計算機組成原理（第5版）

《計算機組成原理（第5版）》是由紀祿平、羅克露、劉輝、張建編著，2020年電子工業出版社出版的“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。該教材可作為高等院校計算機及相關專業"計算機組成原理”及相關課程的配套教材，也可作為從事計算機專業考研和工程技術人員的參考書。

該教材共6章，主要內容包括：第1章概論、第2章數據的表示、運算和校驗、第3章CPU子系統、第4章存儲子系統、第5章匯流排與輸入、輸出子系統、第6章輸入、輸出設備等內容。

基本介紹

• 書名：計算機組成原理（第5版）
• 作者：紀祿平、羅克露、劉輝、張建
• 類別："十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2020年1月
• 頁數：436 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787121376849
• CIP核字號：2019246996
• 字數：764000

成書過程

修訂過程

遵照電子科技大學的本科教學改革精神，紀祿平於2019年再次主持了針對《計算機組成原理（第4版）—面向實踐能力培養》的修訂工作。該教材在《計算機組成原理（第4版）—面向實踐能力培養》的基礎上，對教學內容進行了修改和補充；刪減了一部分陳舊的內容，增補了若干前沿知識點，同時對組織結構進行了最佳化。

該教材由紀祿平博士主持編寫和統稿。第1章和第3章由紀祿平編寫，第2章和第4章由羅克露編寫，第5章由劉輝編寫，第6章由張建編寫。此外，羅克露教授對該教材的編寫給予了指導，建議，進行了審閱。該書的修訂編寫工作還得到了電子科技大學的專門立項支持，電子工業出版社也提供了協助。

出版工作

2020年1月，該教材由電子工業出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯

章海濤

內容簡介

該教材共6章，主要按計算機硬體功能子系統來安排章節內容。第1章概述計算機的概念、發展歷程、硬軟體組織，以及性能評價指標；第2章介紹數據信息的表示、運算和校驗方法；第3章先介紹CPU模型和指令系統，然後展示了x86架構CISC型處理器和MIPS32架構RISC型處理器的典型設計實例；第4章介紹存儲子系統，主要討論存儲的基本原理和主存儲器設計和三級存儲體系架構，以及高性能存儲系統的介紹；第5章介紹匯流排與輸入/輸出子系統，包括設備接口、匯流排以及程式中斷方式、DMA和IOP等經典的I/O控制模式；第6章對典型輸入/輸出設備，如鍵盤、顯示器和印表機進行了介紹。

