本书主要讲授计算机的基本体系结构、组成原理和实现方法,涉及的内容从计算机最底层的CPU核心直到最上层的并行系统架构,从单机、多机到机群的各种计算机系统中采用的指令设计与流水线处理技术、存储体系与存储技术、输入输出系统与I/O技术、并行体系结构及互连技术等成熟技术与新技术,并结合新产品、新系统说明了各种技术的应用。 本书力求语言精练、深入浅出、通俗易懂、重点突出；在强调原理的同时,注重技术与实例的结合；在强调基础知识的同时,注重新技术的融入。 本书与教育部高等学校计算机专业教学指导分委员会制定的《计算机科学与技术专业规范》中建议的“计算机组织与体系结构”教学大纲和ACM/IEEE-CS课程指南吻合,涵盖全国硕士研究生入学考试计算机科学与技术学科联考大纲“计算机组成原理”课程内容,适用于高校计算机及相关专业“计算机组织与体系结构”和“计算机组成原理”课程的教学与自学,能够帮助学生建立完整的计算机组成与体系结构的基本概念和知识体系。

第1章 绪论
  1.1 计算机的发展史
   1.1.1 发展经历
   1.1.2 摩尔定律
  1.2 计算机的基本组成
   1.2.1 硬件系统
   1.2.2 软件系统
  1.3 计算机系统的组织结构
   1.3.1 计算机系统的层次结构
   1.3.2 计算机系统结构、组成与实现
  1.4 计算机的分类及性能描述
   1.4.1 计算机的分类
   1.4.2 计算机的性能描述
  习题
第2章 计算机系统中的数据表示
  2.1 数据表示
  2.2 数据编码
   2.2.1 数值数据的编码
   2.2.2 非数值数据的编码
  2.3 数据的定点与浮点表示
   2.3.1 定点数表示
   2.3.2 浮点数表示
  2.4 检错与纠错码
   2.4.1 奇偶校验码
   2.4.2 循环冗余校验码
   2.4.3 汉明码
  习题
第3章 运算方法与运算器
  3.1 定点数运算
   3.1.1 加减运算
   3.1.2 乘法运算
   3.1.3 除法运算
  3.2 算术逻辑部件
   3.2.1 单元电路
   3.2.2 算术逻辑部件
   3.2.3 运算器的结构
  3.3 浮点运算
   3.3.1 加减运算
   3.3.2 乘除运算
   3.3.3 浮点运算的实现
  习题
第4章 存储系统
  4.1 存储系统概述
   4.1.1 存储系统的层次结构
   4.1.2 存储器分类
   4.1.3 存储器的性能指标
  4.2 内存储器
   4.2.1 随机存储器
   4.2.2 只读存储器
   4.2.3 动态存储器
   4.2.4 主存储器校验
   4.2.5 其他存储器
  4.3 高速缓冲存储器
   4.3.1 工作原理
   4.3.2 地址映射
   4.3.3 替换算法
   4.3.4 主存与Cache内容的一致性问题
   4.3.5 Cache性能分析
   4.3.6 Pentium的Cache
  4.4 虚拟存储器
   4.4.1 虚拟存储器的概念
   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 有关虚拟存储器的几点说明
   4.4.6 Pentium虚拟存储器
  4.5 外存储器
   4.5.1 磁表面存储器
   4.5.2 光存储器
  习题
第5章 指令系统
  5.1 指令格式
   5.1.1 机器指令特征
   5.1.2 指令格式及设计
   5.1.3 指令长度设计
  5.2 数据存储与寻址方式
   5.2.1 数据存储方式
   5.2.2 寻址方式
  5.3 指令类型
   5.3.1 数据传送类
   5.3.2 算术运算类
   5.3.3 逻辑运算类
   5.3.4 数据转换类
   5.3.5 输入输出类
   5.3.6 系统控制类
   5.3.7 控制传递类
  5.4 典型处理器的指令系统
   5.4.1 Pentium指令格式及核心指令
   5.4.2 SPARC指令格式及核心指令
  5.5 CISC与RISC
   5.5.1 CISC与RISC
   5.5.2 RISC的寄存器窗口技术
  习题
第6章 中央处理器
  6.1 CPU结构和微操作
   6.1.1 CPU的功能与结构
   6.1.2 指令周期
   6.1.3 微操作
