本书按基础、组成、系统3个层次介绍计算机组成原理。基础部分的内容包括绪论、常用进位制、机器数的表示、机器数的运算方法、编码及校验码、逻辑代数与逻辑门、组合逻辑电路的解析与设计；组成部分包括基本器件、总线、主存储器、运算器、指令系统、控制器；系统部分包括存储体系结构、外部存储器、输入输出设备、主机与外设的数据传送方式。

    本书内容充实，结构合理，重点突出，深入浅出，通俗易懂，例题丰富，图文并茂，每章后都附有习题。为便于教学，还出版了配套教材《计算机组成原理题解与实验指导》，以及电子教案。

    本书是计算机及其相关专业的“计算机组成原理”课的教材，适用于理工科大学、师范类院校、电视大学、高等职业技术大学、高等教育自学考试，还可以作为软件水平考试的硬件辅导教材和考研参考书。

第三版

承蒙广大同仁的厚爱，本书从1997年7月第一版问世，2002年6月第二版出版，2004年获第六届全国高校出版社优秀畅销书一等奖，到2006年5月，已印刷了25次。为了进一步跟踪发展，完善体系，改进结构，更好地适应教学，在清华大学出版社的大力支持下，根据作者对计算机体系结构新近的发展及成果的研究和教学体验，对本书进行修订。

为把本教材做好做精，以求完美，本次修订做了较大改动，重点放在如下几个方面。

（1） 跟踪发展。结合新概念、新结构、新技术和应用普遍的机型、设备、器件，介绍计算机组成及其原理。为此，对第二版内容做了一定的删改。

（2） 改进结构。为便于教学，从第二版原15章结构中分离出总线和外部存储器两章，形成了第三版的17章结构。

（3） 根据第二版的教学体验，对一些学员较难理解的概念和技术，在第三版中又做了更深入的说明，使本书的可读性又有所提高。

在本次修订工作中，孙振寰负责第1章；张凤珊负责第6章；李海迎负责第8章；郝玲、朱维仲负责第10章；霍媛媛负责第12章；王玉华、黄硕之负责第15章；贾雯、李海恩负责第16章；其余章由李文兵负责。全书由李文兵统稿。

借再版机会，向清华大学出版社各部门和使用本书的师生表示衷心的感谢；欢迎广大师生选用本教材，以及配套教材《计算机组成原理题解与实验指导》；同时希望广大同仁和读者对本版及相关教材提出宝贵意见。

李文兵2006年11月

第二版

为了使广大读者更好地学习“计算机组成原理”这门课，我们先后编写、出版了《计算机组成原理》（第二版）和《计算机组成原理题解与实验指导》。这两本教材如果能够与即将出版的《计算机组成原理CAI》配合使用，就会取得更好的教学效果。

《计算机组成原理》（第二版）增加了逻辑代数与逻辑门和组合逻辑电路的解析与设计两章，主要是为在学习本课前没有学习过数字逻辑电路知识的学生设置的。对于具有数字逻辑电路知识的学生，这两章可以跳过。本书还增加了一些提高内容，这部分内容均在章节或标题前面标以*号，各学校可根据情况选学。

其他内容的修订基本遵循如下3条原则：

（1） 尽量参照计算机发展的新技术、新产品以及新概念；

（2） 尽量把学生想弄明白的问题交待清楚；

（3） 尽量让学生把该课的主要内容、重点问题掌握住，为此，第二版又增加了一些相应的练习。

根据作者的教学体会，以本书作为教材，讲课安排76~80学时，实验安排24~27学时比较合适。

在本书第二版修订工作中，孙振寰负责第1章；李海迎负责第6章；张凤珊负责第8章；朱维仲负责第9章；桂建勋负责第11章；王玉华、鲍云松负责第14章；李海恩、苏枫负责第15章；其余章由李文兵负责。全书由李文兵统编。

感谢清华大学出版社对出版本书第二版的支持，感谢对本书提出鼓励和建议的学者与读者，并希望专家、学者以及广大读者对第二版提出宝贵意见和建议。

李文兵

2001年5月于天津

第一版

为了适应我国国民经济飞速发展的需要，计算机大专这个层次的人才的需求量在急剧增加。为提高大专的教学质量，根据作者长期教授计算机原理这门课的经验，特意为计算机专业大专班的计算机（组成）原理课，编著了《计算机组成原理》这本大专教材。

