《計算機組成與結構(第3版高等學校規劃教材)》(作者徐福培)是普通高等教育“十一五”***規劃教材和南京大學**教學成果，是作者多年教學經驗的結晶。隨著計算機技術日新月異的發展，《計算機組成與結構》一書作為計算機學科的基礎教材，如何在講述清楚計算機組成與結構原理的基礎上，盡可能地介紹一些計算機硬件與結構方面的新技術，以便讓學生在掌握計算機基礎理論知識的基礎上，了解計算機技術發展的新動向，是我們這些多年來從事本門課程教學的教師們的共同願望。

《計算機組成與結構(第3版高等學校規劃教材)》(作者徐福培)是普通 高等教育“十一五”國家級規劃教材和南京大學優秀教學成果。全書繫統 介紹計算機的組成和繫統結構的基本概念、工作原理、設計方法和當前的 新技術與發展趨勢。第1，2章為基礎部分，介紹計算機的基本構成、數據 的表示方法：第3～9章詳細介紹運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出等 各部件的構成、功能及相關算法；第10章介紹計算機硬件技術的發展。本 書內容簡明精煉，實例豐富，原理講解透徹，各章配有習題，並為任課教 師免費提供電子課件。 《計算機組成與結構(第3版高等學校規劃教材)》可作為高等學校計算 機科學與技術、軟件工程、網絡工程、物聯網、信息安全、信息與計算科 學等專業本科生教材，也可作為計算機技術人員的參考書。

第1章 概述 1
1.1 計算機的定義和特性 1
1.1.1 什麼是計算機 1
1.1.2 計算機的特性 1
1.2 計算機的發展歷程 2
1.2.1 電子計算機的誕生 2
1.2.2 **代計算機 3
1.2.3 第二代計算機 3
1.2.4 第三代計算機 3
1.2.5 第四代計算機 4
1.2.6 新一代計算機 6
1.2.7 我國計算機的發展 6
1.3 計算機的組成與結構 7
1.3.1 計算機繫統的層次結構 7
1.3.2 計算機硬件 8
1.3.3 計算機軟件 9
1.4 計算機的分類與應用 11
1.4.1 計算機的分類 11
1.4.2 計算機應用 12
習題1 14
第2章 數據的表示 15
2.1 數據、信息和媒體 15
2.1.1 數據 15
2.1.2 信息 16
2.1.3 媒體 16
2.2 數字化信息編碼 16
2.3 數值數據的編碼表示 18
2.3.1 進位計數制及其各進位制數之間的轉換 18
2.3.2 定點與浮點表示 22
2.3.3 編碼繫統 23
2.3.4 無符號數的編碼表示 28
2.3.5 浮點數的編碼表示 28
2.3.6 十進制數的二進制編碼表示 34
2.4 非數值數據的編碼表示 36
2.4.1 邏輯數據 36
2.4.2 西文字符 36
2.4.3 漢字字符 38
2.4.4 多媒體信息 40
2.5 二進制信息的計量單位 42
2.6 數據校驗碼 43
2.6.1 奇偶校驗碼 44
2.6.2 海明校驗碼 45
2.6.3 循環冗餘校驗碼 48
習題2 51
第3章 運算器與運算方法 53
3.1 基本組成 53
3.2 算術與邏輯單元 54
3.2.1 半加器與全加器 54
3.2.2 串行進位與並行進位 55
3.2.3 ALU部件 58
3.3 定點數加、減法運算 62
3.3.1 補碼定點數加、減法 62
3.3.2 原碼定點數加、減法 65
3.4 定點數乘法運算 66
3.4.1 原碼一位乘法 66
3.4.2 原碼二位乘法 69
3.4.3 補碼一位乘法 70
3.4.4 補碼二位乘法 73
3.4.5 陣列乘法器 74
3.5 定點數除法運算 75
3.5.1 原碼除法運算 75
3.5.2 補碼除法運算 80
3.5.3 陣列除法器 82
3.6 浮點數運算 83
3.6.1 浮點數加、減法運算 83
3.6.2 浮點數乘、除法運算 86
3.7 十進制數的加、減法運算 89
習題3 92
第4章 存儲繫統 94
4.1 存儲器概述 94
4.1.1 存儲器的主要性能指標 94
4.1.2 存儲器分類 94
4.1.3 存儲器結構 95
4.2 半導體讀/寫存儲器 97
4.2.1 基本存儲單元 97
4.2.2 半導體RAM芯片 99
4.3 半導體隻讀存儲器 108
4.3.1 掩模隻讀存儲器(Masked ROM) 108
4.3.2 可編程ROM(PROM) 108
4.3.3 可擦除和可編程的ROM(EPROM) 109
4.3.4 電擦除電改寫隻讀存儲器(EEPROM) 110
4.4 高速緩衝存儲器 110
4.4.1 工作原理 110
4.4.2 映射方式 111
4.4.3 替換算法 113
4.4.4 “Cache—主存”內容的一致性問題 115
4.4.5 Cache 結構舉例 115
4.5 虛擬存儲器 117
4.5.1 虛擬存儲器的功能 117
4.5.2 虛擬存儲器的基本管理方法 117
4.6 輔助存儲器 121
4.6.1 磁表面存儲器 121
4.6.2 光盤存儲器 128
習題4 130
第5章 指令繫統 132
5.1 指令格式與指令長度 132
5.1.1 指令格式 132
