SPARC Ⅱ的指令系统217
5.5.2Pentium Ⅱ的指令系统220
习题5224
第6章控制系统与CPU227
6.1控制器概述227
6.1.1指令执行的基本步骤227
6.1.2控制器的基本功能228
6.1.3控制器的组成229
6.1.4控制器的组成方式232
6.2控制器的控制方式与时序系统233
6.2.1控制方式233
6.2.2时序系统234
6.3CPU的总体结构236
6.3.1寄存器的设置236
6.3.2数据通路结构及指令流程分析237
6.4模型机的总体结构240
6.4.1模型机的数据通路240
6.4.2模型机的指令系统242
6.4.3模型机的时序系统245
6.5组合逻辑控制器设计246
6.5.1设计的步骤246
6.5.2模型机的设计247
6.6微程序控制器设计260
6.6.1微程序控制器概述260
6.6.2微指令的编译方法263
6.6.3微程序的顺序控制方式265
6.6.4微指令的执行方式271
6.6.5微程序设计方法272
6.6.6微程序控制器设计步骤275
6.6.7举例： 模型机的微程序设计275
6.6.8微程序设计技术的应用289
6.7流水线处理技术291
6.7.1指令的执行方式291
6.7.2流水线的分类292
6.7.3线性流水线的性能293
6.7.4流水线的相关问题295
6.8CPU举例296
6.8.1Intel公司的Pentium处理器296
6.8.2Sun Microsystems公司的SPARC系统300
6.8.3主流CPU的新技术302
习题6304
第7章总线技术309
7.1总线概述309
7.1.1采用总线实现互连的优势310
7.1.2总线的分类310
7.1.3总线标准311
7.1.4总线的性能311
7.2总线的组成与结构312
7.2.1总线的组成312
7.2.2总线的结构314
7.3总线的设计与实现315
7.3.1总线的设计要素315
7.3.2总线的实现323
7.4总线与计算机系统324
7.5常用总线举例328
7.5.1内部总线328
7.5.2设备总线335
习题7340
第8章I/O设备344
8.1I/O设备概述344
8.2键盘345
8.2.1硬件扫描键盘345
8.2.2软件扫描键盘347
8.3显示设备348
8.3.1常见显卡标准348
8.3.2CRT显示器349
8.3.3液晶显示器356
8.4打印设备359
8.4.1概述359
8.4.2点阵打印机361
8.4.3喷墨打印机363
8.4.4激光打印机364
习题8368
第9章I/O系统组织370
9.1I/O系统概述370
9.1.1I/O系统需要解决的主要问题370
9.1.2I/O系统的组成371
9.1.3主机与外围设备间的连接方式与组织管理372
9.1.4I/O信息传送的控制方式373
9.2I/O接口373
9.2.1I/O接口的基本功能374
9.2.2I/O接口的分类376
9.3程序控制方式378
9.3.1直接程序控制方式378
9.3.2程序中断传送方式379
9.4直接存储器访问方式396
9.4.1DMA方式的特点与应用场合397
9.4.2DMA传送方式398
9.4.3DMA的硬件组织400
9.4.4DMA控制器的组成400
9.4.5DMA控制方式下的数据传送过程402
9.5I/O通道方式404
习题9410
参考文献416