计算机原理是计算机专业基础课。本书可作为大专层次（包括计算机、自动化、电子、机械、精仪以及各类管理专业）的计算机原理课的教材。通过本课程的学习，使学生掌握一定的计算机硬件基础知识，为学习专业课或相关课，为毕业后所从事的工作，打下既有一定的知识面，又有一定的专业深度的计算机应用基础。

计算机原理教材是根据具体机型来编写，还是脱开具体机型来编写，历来存在着两种看法及两种写法。可以说，两种写法各有千秋。现考虑到如下因素而采用脱开具体机型的写法。

 计算机硬件及其技术发展迅猛，就具体机型来写，不易博采诸家之长；

 就具体机型来写，容易使该课成为具体机型的硬件系统分析课，不能体现该课的专业基础性的特点；

 计算机硬件技术发展至今，日臻完备，已具备脱开具体机型而写的硬件条件。

作者充分利用了计算机硬件发展成果，采取了脱开具体机型的写法。本书反映了当代计算机硬件发展的先进技术与成果。

本书由李文兵编写第2、3、4、5、8、10、11章；孙振寰编写第1章；张凤珊编写第6章；朱维仲编写第7章；桂建勋编写第9章；鲍云松编写第12章；苏枫编写第13章。全书由李文兵统稿。

感谢李大友教授对书稿进行了认真详尽的审阅并提出了宝贵的修改意见。

由于时间紧迫，教学条件及作者水平所限，错误和不妥之处在所难免，欢迎专家及广大师生提出宝贵意见。

李文兵

1996年7月于天津

第1章绪论1

11计算机硬件与软件1

12数字计算机的组成3

13微型计算机8

14计算机主要技术指标11

15计算机发展简史14

习题16

第2章计算机常用进位制19

21进位制19

22常用进位制间的转换23

习题27

第3章机器数的表示29

31机器数的特点29

32定点数的原码、反码和补码33

33变形码、移码和浮点数表示37

34机器数表示形式的变换42

习题46

第4章机器数的运算方法49

41定点加减运算49

42定点原码乘法52

 *43定点补码乘法54

44定点原码除法58

 *45定点补码除法62

46浮点运算和逻辑运算67

习题69

第5章编码及校验码71

51十进制数的编码71

52字符和汉字的编码73

53校验码80

54数据的存储88

习题91

*第6章逻辑代数与逻辑门93

61逻辑代数的基本运算与基本逻辑门93

62常用逻辑门95

63逻辑代数的公式和变换规则99

64逻辑函数及其定理101

65逻辑函数的表示形式及其相互转换105

66逻辑函数的简化方法110

习题118

第7章组合逻辑电路120

71组合逻辑电路的解析与设计120

72具有任意项的组合逻辑电路123

73具有多个输出端的组合逻辑电路127

习题131

第8章计算机基本器件132

81触发器132

82寄存器138

83计数器142

84编码器和译码器146

85时钟发生器149

习题152

第9章总线153

91总线原理及三态门153

92系统总线结构157

93总线标准159

94总线缓冲器与总线控制器166

95总线接口及其标准170

习题179

第10章主存储器180

101存储器概述180

102静态读写存储器184

103静态RAM的组成189

104动态读写存储器193

105只读存储器198

习题207

第11章运算器210

111加法器210

112算术逻辑运算部件213

113定点运算器217

114浮点运算器224

115乘法器230

 *116重叠寄存器窗口技术232

习题236

第12章指令系统237

121指令格式与寻址方式237

122指令的种类242

123指令执行方式249

习题253

第13章控制器258

131控制器和指令的执行258

132组合逻辑控制器261

133PLA控制器265

 *134PAL控制器268

135微程序控制器原理276

 *136微程序控制器设计和毫微程序设计原理280

习题285

第14章存储体系结构287

141主存的多体组织287

142相连存储器290

143高速缓冲存储器292

144虚拟存储器302

习题307

第15章外部存储器310

151磁带存储器310

152磁盘存储器314

153冗余磁盘阵列318

154光盘存储器323

习题327

第16章输入输出设备331

161键盘331

162鼠标器及其类似输入设备336

163图像输入设备337

164显示器339

165行式打印机343

166激光打印机和喷墨打印机348

习题351

第17章主机与外设的数据传送方式352

171程序查询方式352

172程序中断方式353

173DMA方式359

174通道方式364

习题369