计算机组成与体系结构
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本书系统介绍计算机组成与体系结构的基本知识。主要内容包括：计算机中的运算方法和运算器组成、指令系统、cpu、存储系统、输入输出设备和系统、流水线技术、并行处理技术和多核技术等。本书依据课程教学的特点、难点和要点，着重“厚基础、宽专业、重能力”的编写方针，加强理论教学与实践教学相结合，力图反映计算机组成与体系结构中的新技术、新理念，以适应计算机技术快速发展的需要。.
本书适合作为高等院校计算机及相关专业的本科生教材，也适合广大读者学习计算机组成和体系结构使用。..
“计算机组成与体系结构”课程的教学，具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点。计算机科学技术的发展日新月异，而体现新思维，新技术，新特点、新要求的教材对于提高课程教学水平，促进计算机学科的发展起着十分重要的作用。为此，本书作者结合多年的课程教学经验和教学需求，从传授基础知识和培养能力的目标出发，并结合本课程教学的特点、难点和要点，本着“厚基础、宽专业、重能力”的写作方针编写了本教材。通过本教材的学习，学生可以从层次的观点，掌握基本的计算机组成和运行机制方面的知识，奠定必要的专业知识基础，为下一步课程的学习打好基础。同时，可以从系统的观点，了解计算机组成与体系结构领域的基本知识，理解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可行途径，理解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关系，学会在更高的层次上思考与解决工作中所遇到的问题。...
本书适合作为高等院校计算机及相关专业的本科生教材，也适合广大读者学习计算机组成和体系结构使用。..
“计算机组成与体系结构”课程的教学，具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点。计算机科学技术的发展日新月异，而体现新思维，新技术，新特点、新要求的教材对于提高课程教学水平，促进计算机学科的发展起着十分重要的作用。为此，本书作者结合多年的课程教学经验和教学需求，从传授基础知识和培养能力的目标出发，并结合本课程教学的特点、难点和要点，本着“厚基础、宽专业、重能力”的写作方针编写了本教材。通过本教材的学习，学生可以从层次的观点，掌握基本的计算机组成和运行机制方面的知识，奠定必要的专业知识基础，为下一步课程的学习打好基础。同时，可以从系统的观点，了解计算机组成与体系结构领域的基本知识，理解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可行途径，理解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关系，学会在更高的层次上思考与解决工作中所遇到的问题。...
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出版者的话.
前言
第1章 绪论
1．1 计算机发展与应用
1．2 计算机系统的基本组成及其层次结构
1．2．1 计算机系统的基本功能
1．2．2 计算机系统的基本硬件结构
1．2．3 计算机系统的基本软件结构
1．3 计算机的体系结构与发展
1．3．1 计算机的体系结构
1．3．2 计算机组成与实现
1．3．3 现代计算机体系结构
1．4 新型计算机与技术研究进展
本章小结
习题
第2章 运算方法与运算器
2．1 数据的表示——常用的信息编码
2．1．1 数值数据的表示
2．1．2 字符类型数据的表示
2．1．3 逻辑数据的表示
前言
第1章 绪论
1．1 计算机发展与应用
1．2 计算机系统的基本组成及其层次结构
1．2．1 计算机系统的基本功能
1．2．2 计算机系统的基本硬件结构
1．2．3 计算机系统的基本软件结构
1．3 计算机的体系结构与发展
1．3．1 计算机的体系结构
1．3．2 计算机组成与实现
1．3．3 现代计算机体系结构
1．4 新型计算机与技术研究进展
本章小结
习题
第2章 运算方法与运算器
2．1 数据的表示——常用的信息编码
2．1．1 数值数据的表示
2．1．2 字符类型数据的表示
2．1．3 逻辑数据的表示
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为了适应计算机技术的快速发展，“计算机组成与体系结构”课程将“计算机组成原理”与“计算机体系结构”两门重要课程合并，作为计算机科学与技术学科的重要核心课程之一。从课程地位来说，它在先导课和后续课之间起着承上启下和继往开来的作用。.
