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(chǔ)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(gòu)成整機的技術(shù)。本課程在計算機學(xué)科系列課程中起承上啟下的作用，其先導(dǎo)課程包括“數(shù)字邏輯電路”和“匯編語言程序設(shè)計”，后續(xù)課程為“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”和“微機接口技術(shù)”。因此，該課程的教學(xué)過程中要注重站在計算機硬件系列課程的角度，引導(dǎo)學(xué)生如何利用在前導(dǎo)課中所學(xué)的基本知識，設(shè)計計算機各大功能部件并構(gòu)成整機系統(tǒng)，同時要為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ)。
　　本書以層次結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)以及計算機的性能指標(biāo)等內(nèi)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(jié)構(gòu)的概念、半導(dǎo)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(nèi)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(shè)計與優(yōu)化的有關(guān)問題，最后較詳細(xì)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(jié)構(gòu)、指令執(zhí)行流程、數(shù)據(jù)通路的基本組成與結(jié)構(gòu)、時序控制、微程序控制器和硬布線控制器的基本結(jié)構(gòu)。本章還分別以一個基于總線結(jié)構(gòu)和一個類MIPS的模型機為例，詳細(xì)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(shè)計原理和設(shè)計方法；第7章為流水線技術(shù)，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(guān)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(nèi)容，同時還對總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和流行的總線標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)、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(shè)備的工作原理。
　　本書是編者在總結(jié)多年從事計算機組成原理及相關(guān)計算機硬件系列課程理論及實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，借鑒并吸取國內(nèi)外經(jīng)典教材優(yōu)點編寫而成。在內(nèi)容選取上，既重點論述了經(jīng)典的內(nèi)容，又盡可能與國際先進教材的內(nèi)容接軌，并選取一些反映計算機系統(tǒng)發(fā)展的部分內(nèi)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(nèi)容。全書具有內(nèi)容充實、結(jié)構(gòu)合理、概念清晰、重點突出的優(yōu)點，符合高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)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(jié)構(gòu)組織教學(xué)，授課教師可以根據(jù)教學(xué)需要及課時的多少，對內(nèi)容進行靈活的取舍。教學(xué)課時可以安排為56～72學(xué)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(shè)備的部分內(nèi)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(xué)出版社、華中科技大學(xué)計算機學(xué)院及華中科技大學(xué)教務(wù)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(nèi)外專家和學(xué)者的文獻(xiàn)及著作，在此向他們一并表示衷心的感謝，這些文獻(xiàn)和著作已經(jīng)在參考文獻(xiàn)部分一一列出。
　　由于計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，新的思想、概念、技術(shù)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(xí)題參考解答。

作 者2010年12月于華中科技大學(xué)