《计算机原理》围绕计算机系统的组成，详细论述了计算机系统各个部分的组成及工作原理，并结合新的计算机应用技术，使内容更具有先进性和实用性。全书共11章，内容包括：计算机系统概论、计算机中数据的表示、运算方法与运算器、存储器系统、指令系统、控制器、接口与输入，输出、外围设备、总线、并行处理与互连网络、多处理机与机群系统。《计算机原理》既可作为高等院校计算机及相关专业本科生的教材，也可作为非计算机专业研究生及计算机工程技术人员的参考用书。

计算机技术的迅速发展不仅推动了社会的进步，更对社会产生了深远的影响，它正潜移默化地改变着人们的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式。掌握计算机基本知识和应用技术已成为当今社会人们的迫切要求和参与社会竞争的必要条件，也是衡量个人素质的重要标志之一。
　　“计算机原理”是计算机科学与技术学科一门重要的专业基础课程，在计算机硬件课程群中起着承上启下的作用。为适应计算机的发展和教学改革的需要，编者结合多年的教学实践经验，首先进行内容“优化”，将计算机硬件课程群中相近的内容进行整合，使该教材既能体现原课程教材的主体面貌，又赋予了新的结构内容；其次突出内容“关联”，将内容之间的联系勾画出来，展现在读者面前，以达到“纲举目张”之目的；最后采用“案例教学”，针对目前学生普遍存在的“对设计无从下手，对问题束手无策”等现象，采用“案例教学”是培养学生分析问题、解决问题行之有效的方法。
　　全书共11章，内容包括：计算机系统概论、计算机中数据的表示、运算方法与运算器、存储器系统、指令系统、控制器、接口与输入，输出、外围设备、总线、并行处理与互连网络、多处理机与机群系统。
　　本书由张道光主编，刘卫光、夏冰担任副主编。其中，第1章和第3章由王鼎媛编写；第2、4、5章由张道光编写；第6章由张书钦编写；第7章和第8章由刘卫光编写；第9章和第11章由董跃钧编写；第10章由夏冰编写。全书由张道光、周兵统稿。周兵教授审阅了该书，并提出了许多宝贵意见，在此表示诚挚的感谢。
　　由于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

第1章 计算机系统概论
1.1 计算机的发展与应用
1.1.1 计算机的发展阶段和发展趋势
1.1.2 计算机的应用
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 计算机硬件系统
1.2.2 计算机软件系统
1.2.3 计算机系统的层次结构
1.3 计算机系统结构
1.3.1 传统冯？诺依曼计算机系统结构
1.3.2 现代计算机系统结构
关联
习题


第2章 计算机中数据的表示
2.1 进位计数制及其相互转换
2.1.1 进位计数制
2.1.2 进位计数制的相互转换
2.2 定点数的表示
2.2.1 符号的表示
2.2.2 小数点的表示
2.2.3 机器数形式
2.3 浮点数的表示
2.3.1 浮点数的格式
2.3.2 浮点数的规格化
2.3.3 浮点数的表示范围
2.3.4.浮点数的机器零
2.4.非数值数据的表示
2.4.1 字符与字符串
2.4.2 BCD码与十进制数
2.5 数据校验码
2.5.1 奇偶校验码
2.5.2 海明校验码
2.5.3 循环冗余校验码
关联
习题


第3章 运算方法与运算器
3.1 定点数的算术运算与实现
3.1.1 定点数加减运算
3.1.2 定点数乘法运算
3.1.3 定点数除法运算
3.2 逻辑运算和移位操作
3.2.1 逻辑运算
3.2.2 移位操作
3.3 定点运算器
3.3.1 算术逻辑单元
3.3.2 定点运算器的基本结构
3.3.3 定点运算器模型
3.4 浮点数的算术运算与浮点运算器
3.4.1 浮点数的加减运算
3.4.2 浮点数的乘法和除法运算
3.4.3 浮点运算器
并联
习题


第4章 存储器系统
4.1 存储器概述
4.1.1 存储器分类
4.1.2 存储器系统结构
4.1.3 主存储器的技术指标
4.2 半导体存储器
4.2.1 半导体存储器分类
4.2.2 存储元电路
4.2.3 存储器芯片
4.2.4 存储器的扩展与应用
4.2.5 并行存储器
4.3 每速缓冲存储器
4.3.1 Cache基本原理
4.3.2 Cache的结构
4.3.3 Cache的读，写过程
4.4 虚拟存储器
4.4.1 概述
4.4.2 页式虚拟存储器
4.4.3 段式虚拟存储器
4.4.4 段页式虚拟存储器
4.4.5 替换算法
关联
习题


第5章 指令系统
5.1 指令系统与性能
5.1.1 指令与指令系统
5.1.2 指令系统的性能
5.2 机器指令
5.2.1 机器指令的格式
5.2.2 指令字的长度
5.2.3 机器指令的分类
.5.3 操作码的编码方法
5.3.1 定长编码
5.3.2 变长编码
5.4 地址码的寻址方式
5.4.1 指令寻址方式
5.4.2 操作数寻址方式
5.5 典型的指令系统
5.5.1 复杂指令系统
5.5.2 精简指令系统
关联
习题