“计算机组成与体系结构”课程的教学，具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点，尤其是多核技术和并行处理技术的快速发展与应用，对本课程的内容设置提出了新的要求。另外，体现新特点、新要求的教材对于提高课程教学水平，促进计算机学科的发展起着十分重要的作用。为此，我们结合多年的课程教学经验和教学需求编写了此教材，期望能为课程建设做一点工作。在编写过程中，力争体现出如下特色：
1)内容全面准确，基本概念清楚；
2)注重知识的系统性，使学生能建立计算机整机结构概念；
3)注重知识结构的合理性，为进一步深入学习有关计算机后续课程打下良好的基础；
4)加强理论教学与实践教学相结合，注意学生的综合能力启发与培养；
5)力图反映新技术、新理念，以适应计算机技术快速发展的需要。
计算机科学技术的发展日新月异，新思维、新技术、新器件不断问世，因而，课程教材的部分内容不可避免会出现过时、老化，需要及时更新。同时，学科专业教学体系和课程内容的组合与调整，也在客观上对课程教材提出了新的要求。为此，我们决定编写适应新的课程教学的《计算机组成与体系结构》教材。本书内容安排与中国计算机学会教育委员会、全国高等学校计算机教育研究会联合推荐的《计算机学科教学计划1993》和《2008全国计算机专业综合考试大纲》要求是相一致的。
从传授基础知识和培养能力的目标出发，并结合本课程教学的特点、难点和要点，编者在教材编写过程中坚持“厚基础、宽专业、重能力”的九字方针。所谓“厚基础”，是指教材必须具有合理的知识结构，学生必须掌握宽厚的硬件基础知识和整机概念；所谓“宽专业”，是指拓宽专业知识的覆盖面，学生要了解相关技术的基本内容；所谓“重能力”，是指培养学生的硬件分析、设计和调试能力。
本书内容具体安排如下：
第1章是全书内容的概述部分，简要介绍计算机组成与体系结构的基本概念，从实现功能的角度说明计算机硬件系统的基本组成，从功能和层次的观点讲解计算机组成与体系结构各自需要研究和解决的问题。本章建议学时数：计算机专业4学时；非计算机专业2～4学时。
第2章介绍计算机中的运算方法和运算器组成，这是本课程的第一个重点知识单元。该章以运算方法及运算器为主要内容，讨论计算机实现各类运算的基本方法与实现原理。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第3章讨论指令系统，该章从计算机组成与结构原理角度，讨论计算机完成各类操作所需要的命令及其产生方法。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第4章讨论CPU，该章与第3章一起，共同构成本课程的第二个重点知识单元：计算机中控制信号的产生与实现方法。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第5章介绍存储系统，是本课程的第三个重点知识单元。主要讨论多级结构的存储器体系结构和高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器原理。本章建议学时数：计算机专业8～10学时；非计算机专业6～10学时。
第6章的输入输出设备和第7章的输入输出系统，共同构成本书的第四个知识单元。主要围绕计算机的输入和输出功能进行讲解，给出了常用接口芯片的功能与分析方法。第6章建议学时数：计算机专业6学时；非计算机专业4～6学时。第7章建议学时数：计算机专业8～10学时；非计算机专业6～10学时。
第8章的流水线结构与技术及第9章的并行处理技术和多核技术，共同构成本书的第五个基本知识单元。在内容设置上，以计算机系统结构的基本概念介绍为主，介绍问题提出的思路和解决问题的方案以及对性能的影响等，主要进行定性说明。其中，多核技术作为新的扩展内容，供教学参考之用。第8章建议学时数：计算机专业6学时；非计算机专业4学时。第9章建议学时数：计算机专业4～8学时；非计算机专业2学时。
通过本教材，学生可以从层次的观点，掌握基本的计算机组成和运行机制方面的知识，奠定必要的专业知识基础，为下一步课程的学习打好基础。同时，可以从系统的观点，了解计算机组成与体系结构领域的基本知识，理解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可行途径，理解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关系，学会在更高的层次上思考与解决学习与工作中遇到的问题的方法。..
