計算機組成原理（第二版）(2009年清華大學出版社出版的圖書)

成書過程

修訂情況

該次改版採納了一些套用型本科院校的意見，根據計算機發展的情況，對第一版教材進行了補充修改，對於不同類型、不同層次、不同要求的學校，書中提供了一些可以選學的內容（目錄中帶*號的章節）。

出版工作

2009年9月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	責任校對	責任印製
謝琛	白蕾	王秀菊

內容簡介

該教材主要介紹了計算機的基本組成和工作原理。全書共分9章，分別介紹計算機的基本特性、數據表示、運算方法和運算器、指令系統、存儲系統、控制器、外圍設備、輸入輸出系統和計算機發展展望。

教材目錄

第1章緒論1

1.1計算機的基本特性1

1.1.1二進制數據2

1.1.2存儲程式2

1.1.3邏輯運算2

1.1.4高速電子開關電路2

1.1.5數字編碼技術2

1.2計算機的基本組成3

1.2.1基本組成原理3

1.2.2CPU、主機與輸入輸出設備5

1.2.3存儲器6

1.2.4匯流排6

1.3計算機系統7

1.3.1計算機系統組成7

1.3.2計算機層次結構8

1.4計算機分類8

1.5計算機發展簡史10

1.6微處理器發展的啟示11

1.7計算機的套用12

1.7.1科學計算、工程設計13

1.7.2數據處理13

1.7.3實時控制13

1.7.4輔助設計13

1.7.5人工智慧13

習題14

第2章數據表示15

2.1計數制15

2.1.1十進制計數制15

2.1.2二進制計數制16

2.1.3 R進制計數制16

2.1.4在計算機中為什麼採用二進制數17

2.2不同數制間數據的轉換17

2.2.1十進制整數轉換為二進制整數17

2.2.2十進制小數轉換為二進制小數18

2.2.3二進制數轉換為十進制數19

2.2.4任意兩種進制數間的轉換20

2.3十進制數據編碼21

2.3.1有權碼方案21

2.3.2無權碼方案22

2.4字元編碼23

2.4.1ASCII字元編碼24

2.4.2EBCDIC碼25

2.4.3字元串25

2.5漢字編碼26

2.5.1漢字輸入碼26

2.5.2國標碼與內碼27

2.5.3漢字輸出碼28

2.6機器數及其編碼30

2.6.1定點小數編碼31

2.6.2定點整數編碼34

2.6.3浮點數編碼36

2.7數據校驗碼38

2.7.1奇偶校驗碼39

2.7.2海明校驗碼40

2.7.3循環冗餘校驗碼42

習題45

第3章運算方法與運算器47

3.1定點加減法運算47

3.1.1補碼加減法運算48

3.1.2溢出的產生及判別49

3.1.3全加器與加法裝置50

3.2定點乘法運算55

3.2.1一位原碼乘法55

3.2.2兩位原碼乘法57

3.3定點除法運算60

3.3.1原碼恢復餘數除法60

3.3.2加減交替法除法63

3.4邏輯運算65

3.4.1邏輯乘法66

3.4.2邏輯加法66

3.4.3求反操作66

3.4.4異或運算67

3.5位片結構定點運算器67

3.5.1位片運算器電路Am290168

3.5.2先行進位電路Am290271

3.5.3多片Am2901組成的位片結構運算器72

3.6浮點加減法運算74

3.6.1運算規則及算法74

3.6.2浮點加減法運算流程76

3.6.3浮點加減法裝置及流水線結構運算器77

3.7浮點乘除法運算79

3.7.1浮點乘法79

3.7.2浮點除法80

習題82

第4章指令系統85

4.1指令格式85

4.1.1指令字86

4.1.2指令操作碼及其擴展技術88

4.1.3地址碼與數據字長89

4.2定址方式90

4.2.1存儲器定址方式90

4.2.2暫存器定址方式93

4.2.3立即數定址方式95

4.2.4堆疊定址方式95

4.3指令類型97

4.3.1按運算元據類型分類97

4.3.2按指令功能分類98

4.4小型機指令系統舉例99

4.4.1PDP11計算機簡介99

4.4.2單運算元指令100

4.4.3雙運算元指令102

4.5大型機指令系統舉例103

4.5.1IBM360/370計算機簡介103

4.5.2指令格式104

4.5.3指令舉例106

4.6微型機指令系統舉例107

4.6.1IBMPC計算機及PentiumIV處理器簡介107

4.6.2Intel8086指令格式108

4.6.3Intel8086指令的定址方式110

4.6.48086指令系統112

4.7機器語言與彙編語言113

4.7.1Intel8086彙編標記與運算符113

4.7.2彙編語句114

4.8精簡指令系統計算機115

4.8.1MIPS指令格式116

4.8.2MIPS指令分類117

習題119

第5章存儲系統121

5.1存儲器的基本特性121

5.1.1主存儲器的特性121

5.1.2輔助存儲器的特性122

5.1.3主存儲器的主要技術指標122

5.2半導體存儲器的基本記憶單元123

5.2.1隨機存儲器的記憶單元123

5.2.2隻讀存儲器的記憶單元125

5.2.3閃速存儲器127

5.3主存儲器的組成和工作原理127

5.3.1主存儲器概述127

5.3.2RAM積體電路128

5.3.3半導體存儲器的組成130

5.3.4存儲器控制132

5.3.5存儲器讀寫時序134

5.4高速存儲器135

5.4.1新型RAM晶片技術136

5.4.2並行存儲結構137

5.4.3高速緩衝存儲器及分級存儲體系138

5.5高速緩衝存儲器139

5.5.1高速緩衝存儲器(Cache)工作原理139

5.5.2高速緩衝存儲器組織140

