本书是工业和信息化部“十二五”规划教材，是哈尔滨工业大学国家级优秀教学团队的教学成果，全书共9章，内容包括绪论（含冯诺依曼计算机模型、计算机的基本结构、计算机系统的分类和性能评价等），计算机中信息的表示与运算（含算术逻辑单元ALU），处理器，控制器，总线技术，存储系统（含Cache和虚拟存储器），8086/8088汇编语言程序设计，计算机外部设备，输入/输出接口（含中断系统）。图灵机模型、数制及其转换、相联存储器等内容以附录形式给出，涵盖了计算机组成与汇编程序设计的主要内容。本书的内容深度适宜，与技术发展保持同步；行文流畅，深入浅出，文理兼容。例题涵盖了从2009年到2013年五年的计算机专业硕士研究生入学全国统一考试全部试题的详尽解答，实用性强。并为任课老师免费提供教学课件等资源。

哈工大优秀教学团队成果，工信部“十二五”规划教材，免费提供教学课件。

李东，哈工大计算机学院教授，教学带头人。该课程于2007年被评为校优秀课程，并被列为“黑龙江省新世纪教改项目”；本课程电子课件获第三届黑龙江省高校课件评比二等奖；作者获学校优秀教学奖；作者的教学论文获省高等教育科学成果二等奖。