本课程的基本教学目标是：
1)使学生从数字电路和逻辑设计、数据在计算机内的表示和运算算法、指令系统和汇编语言程序设计、计算机硬件系统的基本组成和指令执行过程的控制与实现、计算机系统最底层硬软件的配合与功能划分等多个方面(层次)，系统地了解计算机组成的基本原理与内部运行机制。
“计算机组成与体系结构”课程的教学，具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点，尤其是多核技术和并行处理技术的快速发展与应用，对本课程的内容设置提出了新的要求。另外，体现新特点、新要求的教材对于提高课程教学水平，促进计算机学科的发展起着十分重要的作用。为此，我们结合多年的课程教学经验和教学需求编写了此教材，期望能为课程建设做一点工作。在编写过程中，力争体现出如下特色：
1)内容全面准确，基本概念清楚；
2)注重知识的系统性，使学生能建立计算机整机结构概念；
3)注重知识结构的合理性，为进一步深入学习有关计算机后续课程打下良好的基础；
4)加强理论教学与实践教学相结合，注意学生的综合能力启发与培养；
5)力图反映新技术、新理念，以适应计算机技术快速发展的需要。
计算机科学技术的发展日新月异，新思维、新技术、新器件不断问世，因而，课程教材的部分内容不可避免会出现过时、老化，需要及时更新。同时，学科专业教学体系和课程内容的组合与调整，也在客观上对课程教材提出了新的要求。为此，我们决定编写适应新的课程教学的《计算机组成与体系结构》教材。本书内容安排与中国计算机学会教育委员会、全国高等学校计算机教育研究会联合推荐的《计算机学科教学计划1993》和《2008全国计算机专业综合考试大纲》要求是相一致的。
从传授基础知识和培养能力的目标出发，并结合本课程教学的特点、难点和要点，编者在教材编写过程中坚持“厚基础、宽专业、重能力”的九字方针。所谓“厚基础”，是指教材必须具有合理的知识结构，学生必须掌握宽厚的硬件基础知识和整机概念；所谓“宽专业”，是指拓宽专业知识的覆盖面，学生要了解相关技术的基本内容；所谓“重能力”，是指培养学生的硬件分析、设计和调试能力。
本书内容具体安排如下：
第1章是全书内容的概述部分，简要介绍计算机组成与体系结构的基本概念，从实现功能的角度说明计算机硬件系统的基本组成，从功能和层次的观点讲解计算机组成与体系结构各自需要研究和解决的问题。本章建议学时数：计算机专业4学时；非计算机专业2～4学时。
第2章介绍计算机中的运算方法和运算器组成，这是本课程的第一个重点知识单元。该章以运算方法及运算器为主要内容，讨论计算机实现各类运算的基本方法与实现原理。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第3章讨论指令系统，该章从计算机组成与结构原理角度，讨论计算机完成各类操作所需要的命令及其产生方法。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第4章讨论CPU，该章与第3章一起，共同构成本课程的第二个重点知识单元：计算机中控制信号的产生与实现方法。本章建议学时数：计算机专业6～8学时；非计算机专业4～6学时。
第5章介绍存储系统，是本课程的第三个重点知识单元。主要讨论多级结构的存储器体系结构和高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器原理。本章建议学时数：计算机专业8～10学时；非计算机专业6～10学时。
第6章的输入输出设备和第7章的输入输出系统，共同构成本书的第四个知识单元。主要围绕计算机的输入和输出功能进行讲解，给出了常用接口芯片的功能与分析方法。第6章建议学时数：计算机专业6学时；非计算机专业4～6学时。第7章建议学时数：计算机专业8～10学时；非计算机专业6～10学时。
第8章的流水线结构与技术及第9章的并行处理技术和多核技术，共同构成本书的第五个基本知识单元。在内容设置上，以计算机系统结构的基本概念介绍为主，介绍问题提出的思路和解决问题的方案以及对性能的影响等，主要进行定性说明。其中，多核技术作为新的扩展内容，供教学参考之用。第8章建议学时数：计算机专业6学时；非计算机专业4学时。第9章建议学时数：计算机专业4～8学时；非计算机专业2学时。
通过本教材，学生可以从层次的观点，掌握基本的计算机组成和运行机制方面的知识，奠定必要的专业知识基础，为下一步课程的学习打好基础。同时，可以从系统的观点，了解计算机组成与体系结构领域的基本知识，理解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可行途径，理解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关系，学会在更高的层次上思考与解决学习与工作中遇到的问题的方法。..
本课程的基本教学目标是：
1)使学生从数字电路和逻辑设计、数据在计算机内的表示和运算算法、指令系统和汇编语言程序设计、计算机硬件系统的基本组成和指令执行过程的控制与实现、计算机系统最底层硬软件的配合与功能划分等多个方面(层次)，系统地了解计算机组成的基本原理与内部运行机制。
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