5.6虛擬存儲器144

5.6.1基本原理144

5.6.2頁式虛擬存儲器145

5.6.3段式虛擬存儲器146

5.6.4段頁式虛擬存儲器148

5.7存儲保護148

5.7.1存儲區保護148

5.7.2訪問方式保護150

習題150

第6章控制器152

6.1指令執行過程152

6.2控制器的功能和組成153

6.2.1控制器的功能153

6.2.2控制器的基本組成155

6.3處理器匯流排及數據通路159

6.3.1ALU為中心的數據通路160

6.3.2單內匯流排CPU結構160

6.4組合邏輯控制器162

6.4.1組合邏輯控制器的特徵162

6.4.2組合邏輯控制器設計原理162

6.4.3可程式序邏輯陣列控制器167

6.5微程式控制器168

6.5.1微程式設計的基本原理168

6.5.2微指令方案170

6.5.3微程式設計的基本問題172

6.6微程式的順序控制174

6.6.1後繼微地址的增量方式174

6.6.2後繼微地址的斷定方式176

6.6.3順序控制部件--Am2910177

6.7微程式設計舉例180

6.7.1指令流程圖180

6.7.2微程式控制器邏輯圖181

6.7.3微程式編碼181

6.8指令流水線結構183

習題185

第7章外圍設備186

7.1外圍設備的種類和特性186

7.1.1外圍設備的分類186

7.1.2外圍設備工作的特性188

7.2常用輸入設備189

7.2.1鍵盤189

7.2.2滑鼠190

7.2.3掃瞄器191

7.3顯示設備192

7.3.1顯示設備的分類和基本概念192

7.3.2字元顯示器194

7.4列印裝置197

7.4.1點陣式印表機197

7.4.2雷射印表機198

7.4.3噴墨印表機199

7.4.4漢字的顯示與列印200

7.5外存儲器201

7.5.1存儲原理和記錄方式201

7.5.2磁碟存儲器206

7.5.3軟磁碟存儲器211

7.5.4磁帶存儲器216

7.5.5磁碟陣列219

7.6光碟存儲器220

7.7通信設備222

7.7.1數據機222

7.7.2模/數與數/模轉換裝置223

習題225

第8章輸入輸出系統與控制227

8.1系統匯流排227

8.1.1系統匯流排結構227

8.1.2匯流排控制方式229

8.1.3匯流排通信方式231

8.2微機匯流排232

8.2.1S100匯流排233

8.2.2STD匯流排233

8.2.3IBMPC匯流排233

8.2.4ISA匯流排233

8.2.5EISA匯流排234

8.2.6RS-232C匯流排234

8.2.7IEEE488匯流排236

8.2.8IDE磁碟接口237

8.2.9SCSI匯流排237

8.2.10PCI匯流排238

8.2.11串列匯流排(USB)239

8.3基本I/O接口組成和工作原理243

8.3.1設備選擇電路243

8.3.2數據緩衝暫存器243

8.3.3設備工作狀態244

8.3.4傳輸中斷的請求與禁止244

8.4輸入輸出控制方式245

8.4.1程式查詢方式246

8.4.2程式中斷方式247

8.4.3直接存儲器訪問方式248

8.4.4輸入輸出處理機方式249

8.5中斷系統250

8.5.1為什麼要設定中斷251

8.5.2CPU回響中斷的條件252

8.5.3中斷周期254

8.5.4優先排隊器及編碼電路255

8.5.5中斷處理過程258

8.5.6中斷級及中斷嵌套259

8.6DMA控制方式261

8.6.1DMA基本概念261

8.6.2DMA的工作方式262

8.6.3DMA控制器的組成262

8.6.4DMA數據傳送過程263

8.6.5通用DMA接口Intel8257264

8.7通用並行接口268

8.7.1分類268

8.7.2基本的並行接口電路269

8.7.3可程式序並行接口270

8.8串列通信與通用串列接口275

8.8.1串列通信方式276

8.8.2可程式序串列接口276

習題282

第9章計算機發展展望284

9.1計算機發展史上的重大事件284

9.2中國計算機事業發展中重大事件288

9.3並行處理技術進展289

9.3.1超標量處理機290

9.3.2超流水線處理機291

9.3.3大規模並行處理系統MPP293

9.4智慧型計算機進展293

9.4.1數據流計算機294

9.4.2資料庫機與知識庫機294

9.5分散式計算機系統與機群系統295

9.5.1分散式計算機系統295

9.5.2計算機支持的協同工作296

9.5.3機群系統（Cluster)296

9.6計算機網路296

9.7多媒體計算機297

參考文獻298

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《計算機組成原理例題分析與習題解答（第二版）》。

書名	書號	出版社	作者
《計算機組成原理例題分析與習題解答（第二版）》	9787302231332	清華大學出版社	謝樹煜

教材特色

為了方便學生理解掌握所學知識，該教材列舉實例加以說明；並且在寫作過程中注重內容的先進性、實用性，強調基礎知識、基本原理和基本技能。

該教材是一本面向普通高等教育，包括高等職業教育和成人教育的計算機原理教材，也是一本引導計算機愛好者步入計算機套用領域的計算機基礎教材。

該教材以面向套用型人才培養為特色，適合套用型本科和高職高專院校教學需要。

作者簡介

譚浩強，男，教授，全國高等院校計算機基礎教育研究會榮譽會長，教育部全國計算機套用技術考試委員會主任委員，研究方向為電腦程式設計、高校計算機基礎教育、計算機普及教育等。