第1章 绪论
1.1 计算机的发展历程
1.2 冯·诺依曼计算机模型
1.3 计算机的组成结构
1.3.1 计算机的基本组成
1.3.2 计算机体系结构、计算机组成与计算机实现
1.3.3 计算机系统的层次结构
1.4 计算机系统的分类
1.4.1 综述
1.4.2 弗林分类法
1.5 计算机的性能评价指标
1.6 微处理器与微型计算机
1.6.1 微处理器与微型计算机的产生与发展
1.6.2 多核微处理器
1.7 中国计算机事业的发展历程 第1章  绪论
  1.1  计算机的发展历程
  1.2  冯·诺依曼计算机模型
  1.3  计算机的组成结构
    1.3.1  计算机的基本组成
    1.3.2  计算机体系结构、计算机组成与计算机实现
    1.3.3  计算机系统的层次结构
  1.4  计算机系统的分类
    1.4.1  综述
    1.4.2  弗林分类法
  1.5  计算机的性能评价指标
  1.6  微处理器与微型计算机
    1.6.1  微处理器与微型计算机的产生与发展
    1.6.2  多核微处理器
  1.7  中国计算机事业的发展历程
  1.8  计算机的特点及应用
    1.8.1  计算机的特点
    1.8.2  计算机的应用
  1.9  计算机的发展
    1.9.1  计算机发展的动力
    1.9.2  计算机的发展趋势
  习题1
第2章  计算机中信息的表示与运算
  2.1  数据的表示
    2.1.1  定点数的表示
    2.1.2  浮点数的表示
  2.2  定点数的运算
    2.2.1  逻辑运算
    2.2.2  移位运算
    2.2.3  加法与减法运算
    2.2.4  乘法运算
    2.2.5  除法运算
    2.2.6  算术逻辑单元ALU
  2.3  浮点数的运算
    2.3.1  浮点数加、减运算
    2.3.2  浮点数乘、除运算
  2.4  面向错误检测与纠错的数据编码
  2.5  字符与字符串
  2.6  面向存储与传输的数据编码
  习题2
第3章  处理器
  3.1  处理器的指令集
    3.1.1  概述
    3.1.2  指令的操作码与操作数
    3.1.3  寻址方式
    3.1.4  指令的基本功能与指令集设计
    3.1.5  指令的格式
    3.1.6  面向多媒体处理的增强指令
  3.2  处理器的组成与工作过程
    3.2.1  处理器的基本功能和基本组成
    3.2.2  计算机的工作过程
    3.2.3  采用流水线技术的处理器
  3.3  从CISC到RISC
    3.3.1  RISC产生的背景
    3.3.2  RISC的定义
    3.3.3  指令级并行ILP技术
  3.4  Intel 80X86系列微处理器
    3.4.1  Intel 8086/8088 微处理器
    3.4.2  Intel 80286、80386和80486微处理器
    3.4.3  Intel Pentium系列微处理器
  3.5  ARM系列微处理器
    3.5.1  概述
    3.5.2  ARM微处理器的模式、工作状态和寄存器组成
    3.5.3  ARM微处理器的存储器组成和寻址方式
    3.5.4  ARM微处理器的指令集
  习题3
第4章  控制器
  4.1  控制器概述
  4.2  硬布线控制器
  4.3  微程序控制器
  习题4
第5章  总线技术
  5.1  概述
  5.2  总线的设计与实现
  5.3  总线控制
    5.3.1  总线仲裁
    5.3.2  总线通信控制
  5.4  总线的性能指标
  5.5  总线标准
    5.5.1  微型计算机系统总线标准
    5.5.2  微型计算机局部总线标准
    5.5.3  I/O总线标准举例
  习题5
第6章  存储系统
  6.1  存储器的分类与性能评价
    6.1.1  存储器的分类
    6.1.2  存储器的性能评价
  6.2  存储器访问的局部性原理与层次结构的存储系统
    6.2.1  存储器访问的局部性原理
    6.2.2  层次结构的存储系统
  6.3  半导体存储器
    6.3.1  随机访问半导体存储器RAM
    6.3.2  只读存储器ROM
  6.4  主存储器
    6.4.1  主存储器组成
    6.4.2  提高主存储器访问带宽的方法
    6.4.3  奔腾微机主存储器组成
    6.4.4  存储芯片的发展
  6.5  高速缓冲存储器Cache
    6.5.1  Cache的工作原理
    6.5.2  地址映像与变换
    6.5.3  替换算法
    6.5.4  写入策略
    6.5.5  两级Cache与分裂型Cache
    6.5.6  Cache的性能评价
  6.6  虚拟存储器
    6.6.1  多道程序下的内存管理
    6.6.2  段式存储管理
    6.6.3  页式存储管理
    6.6.4  页式虚拟存储器
  习题6
第7章  8086/8088汇编语言程序设计
  7.1  引言
  7.2  顺序程序设计
  7.3  分支结构程序设计
  7.4  循环结构程序设计
  7.5  字符串操作程序设计
  7.6  宏、条件汇编与重复汇编
  7.7  子程序设计
  7.8  8086/8088微处理器的其他指令与应用
  习题7
第8章  计算机外部设备
  8.1  输入设备
    8.1.1  键盘
    8.1.2  鼠标
  8.2  输出设备
    8.2.1  阴极射线管显示器
    8.2.2  平板显示器
    8.2.3  打印机
  8.3  辅存设备
    8.3.1  硬盘
    8.3.2  光盘
    8.3.3  U盘和固态硬盘
  习题8
第9章  输入/输出接口
  9.1  I/O技术的发展
  9.2  I/O接口的组成与工作原理
  9.3  中断系统
    9.3.1  中断的处理过程
    9.3.2  中断屏蔽
    9.3.3  中断控制器8259A
    9.3.4  8086/8088微处理器的中断系统
  9.4  DMA技术
  9.5  通道技术
  习题9
附录A  图灵机模型
附录B  历年图灵奖获得者
附录C  数制及其转换
附录D  EBCDIC码
附录E  8086/8088指令格式
附录F  相联存储器
参考文献

