内容简介
《计算机组成原理/面向“十三五”高等教育规划教材》共分两部分内容——简明数字逻辑和计算机组成原理。数字逻辑内容占《计算机组成原理/面向“十三五”高等教育规划教材》的三分之一，计算机组成原理内容占三分之二。上篇“简明数字逻辑”的主要内容是：第1章概论、第2章逻辑代数和逻辑门电路、第3章组合逻辑电路、第4章时序逻辑电路、第5章只读存储器与可编程逻辑器件。下篇“计算机组成原理”的主要内容是：第6章存储器组织、第7章运算器、第8章指令系统、第9章控制器设计原理、第10章输入／输出系统、第11章并行计算机体系结构简介。
《计算机组成原理/面向“十三五”高等教育规划教材》加入了新知识，如超线程技术、双内核技术，内存发展趋势等。最后一章介绍了集群机的概念，它是云计算的硬件基础内容。
《计算机组成原理/面向“十三五”高等教育规划教材》可作为信息与计算科学、软件工程、管理与信息系统、管理科学等新专业的教材，也可作为计算机专业的教材，同时也可供从事计算机专业的工程技术人员及各类自学人员参考。
作者简介
沈美娥，北京信息科技大学计算机学院副教授，长年从事教学工作，教过的课程有“信号与系统”、“计算机组成原理”、“计算机组成原理课程设计”、“专业英语”等。主持完成过三项国家自然科学基金面上项目的子课题，一项北京市面上项目，四项横向课题等。发表论文十多篇，基中有两篇是EI检索、两篇SCI检索。
目录
上篇简明数字逻辑
第1章概论
1．1计算机历史
1．1．1第一代电子管计算机
1．1．2第二代晶体管计算机
1．1．3第三代集成电路计算机
1．1．4第四代超大规模集成电路计算机
1．2计算机系统的层次结构
1．3超级计算机发展史
习题
第2章逻辑代数和逻辑门电路
2．1逻辑关系和逻辑门电路
2．1．1逻辑“与”及“与”门
2．1．2逻辑“或”及“或”门
2．1．3逻辑“非”及“非”门
2．1．4复合逻辑及复合门
2．2逻辑代数的基本定律
2．2．1逻辑函数的“相等”概念
2．2．2逻辑代数的基本定律
2．3逻辑函数的化简
2．3．1逻辑函数的标准“与或”式和最简式
2．3．2逻辑函数的公式化简法
2．3．3逻辑函数的卡诺图化简法
2．4常用TTL门电路芯片
2．4．．1TTL“与非”门单元电路
2．4．．2常用TTL门电路芯片
习题
第3章组合逻辑电路
3．1组合逻辑电路的分析
3．1．1分析方法
3．1．2分析举例
3．2组合逻辑电路的设计
3．2．1组合逻辑电路设计方法
3．2．2组合逻辑电路设计举例
3．3中规模集成电路逻辑部件
3．3．1编码器
3．3．2译码器及其应用
3．3．3数值比较器
3．3．4数据选择器及其应用
3．3．5组合逻辑电路举例
习题
第4章时序逻辑电路
4．1触发器
4．1．1用“与非”门组成的基本RS触发器
4．1．2用“与非”门组成的钟控触发器
4．1．3边沿触发器
4．2寄存器和移位器
4．2．1寄存器
4．2．2移位器
4．2．3相联存储器
4．2．4用JK触发器实现寄存器
4．3同步计数器
4．3．1计数器设计
4．3．2计数器集成芯片介绍
4．3．3Ⅳ进制计数器
习题
第5章只读存储器与可编程逻辑器件
5．1只读存储器（ROM）
5．1．1ROM的结构
5．1．2ROM的工作原理
5．1．3ROM制造技术简介
5．1．4只读存储器（ROM）的应用
5．2可编程逻辑器件
5．2．1可编程逻辑阵列（PLA）
5．2．2可编程阵列逻辑（PAL）简介
5．2．3通用阵列逻辑（GAL）简介
5．2．4实例介绍
习题
下篇计算机组成原理
第6章存储器组织
6．1主存储器的构成
6．1．1主存储器芯片
6．1．2主存储器容量的扩展
6．2存储系统组织
6．2．1双端口存储器与并行主存系统
6．2．2高速缓冲存储器
6．2．3替换策略及更新策略
6．2．4虚拟存储器
6．3主存储器的芯片技术
6．3．1快速页式动态存储器（FPMDRAM）
6．3．2增强数据输出DRAM（EDRAM）
6．3．3同步动态存储器
6．3．4双速率同步动态存储器
6．3．5磁性随机访问存储器
6．4三级存储体系
6．5磁盘存储设备
6．5．1磁记录原理与记录方式
6．5．2磁盘存储设备
习题
第7章运算器
7．1数据信息的表示方法
7．1．1带符号数的表示
7．1．2补码加减法
7．1．3定点表示与浮点表示
7．1．4溢出判别
7．1．5字符的表示
7．2算术逻辑运算部件ALu
7．2．1一位全加器
7．2．2串行进位并行加法器
7．2．3先行进位并行加法器
7．2．4补码加法器
7．2．5算术逻辑运算部件ALU举例
7．3定点乘除法运算
7．3．1定点乘法运算
7．3．2定点除法运算
7．4．浮点四则运算
7．4．1浮点加减运算
7．4．2浮点乘法运算
7．4．3浮点除法运算
7．5运算器的组成
7．5．1暂存器型运算器
7．5．2多路选择器型运算器
习题
第8章指令系统
8．1指令格式
8．1．1指令字长
8．1．2操作码格式
8．1．3指令助记符
8．2寻址方式
8．2．1指令寻址方式
8．2．2数据的寻址方式
8．3指令类型
8．4．CISC和RISC
8．5PentiumII指令格式