   6.1.4 控制器的组成
  6.2 硬布线控制器设计
  6.3 微程序控制器设计
   6.3.1 微程序控制原理
   6.3.2 微指令设计
   6.3.3 微程序设计
   6.3.4 微程序控制器设计
  6.4 微程序控制器与硬布线控制器的比较
  6.5 CPU性能的测量与提高
   6.5.1 计算机系统性能测量
   6.5.2 CPU性能测量
   6.5.3 提高CPU速度的策略
  6.6 CPU中的新技术
   6.6.1 多核技术
   6.6.2 多线程技术
   6.6.3 多核＋多线程技术
  6.7 典型的CPU
   6.7.1 Intel的CPU
   6.7.2 SUN的CPU
   6.7.3 MIPS的CPU
  习题
第7章 流水线技术与指令级并行
  7.1 流水线处理
   7.1.1 流水线的一般结构
   7.1.2 流水线类型
  7.2 浮点运算流水线
   7.2.1 浮点加减法器流水线
   7.2.2 浮点乘除法器流水线
  7.3 指令流水线
   7.3.1 基本的指令流水线
   7.3.2 指令流水线策略
  7.4 流水线性能度量
   7.4.1 时－空图
   7.4.2 吞吐率
   7.4.3 加速比
   7.4.4 效率
   7.4.5 吞吐率、加速比和效率的关系
   7.4.6 流水线性能分析
  7.5 指令流水线的性能提高
   7.5.1 流水线的基本性能问题
   7.5.2 结构相关
   7.5.3 数据相关
   7.5.4 控制相关
  7.6 指令级并行概念
   7.6.1 指令流水线的限制
   7.6.2 突破限制的途径
  7.7 提高指令级并行的技术
   7.7.1 程序的相关
   7.7.2 指令调度
   7.7.3 乱序执行和寄存器重命名
   7.7.4 推测执行
  7.8 多发射处理器
   7.8.1 超标量处理器
   7.8.2 超长指令字处理器
   7.8.3 多发射处理器的限制
  7.9 指令级并行的限制
  习题
第8章 总线与输入输出系统
  8.1 总线与输入输出系统概述
  8.2 总线
   8.2.1 总线类型与结构
   8.2.2 总线的信息传输方式
   8.2.3 总线仲裁
   8.2.4 典型的总线
  8.3 输入输出接口
  8.4 输入输出技术
   8.4.1 程序查询方式
   8.4.2 中断方式
   8.4.3 直接存储器存取方式
   8.4.4 I/O通道方式
   8.4.5 操作系统的支持
  习题
第9章 并行体系结构
  9.1 计算机体系结构的并行性
  9.2 计算机体系结构的分类
  9.3 阵列处理机和向量处理机
   9.3.1 阵列处理机
   9.3.2 向量处理机
  9.4 互连网络
   9.4.1 基本概念
   9.4.2 网络拓扑结构
   9.4.3 常用的互连模式和互连网络
  9.5 多处理器系统
   9.5.1 UMA对称多处理器系统
   9.5.2 NUMA对称多处理器
   9.5.3 SunT1多处理器
  9.6 多计算机系统
   9.6.1 多计算机的概念
   9.6.2 MPP
   9.6.3 机群
  9.7 网格
   9.7.1 网格概述
   9.7.2 Globus体系结构
   9.7.3 网格计算用户案例
   9.7.4 网格的难题
  9.8 并行处理面临的挑战
  习题
第10章 计算机系统设计
  10.1 概述
   10.1.1 数字系统设计的发展
   10.1.2 IP核
   10.1.3 数字系统的设计方法
  10.2 设计语言与工具
   10.2.1 EDA工具软件分类
   10.2.2 硬件描述语言HDL
   10.2.3 SystemC
   10.2.4 QuartusⅡ
  10.3 基于VHDL的CPU设计
   10.3.1 单元电路的设计
   10.3.2 CPU设计概要
  10.4 SoC设计
   10.4.1
   10.4.2 SoC片内总线
   10.4.3 IP核设计与复用
   10.4.4 SoC设计举例
  10.5 基于可配置处理器的SoC设计
   10.5.1 问题的由来
   10.5.2 TensilicaXtensa可配置处理器
  习题
参考文献