第6章 控制器
6.1 CPU的功能和组成
6.1.1 CPU的功能
6.1.2 CPU的基本组成
6.2 控制器的时序系统和控制方式
6.2.1 有关周期的基本概念
6.2.2 时序信号与体制
6.2.3 时序信号发生器
6.2.4 控制方式
6.3 指令流程图
6.3.1 典型指令及周期分析
6.3.2 指令周期流程
6.4 微程序控制器
6.4.1 基本概念
6.4.2 微程序控制器基本原理
6.4.3 微程序设计
6.4.4 微程序设计举例
6.4.5 微程序控制器设计步骤
6.5 组合逻辑控制器
6.6 门阵列控制器
6.6.1 可编程逻辑阵列PLA
6.6.2 基本思想
6.7 流水线处理技术
6.7.1 指令执行方式
6.7.2 流水线的分类
6.7.3 线性流水线
6.7.4 流水线中的相关问题
6.8 多媒体技术
6.9 典型CPU简介
6.9.1 8086CPU
6.9.2 Pentium微处理器
关联
习题


第7章 接口与输入／输出
7.1 接口概述
7.1.1 接口的功能与组成
7.1.2 I／0接口的编址方式
7.1.3 I／0接口地址的译码
7.2 输入／输出方式
7.2.1 程序控制传送方式
7.2.2 中断方式
7.2.3 直接存储器方式
7.2.4 通道方式
关联
习题


第8章 外围设备
8.1 外围设备概述
8.1.1 外围设备的概念
8.1.2 外围设备的分类
8.1.3 外围设备的功能
8.2 输入设备
8.2.1 键盘
8.2.2 鼠标
8.2 5其他输入设备
8.3 输出设备
8.3.1 显示器
8.3.2 打印机
8.4 外存储设备
8.4.1 磁表面存储器的原理
8.4.2 磁记录方式
8.4.3 硬磁盘存储器
8.4.4 光盘存储设备
8.4.5 闪存
关联
习题


第9章 总线
9.1 总线技术概述
9.2 总线系统结构
9.2.1 总线通道组成
9.2.2 总线结构类型
9.3 总线信息传送方式及定时
9.3.1 总线信息传送方式
9.3.2 总线定时
9.4 总线的仲裁
9.4.1 集中式仲裁
9.4.2 分布式仲裁
9.5 计算机中的总线
9.5.1 内部总线
9.5.2 外部通信总线
9.6 新一代总线
9.6.1 PCIExpress总线
9.6.2 USB总线
关联
习题


第10章 并行处理与互连网络
10.1 并行处理的概念
10.1.1 并行性
10.1.2 并行性的等级和分类
10.1.3 开发并行性的途径
10.2 并行处理机基本结构
10.2.1 ，并行处理机的两种典型结构
10.2.2 并行处理机的特点
10.3 SIMD计算机基本结构
10.3.1 SIMD计算机模型
10.3.2 SIMD计算机发展过程
10.3.3 IlliacIV计算机
10.3.4 BSP计算机
10.3.5 CM.2 计算机
10.4 SIMD计算机的应用
10.4.1 计算模型及有限差分
10.4.2 阵列处理机的几种基本算法
10.5 互连网络的概念
10.5.1 互连网络的基本概念和作用
10.5.2 特性参数和性能参数
10.5.3 互连函数
10.6 静态互连网络
10.6.1 静态互连网络结构
10.6.2 静态互连网络特性
10.7 动态互连网络
10.7.1 动态互连网络的互连形式
10.7.2 动态网络互连方式的比较
10.7.3 多级互连网络
10.8 互连网络的消息传递机制
10.8.1 消息寻径
10.8.2 死锁和虚拟通道
10.8.3 单播方式下的寻径
10.8.4 广播方式下的寻径
关联
习题


第11章 多处理机与机群系统
11.1 多处理机系统特点与分类
11.1.1 基本结构
11.1.2 多处理机系统特点
11.1.3 多处理机系统的Cache一致性问题
11.2 多处理机软件和典型的多处理机系统
11.2.1 并行算法
11.2.2 程序并行性分析
11.2.3 并行程序设计语言
11.2.4 MPP和SMP
11.2.5 CM－5系统
11.2.6 SGIOrigin2000系列服务器
11.3 机群系统
11.3.1 机群系统的结构特点
11.3.2 机群系统的关键技术
11.3.3 提高通信系统的性能
11.3.4 几种典型系统
关联

　6.2.2　时序信号与体制
　　时序信号是对操作控制信号实施时间控制而形成的信号，是利用定时脉冲的顺序和不同的脉冲间隔，有条理、有节奏地指挥机器的动作，规定在这个脉冲到来时做什么，在那个脉冲到来时又做什么，给计算机各部分提供工作所需的时间标志。为此，需要采用周期、节拍、脉冲多级时序体制。至于计算机内存中所存放的二进制形式的指令和数据的区分问题，我们可以从两个层面上进行区分，一是从时间上来说，取指令是发生在指令周期的第一个CPU周期中，即发生在“取指令”阶段，而取数据是发生在指令周期的后面几个CPU周期中，即发生在“执行指令”阶段；二是从空间上来说，如果取出的代码是指令，那么一定送往指令寄存器，如果取出的代码是数据，那么一定送往运算器。由此可见，时间控制对计算机来说是十分重要，计算机的协调动作需要时间标志，而时间标志则是用时序信号来体现的，控制器所产生的各种控制信号都是时间因素（时序信号）和空间因素（部件）的函数。
　　时序信号最基本的体制是电位一脉冲制，该体制下最容易理解的例子是寄存器之间的数据传送，数据加在触发器的电位输入端，用电位的高低来表示数据是“1”还是“0”；而打入数据的控制信号加在触发器的时钟输入端，且要求打入数据的控制信号到来之前，电位信号必须是稳定的，只有电位信号先建立，打入到寄存器中的数据才是可靠的。
　　在组合逻辑控制器中，时序信号的体制往往采用周期一节拍一脉冲三级体制，即一个CPU周期包含多个节拍，每个节拍又允许包含多个脉冲。图6.3中，一个CPU周期包含4个节拍，每个节拍又包含1个脉冲。