本书从计算机组成原理与系统结构的基本概念出发，系统地论述了计算机系统的基本组成、工作原理和设计方法，并从提高计算机性能的角度，分析和探讨了计算机系统结构的基本原理和设计方法。用通俗的语言、恰到好处的实验、独特的思维切入，帮助读者洞悉显示屏幕背后的世界。 本书首先从计算机发展出发，讲解什么是计算机；然后详细描述计算机组成中的运算器和存储器；重点讲解计算机中的运算方法、指令结构和存储的方案；在系统结构上列举出形象的电路图，并辅以虚拟实验加深理解和记忆。 全书共分为8章，主要内容包括计算机组成的基本概念和层次结构、计算机硬件基础、信息编码与数据表示、运算方法与运算器、存储体系、指令系统、控制器、输入输出系统、总线、流水线与并行处理技术。 本书集科普、专业为一体，用通俗详尽的语言、图表、模型来描述专业知识，满足应用型本科计算机组成原理与系统结构课程的教学需要。

朱世宇：生于1984年，硕士，毕业于重庆大学，主要研究方向为人工智能。曾任职于重庆工业自动化化仪器仪研究所，现于重庆工程学院任职副教授。在人工智能领域有10多年的研究积累。主持科研项目多项，研发产品经济效益显著，科研成果丰富。2012年研发产品获南岸区科技进步二等奖，2017年研发产品获获重庆市科技进步奖三等奖。获多项国家实用新型专利和发明专利，计有期刊论文10余篇。

目录第一章 计算机系统概论1.1计算机发展 1.2计算机硬件 1.3计算机软件 1.4计算机系统 本章小结 习题 1 第二章 布尔代数与逻辑电路 2.1布尔代数基本逻辑运算 2.2逻辑函数及其表示方法2.3基本逻辑电路 本章小结 习题2 第三章 运算方法和运算部件 3.1数据的表示方法和转换 3.11进位计数制及其相互转换 3.1.2机器数与真值 1. 原码 2. 补码 3. 移码 4. 反码 3.1.3二进制编码 1. BCD码 2. ASCII码3. 中文编码 3.1.4数据校验码 1. 奇偶校验码 2. 海明校验码 3. 循环冗余校验码 3.2数的定点表示和浮点表示 3.2.1定点数表示 3.2.2浮点数表示 3.3定点数运算 3.3.1定点数的移位运算 3.3.2定点数的加减法运算 1. 补码的加减运算及溢出判断 2. 移码的加减运算及溢出判断 3.3.3定点数的乘法运算 3.4运算器的基本结构 3.4.1定点运算部件 3.4.2浮点运算部件 3.4.3定点运算器的基本结构 本章小结3 习题3 第四章 存储器与系统 4.1主存储器 4.1.1主存储器的类型 4.1.2主存储器的主要技术指标 4.1.3主存储器的基本操作 4.1.4读写存储器 1. 随机存储器 2. 静态存储器 3. 动态存储器 4. 非易失性半导体存储器 4.1.5存储系统的层次结构 4.2存储器的组成与控制 4.3 多体交叉存储器 4.4高速缓冲存储器 4.4.1 cache的工作原理 4.4.2 cache地址映像 4.4.3 cache替换算法 4.4.4 cache性能分析 4.5虚拟存储器 4.5.1 虚拟存储器概述 4.5.2 页式虚拟存储器 4.5.3 段式虚拟存储器 4.5.4 虚拟存储器工作原理 4.6辅助存储器 4.6.1辅助存储器的种类 4.6.2串行存储器 4.6.3辅助存储器的技术指标 4.6.4硬磁盘存储器的类型 4.6.5磁盘存储器 4.6.6光盘 本章小结4 习题4 第五章 指令系统 5.1指令的组成 5.1.1指令系统的发展 5.1.2指令格式 5.1.3指令字长 5.2寻址技术 5.2.1指令寻址方式 1. 顺序寻址 2. 跳跃寻址 5.2.2操作数寻址方式 1. 立即寻址 2. 直接寻址 3. 间接寻址 4. 寄存器寻址5. 基址寻址 6. 变址寻址 7. 相对寻址 5.2.3堆栈寻址方式 5.3 指令的格式设计5.3.1操作码的编码方式 1. 固定长编码 2. Huffman编码 3. 扩展编码 5.3.2地址码的编码设计 5.4 复杂指令集和精简指令集 本章小结5 习题5 第六章 中央处理器 6.1 计算机工作过程6.2 CPU的功能和基本结构 6.2.1 CPU的功能 6.2.2 CPU的组成 6.2.3 CPU中的主要寄存器 6.2.4 CPU的基本模型 6.3 控制器的功能 6.3.1 取指令 6.3.2 分析指令 1. 对操作码译码产生操作相应部件的控制信号 2. 根据寻址方式形成操作数地址 6.3.3 执行指令 1. 根据分析指令后产生控制信号、操作数地址信号序列，通过CPU及输入输出设备的执行实现每条指令的功能 2. 结果回送存储器 3. 形成下条指令的地址 6.3.4 控制程序和数据的输入和结果输出 6.3.5 对异常情况和某些请求的处理 6.4 控制器的功能和组成 6.4.1 控制器的功能 1. 读取指令 2. 分析指令 3. 执行阶段 6.4.2 控制器的组成 1. 程序计数器（PC）2. 指令寄存器（IR）3. 指令译码器（ID）4. 地址形成部件 5. 脉冲源 6. 节拍信号发生器 7. 控制单元（CU）6.4.3 组成控制器的基本电路 6.5 时序系统与控制方式 6.5.1 指令周期和机器周期 6.5.2 节拍和脉冲 6.5.3 多级时序系统 6.5.4 控制器的控制方式 6.6 数据通路 1. ADD指令 2. STA指令 3. JMP指令 6.7 微程序控制器 6.7.1 微程序控制器的基本概念 6.7.2 实现微程序控制器的基本原理 6.7.3 微程序设计技术 本章小结6 习题6 第七章 总线7.1 总线的基本概念1. 为什么要用总线2. 什么是总线 7.2 总线的分类1. ISA总线 2. PCI总线3. EIA-RS232C串行总线 4. USB总线 7.3 总线的性能指标 本章小结7 习题7 第八章 输入与输出系统 8.1 IO端口及编址 1. 独立编址方式 2. 统一编址方式 8.2 输入输出控制方式 8.2.1 程序查询方式8.2.2 程序中断方式 1. 中断的基本概念 2. 单级中断和多级中断 3. 中断控制器 8.2.3. DMA方式 1. DMA基本概念 2. DMA基本组成 3. DMA数据传送过程 本章小结8 习题8