　　再 版 前 言
　　《大学计算机组成原理教程》自2012年7月出版以来，受到了广大读者，特别是高校教师和学生的广泛好评。国内几十所所高校将其选为计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、信息安全、网络工程、教育技术、信息管理与信息系统等专业必修课教材，产生了非常好的社会影响。本教材也因此入选“工业和信息化部‘十二五’规划教材”。
　　“计算机组成原理”的教学内容主要包括：电子计算机的发展历程，电子计算机的基本组成与工作原理，电子计算机的分类与性能评价，多核处理器；信息在计算机中的表示与运算方法，计算机指令与指令集，CISC与RISC，处理器的基本组成，控制器的组成与工作原理，存储器与存储系统，总线系统，汇编语言程序设计，输入/输出系统，CPU和主存储器的内部组成和工作原理，辅助存储器和外部设备（如键盘、鼠标、显示器、硬盘、光盘）等。
　　通过本书的学习，读者不仅可以了解和掌握电子计算机的工作原理以及汇编语言程序设计的基本方法，更重要的是，通过了解计算机科学与技术两方面的发展过程和内在规律，培养读者解决问题的能力、计算思维和创新意识。
　　本书内容新颖、全面，实用性强。其特点如下：
　　（1）内容全面，深度适宜，与技术发展保持同步。本书内容包括：电子计算机的发展历程，计算机的基本结构，计算机中信息的表示与运算，处理器，总线技术，存储系统，控制器，输入/输出接口与中断系统，8086/8088汇编语言程序设计，计算机外部设备。涵盖了计算机组成原理与汇编语言程序设计的全部内容，其中Unicode字符集、多核处理器和铁电存储器等都属于前沿的计算机技术。事实上，本书吸收了截至2014年7月的计算机技术的最新成果。
　　（2）提高解决问题能力，培养工程素养、计算思维和创新意识。本书对计算机的结构与组成技术进行了深入分析，引出“计算思维是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的核心是抽象和自动化”的概念和“计算思维就在我们身边”的结论，从而帮助学生克服计算机的神秘感，透过现象看本质，把握计算机技术发展的规律，提高解决问题的能力，培养工程素养、计算思维和创新意识。
　　（3）论述流畅，形式灵活，深入浅出。本书倾注了作者10多年的教学经验，逐句逐字亲自撰写、反复修改而成。内容的展开符合学生的认知习惯，行文通俗易懂，技术主线明确，课程要求的核心内容、主要内容以正文的形式出现，一些非核心内容以课后习题的形式出现，让学生“在做中学”。
　　（4）习题丰富，形式多样。每章都提供了丰富的习题，题型有：简答题、填空题、选择题、设计题。更有特色的是提供了学习型习题。读者可以通过阅读习题掌握新的知识，并应用这些知识独立解决问题。
　　（5）内容实用性强。本书例题涵盖了从2009年到2013年的计算机专业硕士研究生入学全国统一考试全部试题。读者不仅可以从本书中得到对这些试题的详尽解答，而且可以根据不同章节试题或例题的多少来了解考试的重点和难点。
　　本次修订，根据读者的反馈意见和教育部考试中心颁布的《全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合考试大纲》，在第1版的基础上，进行了全面的修改，其中重点修订工作如下：① 在第2章的“算术逻辑单元ALU”部分，增加了“串行加法器和并行加法器”以及“ALU举例：SN74181和SN74182”；② 将第2.5节“字符的表示”改进为“字符与字符串”，增加了“字符串”的相关内容；③ 在第8章“计算机外部设备”中，细化了“磁盘阵列RAID”的内容，增加了“U盘和固态硬盘”的内容；④ 将“控制器”一章调整到“处理器”这一章的后边，使两章连接在一起，便于教与学的连续进行；⑤ 增加了“2013年全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合考试试题”的解答与分析；⑥ 增加或重新绘制了许多插图，有针对性地增加了一些例题和习题。
　　本书由李东和柏军负责统稿，第1～3章和全部附录由李东编写，第4章由程丹松编写，第5、6章和第9章由柏军编写，第7章由张策编写，第8章由张英涛编写，何辉和石代锋参与了部分章节的编写。哈尔滨工业大学的史先俊、刘松波、宋颖慧、徐冰、黄庆成、王伟、吴锐、张宇、孙春奇、舒燕君等参与了书中例题和习题的编撰工作。吉帅、聂建宏、王文邦、郑钰、范晟铭、潘辉等协助完成了书中图、表的绘制以及书稿的校对工作。
　　东北林业大学的赵更寅老师为本书的再版特地提供了书面改进意见，在此深表感谢！
　　在本书编写过程中，得到了哈工大软件学院和计算机学院的领导、同事的大力帮助和积极鼓励。哈工大计算机学院刘宏伟副院长、哈工大（威海）计算机学院季振洲副院长和李斌教授对本书的编写给予了大力支持，在此深表感谢！
　　本书的授课学时建议为48学时，并为任课老师免费提供教学课件，免费注册下载地址是华信教育资源网。
　　本书有大量的算法语句、程序语句及计算公式，对于其中的变量，为了方便读者阅读，避免歧义，不再区分正、斜体，而是统一采用正体，特此说明。
　　由于编者水平有限，书中疏漏和错误在所难免，恳请读者批评指正。读者有反馈意见或同行教师有教学心得与体会交流，欢迎联系我们。

　　编者
　　于哈尔滨工业大学