习题
第9章控制器设计原理
9．1基本概念
9．1．1运算器及内总线
9．1．2主存接口
9．1．3控制器
9．2机器指令的周期划分与控制信号
9．2．1指令执行分析
9．2．2指令执行周期
9．2．3控制信号
9．3指令执行流程
9．3．1运算指令执行流程
9．3．2传送指令执行流程
9．3．3控制指令执行流程
9．4微程序控制器
9．4．1微程序控制的基本概念
9．4．2微指令编码格式的设计
9．4．3微程序控制器
9．5时序系统
9．6时序控制方式
9．7模型机的主机设计
9．7．1模型机指令系统设计
9．7．2总体结构与数据通路
9．7．3时序系统与时序控制方式
9．7．4微指令格式
9．7．5通用寄存器的控制逻辑表达式
9．7．6微程序控制器
9．7．7微程序流程图
9．7．8微程序编制举例
9．7．9模型机CPU设计过程总结
9．8CPU技术简介
习题
第10章输入／输出系统
10．1输入／输出设备简介
10．1．1常用输入设备简介
10．1．2常用输出设备简介
10．2系统总线
10．2．1系统总线种类
10．2．2总线通信同步方式
10．2．3总线争用控制
10．2．4微机总线
10．3输入／输出接口
10．3．1串行接口
10．3．2并行接口
10．3．3接口寻址
10．4．输入／输出控制方式
10．4．1程序直接控制方式
10．4．2程序中断控制方式
10．4．3DMA控制方式
10．4．4通道控制方式
习题
第11章并行计算机体系结构简介
11．1并行计算机的分类
11．2SIMD计算机
11．2．1阵列处理机
11．2．2向量处理机
11．3MIMD计算机
1l．3．1多处理器系统
11．3．2多计算机系统
11．3．3集群机系统
11．4第六代超级计算机概念
习题
参考文献
前言/序言
近十年来计算机技术取得巨大进步，为适应计算机教育发展，各学校现在普遍开设了信息与计算科学、软件工程、管理与信息系统、管理科学等新专业，很多学校的这些专业都开设了“计算机组成原理”课程，但不开设“数字逻辑”课程（在计算机专业，“数字逻辑”课程是学习“计算机组成原理”课程必需先修的课程），这使得这些专业的“计算机组成原理”课程非常难讲，许多教师不得不加一些数字逻辑知识，本教材就是为了适应这种新形式编写的。编写这本教材的几位作者都是教这几门新专业课程的现任教师，他们经过几年的摸索编写了这本新教材。它包括简明数字逻辑知识和计算机组成原理知识的二合一内容。“简明数字逻辑”部分以计算机组成原理所涉及的内容为主，不同于专门的数字逻辑教材，只作简单介绍，以够用为准。“计算机组成原理”部分的内容选取原则是脱离具体机型，博采众家之长，围绕基本组成结构展开。教材内容紧跟计算机技术发展的最新潮流，体现最新进展和最新研究方向，同时把原有的基本内容精简，做到少而精。
本教材系统地介绍了计算机各个部分的组成结构与基本工作原理。主要内容是：设计计算机各组成部分所需的数字逻辑知识层内容一一组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程器件，计算机组成原理内容一一存储器体系、运算方法和运算器、指令系统、控制器、输入／输出系统。另外本教材的最大特点是把当今计算机各组成部分的最新研究进展介绍给读者，例如主存储器的最新研究领域是磁性主内存条（磁性随机访问存储器MRAM），专家预测它将来有可能取代半导体主内存条；又如CPU的发展趋势，人们不再强调主频越快越好，而是采用双核CPU。本教材的最后一章介绍并行计算机，并把最先进的集群机作为介绍内容，同时把一些专家认为的第六代超级计算机所具有的特征介绍给读者，所以本教材也适合计算机专业的学生使用。
本教材分上、下两篇，上篇为“简明数字逻辑”，下篇为“计算机组成原理”。上篇共5章，第1章概述、第2章逻辑代数和逻辑门电路、第3章组合逻辑电路、第4章时序逻辑电路、第5章只读存储器与可编程逻辑器件；下篇共6章，第6章存储器组织、第7章运算器、第8章指令系统、第9章控制器设计原理、第10章输入／输出系统、第11章并行计算机体系结构简介。
本教材另一特点是参考学时为50～60学时。由于教育部强调21世纪教学以创新为主，加强实验环节，减少课堂学时，增加实验学时，所以专业基础课的现有学时大多在50学时左右，比以前的70～80学时大大减少。本教材特别适合50学时左右的“计算机组成原理”课程教学。
本教材上篇的第1章、第5章和第9章由沈美娥编写，第2章、第4章和第6章由王铁峰编写，第3章和第7章由王欣编写。以上三位编者为北京信息科技大学教师。
本教材还邀请到中国石油北京中油瑞飞信息技术有限责任公司信息标准部的崔世泉参与编写教材，崔世泉长期从事计算机系统工程设计工作，包括系统集成、网络集成、软硬件协同等，同时追踪计算机新技术发展并应用于工作中。基于此特长编写了第6章6.3节、第9章9.8节、第8章、第10章和第11章。
几位编者虽然从事计算机组成原理教学工作多年，但我们知道自己的水平有限，而计算机技术又不断发展，故书中难免有错误和不足，恳切希望同行们和广大读者，特别是使用本教材的教师和学生多提宝贵意见，让我们取得更大进步。