5.1.2 指令長度 133
5.2 尋址方式 133
5.3 指令類型 136
5.4 堆棧和堆棧存取方式 138
5.5 指令繫統舉例 140
5.5.1 IBM 370繫列機指令格式 140
5.5.2 PDP-11小型機指令格式 141
5.5.3 Pentium機指令繫統 141
5.5.4 PowerPC機指令繫統 143
5.6 CISC與RISC指令 145
5.7 MMX技術 146
習題5 150
第6章 中央處理機組織 151
6.1 CPU的結構與功能 151
6.1.1 CPU的組成與操作 151
6.1.2 CPU時序控制方式 154
6.1.3 CPU控制流程 155
6.1.4 控制器的組成 156
6.1.5 一條完整指令的執行 157
6.1.6 CPU性能設計 158
6.1.7 典型CPU舉例——Pentium和Power PC微處理器 162
6.2 組合邏輯控制與PLA控制 164
6.2.1 組合邏輯控制 165
6.2.2 PLA控制 166
6.3 微程序控制 168
6.3.1 Wilkes微程序控制 168
6.3.2 基本概念 169
6.3.3 微指令的格式與編碼 170
6.3.4 微指令地址的生成 172
6.3.5 微程序設計舉例 173
6.3.6 微程序應用 176
6.4 微處理器的若干新技術 177
6.5 新技術應用實例——Core(酷睿)微處理器繫列 179
6.5.1 Core 2微處理器 179
6.5.2 Core i7/i5/i3繫列微處理器 180
習題6 182
第7章 總線及總線互連結構 185
7.1 總線的基本概念 185
7.1.1 總線的特性和分類 185
7.1.2 繫統總線的組成 186
7.1.3 總線的數據傳輸方式 187
7.2 總線設計的要素 188
7.2.1 信號線類型 188
7.2.2 總線裁決 189
7.2.3 定時方式 193
7.2.4 總線事務類型 198
7.2.5 影響總線帶寬的因素 199
7.3 總線接口單元 200
7.4 總線標準 200
7.4.1 ISA總線 201
7.4.2 EISA總線 202
7.4.3 VL總線(VESA總線) 202
7.4.4 PCI總線和PCI-X總線 202
7.4.5 SCSI總線 209
7.4.6 EIA-232-D總線 212
7.4.7 USB通用串行總線 213
7.4.8 IEEE 1394總線 215
7.4.9 PCI-express總線 217
7.5 多總線分級結構 219
7.5.1 單總線結構 219
7.5.2 雙總線結構 220
7.5.3 三總線結構 220
7.5.4 多總線分級結構舉例 222
習題7 225
第8章 輸入/輸出設備 227
8.1 輸入/輸出設備的分類與特點 227
8.1.1 分類 227
8.1.2 特點 228
8.2 輸入設備 228
8.2.1 鍵盤 228
8.2.2 鼠標 229
8.3 打印機 230
8.3.1 打印機的種類 230
8.3.2 點陣打印機 231
8.3.3 激光打印機 232
8.4 顯示器 234
8.4.1 監視器 234
8.4.2 光柵掃描顯示器工作原理 236
8.4.3 IBM PC圖形顯示器 237
習題8 238
第9章 輸入/輸出組織 239
9.1 I/O接口 239
9.1.1 I/O接口的功能 239
9.1.2 I/O接口的結構 241
9.1.3 I/O接口的分類 241
9.2 I/O設備的尋址 242
9.2.1 操作繫統在I/O中的作用 242
9.2.2 I/O端口的編址 243
9.3 I/O數據傳送控制方式 246
9.3.1 I/O數據傳送控制方式的類型 246
9.3.2 程序直接控制方式 247
9.4 程序中斷方式 249
9.4.1 中斷的概念 249
9.4.2 中斷的分類 250
9.4.3 中斷繫統的基本職能和結構 252
9.4.4 中斷過程 254
9.5 直接存儲器存取(DMA)方式 260
9.5.1 三種DMA方式 261
9.5.2 DMA接口的結構和功能 262
9.5.3 DMA操作步驟 264
9.5.4 DMA與存儲器繫統 265
9.6 通道和I/O處理器方式 266
9.6.1 通道的基本概念 266
9.6.2 通道的種類 267
9.6.3 通道程序 268
9.6.4 I/O處理機 270
9.7 外部接口 270
9.7.1 串行接口 271
9.7.2 並行接口 274
習題9 274
**0章 計算機硬件技術的發展 277
10.1 並行處理 277
10.1.1 發展歷程、分類與應用 277
10.1.2 陣列機 278
10.1.3 多處理機繫統 281
10.1.4 分布式繫統 284
10.2 新一代計算機 285
10.2.1 生物計算機 286
10.2.2 超導計算機 287
10.2.3 量子計算機 288
10.2.4 納米計算機 289
10.2.5 光計算機 290
習題10 291
參考文獻 292