前言
人工智能的迅猛发展正在深刻改变社会的方方面面，而交互计算作为连接人类与人工智能系统的关键技术，正发挥着越来越重要的作用。交互计算通过构建直观、高效的人机交互方式，使人工智能技术能够更好地满足人类需求，同时推动智能系统在多个领域的广泛应用。面对这一趋势，高等教育的使命不再局限于培养适应技术变革的人才，更需要主动拥抱交互计算的前沿理论，为未来的科技发展提供理论支持和创新动力。计算机组成提供了交互计算所需的基础硬件和软件平台，包括处理器、存储器、I/O设备以及操作系统等关键组成部分。交互计算则利用这些资源，实现人与计算机之间的信息交换和智能处理。
本书是为了满足人工智能、计算机科学与技术、软件工程、信息安全、智能科学与技术等专业学生、从业人员以及对计算机结构和交互计算感兴趣的读者的需求而编写的，旨在为读者揭开计算机系统复杂外衣下的核心机理，对从计算机的基本组成到交互计算的前沿技术进行全面而深入的解读。
本书既是一本介绍计算机组成基础知识的教科书，也是一本探讨计算机组成前沿技术的专业参考书。在这里，我们将一起探索计算机的历史脉络，理解其运算表示和处理过程，深入存储系统的原理与设计，解析指令系统与智能交互的发展，详细研究中央处理器的复杂机制，以及总线、I/O系统和交互接口的关键作用。书中不仅阐述了这些组件的工作原理，还探讨了它们如何相互作用，实现了高效能和智能化计算的跨越。最后，我们将展望新一代智能计算系统，这些系统预示着未来计算技术的发展方向和可能达到的新高度。
本书的四大特点如下。
一、 立足经典计算机组成知识体系，融合交互计算前沿技术
本书以经典的计算机组成知识体系为根基，系统讲解计算机硬件结构、体系设计与运行机制等核心内容，帮助读者全面掌握计算机系统的基本原理与构造逻辑。在介绍传统知识与理论的同时，本书紧跟技术发展潮流，深入结合交互计算这一前沿领域，探索人与计算机之间高效、智能的交互方式，将传统的计算机组成理论与现代技术实践深度融合。通过这一结合，读者不仅能够理解计算机系统的底层设计与优化原理，还能掌握如何将这些知识应用于智能交互技术的实际开发，为未来在计算机科学与人机交互领域的创新实践奠定扎实的基础。
二、 配套“学堂在线”精品课程资源，实现理论与实践高效融合
本书依托“学堂在线”平台，配套高质量的精品课程资源，为读者提供全方位的学习体验。每章节均配有对应的视频讲解，由知名教学团队倾力授课，内容覆盖书中重点与难点，帮助读者更深入地理解复杂理论。课程结合实际案例与操作演示，将理论与实践紧密结合，使学习不再局限于纸面。课程资源兼具灵活性与系统性，支持随时随地碎片化学习，并提供详尽的课后练习与实践指导，帮助读者巩固知识、提升动手能力。通过“书本学习+在线课程”的双轨模式，读者不仅能够系统掌握计算机组成与交互计算的核心知识，还能快速应用于技术实践，实现理论与实践的高效融合。
三、 配套10组仿真实验，代码与实验指导书双保障
本书以10个精心设计的实验模块为主线，全面覆盖计算机组成原理的核心知识及其实际应用。每个实验均配备详细的实验指导书与完整的代码支持，从状态机设计到运算器实现，从存储器操作到外部中断与键盘输入，再到传感器读取与显示屏控制，内容涵盖硬件设计、微处理器交互与外围设备控制等关键主题。通过具体实验，如点亮流水灯、汉字交互显示，以及复杂的硬布线控制器设计等，读者不仅能够学习和掌握单片机、存储器与控制器的工作原理，还能在实践中实现对计算机系统各组成部分的深刻理解。本书通过分步讲解与配套仿真，帮助读者将理论知识转化为动手能力，同时为进一步学习计算机体系结构与嵌入式开发奠定坚实基础。
四、 习题紧扣考研大纲要求，构建高效互动交流社区
本书精心设计了丰富的习题体系，紧贴考研大纲，全面覆盖计算机组成原理的核心考点，如指令系统、存储器结构、数据通路与控制、流水线等重点内容。习题形式多样，涵盖选择题、填空题、分析与综合设计题等，注重基础巩固的同时突出高频难点与综合应用能力的培养。为进一步提升学习效果，本书依托在线学习平台，构建了高效互动交流社区，提供习题解析、实验演示与在线答疑等功能，帮助读者解决疑难问题、分享学习经验，打造从知识学习到考研备考的全链条支持体系。
本书由“北京联合大学教材资助项目”提供资助,由北京联合大学机器人学院（人工智能学院）、北京市信息服务工程重点实验室智能交互团队出品，由北京强强源起科技有限公司提供技术支持，由“学堂在线”提供相关资源和后续服务。
本书提供如下资源:
源代码
教学PPT和微视频
理论解读视频课程
学习讨论区 思维导图
实验指导书
章节课后习题
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编者
2025年5月
