计算机组成与设计（第2版）

国内外有很多关于“计算机组成原理”课程的教材。但是，作为本课程的主讲教师，在选择和使用教材的过程中，发现很多教材都有不尽如人意的地方。一般来说，国外教材的内容紧跟技术潮流更新，细节展开翔实丰富。但是，原理性的内容总结归纳不足，并且由于课程体系的不同，往往在内容涵盖范围上有较大的偏差，不太适合国内教学使用。国内教材的普遍特点是善于归纳总结，重点突出，语言规矩，结构规范，但是内容更新较慢，与新技术、实际应用结合不够紧密。
基于上述原因，编写本书的基本出发点就是设法在国内外教材间找到一个好的契合点，取长补短，力求原理与应用、硬件与软件、经典与流行等方面有机结合，使本书在具有易读、好理解等优势的前提下，更具启发性，能开拓读者的思路并引导读者深入学习更加深层的原理和方法。
“计算机组成原理”作为计算机专业的核心课程，为学生建立完整的计算机系统概念，特别是硬件系统的工作原理、设计方法，以及软件和硬件之间的关系和接口等方面，将会起到非常重要的作用，可为后续课程的学习奠定良好且坚实的专业基础。
本书主要讲授单台计算机的完整硬件系统的基本组成原理与内部运行机制，主要包括计算机硬件的基本组织方法，各部件的基本结构、工作原理以及设计方法。在基本原理和方法讲解的基础上，从计算机程序设计者的视角出发，通过高级语言、汇编语言、机器语言程序等层次，力求使读者深入计算机层硬件的功能、结构和运行机制。
改版本书的主要目标有两个： 其一，压缩第1版的篇幅； 其二，引入一些新技术。本版在第1版的基础上，主要修改工作包括： ①将第1版第3章主存储器和第4章存储系统合并成新版第3章存储器，删除了原版中3.3节高速主存储器、4.5节虚拟存储器以及4.6节Pentium 4系列机的存储器等内容，加强了新型DRAM及新型芯片举例等内容； ②对第1版第6章数据表示与运算中许多非主要小节的内容进行了删减，并删除了一些比较简单的例题，使得本部分主干内容更清晰、篇幅适当。
全书共7章，其中第1章和第2章由陈妍改版，第3章和第4章由张克旺改版，第5~7章由王换招改版。
在本书的编写过程中参考了国内外大量相关书籍，从中吸取了大量宝贵经验。在此，作者一并向所有相关专家致以衷心的感谢。
由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，谨请专家和读者批评指正。
作者
2021年3月

本书系统地介绍计算机的基本组成原理、内部运行机制以及相关设计方法。全书共7章，分别为计算机系统概论、指令系统、存储器、总线与输入/输出系统、数据的表示与运算、中央处理器、控制器。 本书在讲述计算机一般原理的基础上，通过硬、软件结合的方式力求达到原理与应用的结合。全书内容由浅入深，理论结合实际。每章后均附有思考题与习题，便于读者通过思考和练习深入理解原理。 本书可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。

本书系统地介绍计算机的基本组成原理、内部运行机制以及相关设计方法。全书共7章，分别为计算机系统概论、指令系统、存储器、总线与输入/输出系统、数据的表示与运算、中央处理器、控制器。 本书在讲述计算机一般原理的基础上，通过硬、软件结合的方式力求达到原理与应用的结合。全书内容由浅入深，理论结合实际。每章后均附有思考题与习题，便于读者通过思考和练习深入理解原理。 本书可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。

王换招，女，1963年生，工学博士，副教授。主要研究方向为计算机体系结构和软件定义网络。曾主持和参与完成了多项国家自然基金项目和863项目，正在参与国家重点研发项目子项目的研究工作。从事“计算机组成原理”课程的主讲工作20余年，也曾参与过计算机系统类相关课程的教学工作。完成了多项教学改革项目，其中包括课程体系建设及计算机专业教材研究比较等项目。曾编写出版了3本计算机专业课程教材。对计算机系统类课程体系及教材较为熟悉。

本书系统地介绍计算机的基本组成原理、内部运行机制以及相关设计方法。全书共7章，分别为计算机系统概论、指令系统、存储器、总线与输入/输出系统、数据的表示与运算、中央处理器、控制器。 本书在讲述计算机一般原理的基础上，通过硬、软件结合的方式力求达到原理与应用的结合。全书内容由浅入深，理论结合实际。每章后均附有思考题与习题，便于读者通过思考和练习深入理解原理。 本书可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。

王换招，女，1963年生，工学博士，副教授。主要研究方向为计算机体系结构和软件定义网络。曾主持和参与完成了多项国家自然基金项目和863项目，正在参与国家重点研发项目子项目的研究工作。从事“计算机组成原理”课程的主讲工作20余年，也曾参与过计算机系统类相关课程的教学工作。完成了多项教学改革项目，其中包括课程体系建设及计算机专业教材研究比较等项目。曾编写出版了3本计算机专业课程教材。对计算机系统类课程体系及教材较为熟悉。