前言

“计算机组成原理”是高等学校计算机科学与技术专业及其他相关专业的一门核心专业基础课程，也是非计算机专业的学生学习和掌握计算机应用技术的一门专业基础课程。从课程地位来说，它在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。自2009年起，“计算机组成原理”成为计算机类专业研究生入学考试的全国统考课程，更加奠定了该课程的核心地位。为适应人才培养和研究生入学考试的需要，本书以全国硕士研究生入学统一考试中“计算机组成原理”综合考试大纲为依据，在参考国内外高校使用的教材和文献的基础上，结合编者多年教学经验编写而成。该教材着力于提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力，培养造就具有较强综合能力的人才，通过本教材的学习，学生能够比较系统地掌握计算机的组成结构和工作原理，能够运用所学的基本原理和方法分析、判断和解决相关理论和实际问题。

本教材共分为8章，各章内容如下。

第1章计算机系统概论，介绍了计算机的分类、发展及层次结构，并对冯·诺依曼计算机硬件结构中的各组成部分进行了概要介绍，为以后章节的学习打下了基础。

第2章运算方法与运算器，从数的表示格式出发，详细介绍了机器码的表现形式，定点数与浮点数的表示，二进制数的运算法则以及运算器的组成。

第3章内部存储器，介绍了存储器的分类、层次结构和技术指标，主存储器工作原理，存储器与CPU的连接方法，并行存储器，高速缓冲存储器，以及由各种存储器组成多级存储系统的工作原理。

第4章指令系统，主要介绍了指令格式及指令的寻址方式，常见指令的分类、CISC和RISC指令的特点。

第5章中央处理器，CPU设计是计算机组成原理课程中的重要组成部分，此处介绍了CPU的组成及其功能、指令的执行过程、时序及微操作信号的产生，并对控制器的组合逻辑实现方法和微程序实现方法进行了说明，通过这一章的学习，读者可以形成CPU的完整概念和设计方法。

第6章总线系统，介绍了总线的概念与分类、输入输出的基本控制方式、计算机总线、主机与外围设备之间的连接方式。

第7章外围设备，介绍了除CPU与存储器以外的常用外围设备的工作原理。

第8章输入/输出系统，介绍了输入/输出的基本控制方式，各方式的特点及逻辑实现方法。

本课程的参考教学时数为60～70。在教学顺序上，可按编写顺序讲授，即计算机如何运算、如何存储信息、如何执行指令、如何连接输入/输出子系统以构成整体系统； 也可将存储器一章放在CPU之后讲授，即先建立CPU整体概念，再构造主机与系统的连接。

本书由谷赫担任主编，负责第1章、第2章、第4章、第6章、第8章的编写以及全书统稿。邹凤华负责第3章、第5章的编写工作，李念峰负责第7章的编写及教材审核工作。戴银飞、冯萍负责习题编写、资源提供及线上教材资源库的建设。

限于时间和编者水平，本书在选材和对理论及先进技术的理解上可能有不妥之处，敬请读者批评指正。衷心希望本教材能够为我国高等院校计算机科学与技术等专业的教学作出贡献，欢迎广大读者广为选用。

编者

2024年12月