本書闡述了計算機硬件體系的組成原理和實現。全書分10章，第1～3章介紹了計算機組成的基本概念及相關基礎；第4～9章介紹了計算機組成的各部件的原理及其實現；第10章介紹了計算機體系的一個重要發展方向，即并行計算機體系結構。本書結構優化，內容精煉，重點突出，并配有習題、實踐項目和電子教案。
本書可作為理工科大學生“計算機組成原理”課程的教科書，也可供從事計算機領域相關工作的工程技術人員參考。
出版說明
前言
第1章 計算機系統概述
1.1 計算機發展簡史
1.1.1 第一代計算機——電子管電子計算機
1.1.2 第二代計算機——晶體管電子計算機
1.1.3 第三代計算機——集成電路計算機
1.1.4 第四代計算機——超大規模集成電路計算機
1.1.5 第五代計算機——普適計算機
1.2 計算機的分類
1.3 計算機系統簡介
1.3.1 計算機系統的層次結構
1.3.2 計算機體系結構和計算機組威
1.4 計算機的基本組成
1.4.1 馮·諾伊曼計算機的特點 出版說明
前言
第1章 計算機系統概述
1.1 計算機發展簡史
1.1.1 第一代計算機——電子管電子計算機
1.1.2 第二代計算機——晶體管電子計算機
1.1.3 第三代計算機——集成電路計算機
1.1.4 第四代計算機——超大規模集成電路計算機
1.1.5 第五代計算機——普適計算機
1.2 計算機的分類
1.3 計算機系統簡介
1.3.1 計算機系統的層次結構
1.3.2 計算機體系結構和計算機組威
1.4 計算機的基本組成
1.4.1 馮·諾伊曼計算機的特點
1.4.2 計算機的硬件框圖
1.5 計算機性能的評價
1.5.1 性能評價的時間因素
1.5.2 性能評價程序的選擇
1.6 計算機系統設計的準則
1.7 本書結構
習題
第2章 運算基礎
2.1 數制和數制轉換
2.1.1 數制
2.1.2 數制轉換
2.2 數據的編碼和表示
2.2.1 無符號數
2.2.2 有符號數
2.2.3 浮點數表示
2.2.4 二進制信息編碼
2.3 定點數的運算
2.3.1 移位運算
2.3.2 加減法運算
2.3.3 乘法運算
2.3.4 除法運算
2.4 浮點數的運算
2.4.1 浮點數的加減法運算
2.4.2 浮點數的乘除法運算
2.4.3 保證位
2.5 檢錯碼和糾錯碼
2.5.1 檢錯和糾錯的理論基礎
2.5.2 奇偶校驗
2.5.3 CRC校驗
2.5.4 漢明碼
本章小結
習題
第3章 數字電路和邏輯電路基礎
3.1 布爾代數
3.2 邏輯函數的化簡
3.2.1 代數化簡法
3.2.2 卡諾圖化簡法
3.3 組合邏輯電路
3.3.1 加法器
3.3.2 譯碼器
3.3.3 算術邏輯單元
3.3.4 數據選擇器
3.4 時序邏輯電路
3.4.1 觸發器
3.4.2 寄存器和移位寄存器
3.4.3 計數器
3.5陣列邏輯電路
3.5.1 只讀存儲器
3.5.2 隨機存取存儲器
3.5.3 可編程邏輯器件
3.6 VHDL硬件描述語言
3.6.1 VHDL語法
3.6.2 VHDL實例
3.6.3 VItDL工具介紹
本章小結
習題
第4章 系統總線
4.1 系統總線概述
4.1.1 總線的分類
4.1.2 總線的特性和性能指標
4.2 總線的通信方式
4.2.1 同步通信方式
4.2.2 異步通信方式民
……
第5章 存儲器
第6章 輸入輸出系統
第7章 CPU的結構與功能
第8章 指令系統
第9章 控制器
第10章 并行計算機系統結構
附錄
參考文獻
第1章 計算機系統概述
1.1計算機發展簡史
電子計算機的誕生和發展是20世紀最偉大的科技成果之一，在這以前，人們設計出了一些其他類型的計算工具。早在13世紀，我國就發明了算盤，如圖1—1所示，這是世界公認的最早的計算工具。促進計算工具研究發展的最初動力是編制初等函數表（如正弦、余弦、對數等）。法國科學家帕斯卡（Blaise Pascal，1623--1662）于1642年制造出第一臺能工作的機械計算機，程序設計語言Pascal就是為紀念帕斯卡而以他的名字命名的。帕斯卡的父親從事稅務工作，他為了幫助父親完成大量的計算統計事務而設計出了帕斯卡機。帕斯卡機的外形是一個不大的黃銅盒子，采用齒輪嚙合結構，用手工操作，可進行加法和減法運算。帕斯卡計算機在當時具有重大的意義，它開辟了自動計算的道路。30年后，偉大的德國數學家萊布尼茲（G．Leibniz）制造了一臺還能做乘法和除法的機械計算機。在此后的150年里計算機沒有大的發展，直到劍橋大學的數學教授查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage，1792--1871）設計和制造了差分機，如圖1—2所示。差分機只能運行差分運算，所謂“差分”，是把函數表的復雜算式轉化為差分運算，用簡單的加減法代替平方運算。雖然差分機運行得比較好，但是巴貝奇對這種只能運行一種算法的機器“厭煩”了，所以他開始制造差分機的替代品——分析機。在他的設計中，分析機已經具有現代計算機的雛形了。分析機由5個部分組成：存儲部分，計算部分，控制器部分，輸入部分和輸出部分。但是因為當時的技術還不能提供他所需要的高精度齒輪，所以他最終也未能制造完成一臺計算機。但由于他對計算機結構的貢獻，人們尊稱他為“現代數字計算機之父”。1991年，為了紀念巴貝奇誕辰200周年，英國肯圣頓（Kensington）科學博物館根據他的設計圖紙重新制造了一臺差分機。復制過程中，復制者特地采用18世紀中期的技術設備來制作，不僅成功地造出了機器，而且可以正常運轉。
20世紀40年代，無線電技術和無線電工業的發展為電子計算機的研制提供了物質基礎。1943～1946年美國賓夕法尼亞大學研制的電子數字積分與計算機（ENIAC）是世界上第一臺電子計算機。ENIAC于1945年年底完成，l946年2月正式交付使用。60年來，電子計算機技術得到了飛速的發展，根據電子計算機所采用的物理器件和計算模式，我們把電子計算機的發展分為5個階段，相鄰兩個階段之間存在時間重疊。
……
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