計算機組成原理”(Computer Organization)是計算機類各專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課。主要討論計算機各大功能部件的基本組成原理及其互連構成整機的技術。本課程在計算機學科系列課程中起承上啟下的作用，其先導課程包括“數(shù)字邏輯電路”和“匯編語言程序設計”，后續(xù)課程為“計算機系統(tǒng)結構”和“微機接口技術”。因此，該課程的教學過程中要注重站在計算機硬件系列課程的角度，引導學生如何利用在前導課中所學的基本知識，設計計算機各大功能部件并構成整機系統(tǒng)，同時要為后續(xù)課程的學習奠定堅實的基礎。
　　本書以層次結構的觀點來描述計算機各主要功能部件及組成原理；以數(shù)據(jù)信息和控制信息的表示、處理為主線來組織全書的內容。全書共分9章，第1章為計算機系統(tǒng)概論，簡單介紹計算機系統(tǒng)的軟、硬件組成、計算機系統(tǒng)的多級層次結構以及計算機的性能指標等內容；第2章為數(shù)據(jù)信息的表示，主要介紹數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法及信息校驗方法；第3章為信息處理，主要介紹定點數(shù)和浮點數(shù)的四則運算、邏輯運算及運算器的組成和工作原理；第4章講述存儲器系統(tǒng)，主要討論存儲器分級結構的概念、半導體存儲器的工作原理、高速緩沖存儲器(cache)的工作原理、cache和主存之間的各種映射和替換算法、并行存儲器、虛擬存儲器的基本概念以及磁表面存儲器和廉價磁盤冗余陣列RAID等內容；第5章論述指令系統(tǒng)，首先介紹了計算機指令系統(tǒng)的基本知識，然后討論了指令系統(tǒng)設計與優(yōu)化的有關問題，最后較詳細地介紹典型RISC處理器的指令實例--MIPS指令系統(tǒng)。第6章講述中央處理器，主要介紹CPU的功能和基本結構、指令執(zhí)行流程、數(shù)據(jù)通路的基本組成與結構、時序控制、微程序控制器和硬布線控制器的基本結構。本章還分別以一個基于總線結構和一個類MIPS的模型機為例，詳細講解數(shù)據(jù)通路的建立以及硬布線控制器和微程序控制器的設計原理和設計方法；第7章為流水線技術，講述流水線的基本概念和性能分析，介紹了流水線中的相關問題及解決方法；第8章介紹總線的基本概念、總線的連接方式、總線的仲裁、總線的定時等基本內容，同時還對總線標準的發(fā)展和流行的總線標準進行了分析；第9章講述輸入輸出系統(tǒng)的一些基本知識，主要包括I/O系統(tǒng)的特性、I/O接口的功能與組織結構、常見的幾種輸入輸出方式，并簡要介紹幾種常見輸入輸出設備的工作原理。
　　本書是編者在總結多年從事計算機組成原理及相關計算機硬件系列課程理論及實踐教學的基礎上，借鑒并吸取國內外經(jīng)典教材優(yōu)點編寫而成。在內容選取上，既重點論述了經(jīng)典的內容，又盡可能與國際先進教材的內容接軌，并選取一些反映計算機系統(tǒng)發(fā)展的部分內容。在編寫方式上，本書力求去繁求簡，用最簡單的語言來闡述教材的內容。全書具有內容充實、結構合理、概念清晰、重點突出的優(yōu)點，符合高等學校計算機科學與技術專業(yè)公共核心知識體系與課程中對“計算機組成原理”課程知識點的要求。本書可按層次和模塊化結構組織教學，授課教師可以根據(jù)教學需要及課時的多少，對內容進行靈活的取舍。教學課時可以安排為56～72學時。
本書第1, 3, 4, 5, 6, 8, 9等章由秦磊華編寫，第2章及輸入輸出設備的部分內容由莫正坤編寫，第7章由吳非編寫。全書由秦磊華主編并修改。在本書的編寫過程中，得到了清華大學出版社、華中科技大學計算機學院及華中科技大學教務處的大力支持與幫助。另外，本書直接或間接地引用了許多國內外專家和學者的文獻及著作，在此向他們一并表示衷心的感謝，這些文獻和著作已經(jīng)在參考文獻部分一一列出。
　　由于計算機技術的不斷發(fā)展，新的思想、概念、技術和實現(xiàn)方法不斷涌現(xiàn)，加之作者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請同行和廣大讀者批評指正。
　　使用該教材的教師可通過電子郵件（a）索取課程PPT和課后習題參考解答。

作 者2010年12月于華中科技大學