教材目錄

前言	4．2．4 ROM型存儲器 257
第1章 概論 1	4．3 主存儲器的組織 261
1．1 計算機的基本概念 1	4．3．1 主存的設計原則 261
1．1．1 信息的數位化表示 2	4．3．2 主存的邏輯設計 263
1．1．2 存儲程式工作方式 5	4．3．3 主存與CPU的連線與控制 267
1．1．3 計算機的分類 6	4．4 磁表面存儲原理 269
1．2 計算機的誕生與發展 8	4．4．1 存儲介質與磁頭 270
1．2．1 馮・諾依曼體系 8	4．4．2 磁記錄編碼方式 273
1．2．2 計算機發展歷程 9	4．5 磁碟存儲器及其接口 277
1．2．3 未來的發展趨勢 11	4．5．1 硬碟存儲器 277
1．3 計算機系統的組織 13	4．5．2 磁碟技術指標與校驗 285
1．3．1 硬體系統 13	4．5．3 磁碟適配器 287
1．3．2 軟體系統 18	4．6 光存儲原理及器件 290
1．3．3 計算機系統層次結構 20	4．6．1 光存儲原理 290
1．4 計算機性能的主要評價指標 23	4．6．2 光碟存儲器與光碟機 293
習題1 27	4．7 計算機的三級存儲體系 296
第2章 數據的表示、運算和校驗 28	4．7．1 基本概念 297
2．1 數值型數據 28	4．7．2 Cache與記憶體的數據互動 298
2．1．1 進位計數制 28	4．7．3 記憶體與外存的數據互動 305
2．1．2 帶符號數的表示 34	4．8 高性能存儲系統介紹 310
2．1．3 定點數與浮點數 39	4．8．1 多連線埠存儲器 310
2．2 字元型數據 45	4．8．2 獨立磁碟冗餘陣列 311
2．3 數據代碼的處理與存儲 47	4．8．3 並行存儲系統 312
2．4 基本運算方法 50	4．8．4 聯想存儲系統 317
2．4．1 定點加減運算 50	習題4 318
2．4．2 定點乘法運算 55	第5章 匯流排與輸入/輸出子系統 321
2．4．3 定點除法運算 62	5．1 輸入/輸出子系統概述 321
2．4．4 IEEE 754浮點數四則運算 67	5．1．1 匯流排與接口簡介 322
2．5 常用的數據校驗方法 69	5．1．2 輸入/輸出與控制 325
2．5．1 奇偶校驗 70	5．2 計算機系統中的匯流排 328
2．5．2 海明校驗 71	5．2．1 匯流排的特性與分類 329
2．5．3 循環冗餘校驗 73	5．2．2 匯流排的技術規範 331
習題2 75	5．2．3 匯流排的設計要素 332
第3章 CPU子系統 78	5．2．4 PCI-E匯流排介紹 338
3．1 CPU概述 79	5．3 直接程式傳送模式 343
3．1．1 硬體結構模型 79	5．4 中斷處理模式 344
3．1．2 基本功能與控制 85	5．4．1 中斷的基本概念 344
3．1．3 CPU的發展歷程 91	5．4．2 中斷請求與優先權裁決 349
3．2 指令系統 93	5．4．3 中斷回響與中斷服務程式 354
3．2．1 CISC與RISC 93	5．4．4 中斷接口的邏輯模型 360
3．2．2 指令的一般格式 94	5．5 DMA模式與接口 363
3．2．3 常見定址方式 100	5．5．1 DMA基本概念 364
3．2．4 指令功能和類型 112	5．5．2 DMA控制器與接口的連線 367
3．3 加法器與運算部件 119	5．5．3 DMA控制器的組成 370
3．3．1 加法器及其進位邏輯 119	5．5．4 DMA傳輸操作過程 374
3．3．2 算術邏輯運算單元 123	5．5．5 典型的DMA接口舉例 375
3．3．3 運算器的組織 127	5．6 IOP和PPU模式 380
3．4 x86架構模型機CPU設計 129	5．6．1 通道的系統結構 380
3．4．1 模型機指令系統 129	5．6．2 通道的類型 381
3．4．2 基本部件與數據通路 133	5．6．3 通道的工作原理 382
3．4．3 指令流程與微命令 137	習題5 384
3．4．4 組合邏輯控制 151	第6章 輸入/輸出設備 386
3．4．5 微程式控制 161	6．1 輸入/輸出設備概述 386
3．5 MIPS32架構CPU設計實例 180	6．1．1 設備的基本功能 386
3．5．1 MIPS32指令架構 181	6．1．2 設備的種類 387
3．5．2 基本的組成部件 186	6．1．3 主機與設備的信息互動 389
3．5．3 單周期模式 189	6．2 鍵盤的工作原理 390
3．5．4 多周期模式 201	6．2．1 鍵盤的類型 391
3．5．5 指令的時間特性 219	6．2．2 硬體掃描鍵盤 393
3．6 CPU高級技術介紹 224	6．2．3 軟體掃描鍵盤 394
3．6．1 流水技術 224	6．3 顯示設備及適配器 397
3．6．2 SMT與超執行緒 228	6．3．1 常見的顯示器 397
3．6．3 多核技術介紹 229	6．3．2 顯示成像原理 399
習題3 232	6．3．3 LCD顯示器 405
第4章 存儲子系統 235	6．3．4 適配器及其接口 412
4．1 存儲子系統概述 235	6．4 列印設備及其接口 414
4．1．1 存儲系統的層次結構 235	6．4．1 列印設備概述 414
4．1．2 存儲器的分類 239	6．4．2 點陣針式印表機 416
4．1．3 存儲器的技術指標 242	6．4．3 噴墨印表機 419
4．2 半導體存儲原理及晶片 243	6．4．4 雷射印表機 420
4．2．1 靜態MOS晶片 243	6．4．5 3D列印技術簡介 423
4．2．2 動態MOS晶片 247	習題6 424
4．2．3 RAM型存儲器 254	參考文獻 426

（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（第5版）學習指導與實驗》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《計算機組成原理（第5版）學習指導與實驗》	9787121376696	電子工業出版社	2020年3月	紀祿平、羅克露、張建

教材特色

該教材在內容編排上以2020年主流微型計算機技術為背景，以建立系統級的整機概念為目的，深入介紹計算機各功能子系統的邏輯組成和工作機制。該次修訂有比較大的調整，首先是刪減了計算機硬體系統模型一章，使全書的總章數由7章變為6章；另外，對原有的各章也都進行了更新、刪減，注意了實用性和先進性。

作者簡介

紀祿平，男，計算機科學與工程學院教授，科研方向為神經網路、深度學習、模式識別、數據分析等。

羅克露，女，電子科技大學，計算機科學與工程學院，教授，主要研究方向為嵌入式實時系統及套用。

劉輝，男，電子科技大學信息與軟體工程學院，碩士，副教授，研究方向為計算機系統結構。

張建，男，學士，電子科技大學，計算機科學與工程學院，講師。