本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。全书从微体系结构层、指令系统层、汇编语言层三个层次，以及CPU、存储系统、输入/输出系统及其互连三大系统出发，建立整机的概念，并体现软硬结合的思想。全书共7章，分为三篇，系统介绍基础知识（绪论、计算机中的信息表示）、计算机系统结构（微体系结构层——CPU组织、指令系统层、汇编语言层）、存储系统与输入/输出系统（存储系统、输入/输出系统）。本书为教师免费提供电子教案。本书系统全面，实例丰富，适合作为高等学校计算机及相关专业教材，也可作为IT技术人员的参考书。

徐洁，电子科技大学教授，研究方向为数据挖掘、分布式计算、图像识别、计算机网络、高等教育研究；承担国家自然科学基金、国家863计划项目、四川省等科研项目多项，主持两项精品课程。

目 录
第一篇 基础知识
第1章 绪论 3
1.1 计算机的基本概念 3
1.1.1 存储程序工作方式 4
1.1.2 信息的数字化表示 5
1.2 计算机系统的硬件和软件组成 7
1.2.1 计算机硬件系统 7
1.2.2 计算机软件系统 10
1.3 层次结构模型 13
1.3.1 从计算机系统组成角度划分层次结构 13
1.3.2 从语言功能角度划分层次结构 15
1.3.3 软件和硬件在逻辑上的等价 16
1.4 计算机的工作过程 17
1.4.1 处理问题的步骤 17
1.4.2 指令执行过程 18
1.5 计算机的特点和性能指标 19
1.5.1 计算机的特点 19
1.5.2 计算机的性能指标 20
1.6 计算机的发展与应用 22
1.6.1 计算机的发展历程 22
1.6.2 计算机性能提高的技术 26
1.6.3 计算机应用举例 29
习题1 30
第2章 信息表示 32
2.1 数值型数据的表示 32
2.1.1 带符号数的表示 32
2.1.2 定点数与浮点数 37
2.2 字符的表示 42
2.2.1 ASCII 42
2.2.2 Unicode编码 43
2.2.3 汉字编码简介 44
2.3 指令信息的表示 45
2.3.1 指令格式 45
2.3.2 常用寻址方式 49
2.3.3 指令类型 54
2.3.4 PentiumⅡ指令格式 57
2.3.5 RISC概述 59
2.3.6 MIPS指令系统 60
2.3.7 ARM指令系统 64
习题2 70
第二篇 计算机系统结构
第3章 微体系结构层 73
3.1 CPU的组成和功能 74
3.1.1 CPU的组成 74
3.1.2 指令执行过程 77
3.1.3 时序控制方式 79
3.1.4 指令流水线 80
3.2 ALU和运算方法 84
3.2.1 ALU介绍 84
3.2.2 定点数运算方法 88
3.2.3 浮点数运算方法 95
3.2.4 十进制数加、减运算 97
3.3 CPU模型机的组成及其数据通路 98
3.3.1 基本组成 98
3.3.2 数据传输 101
3.4 组合逻辑控制器原理 102
3.4.1 模型机的指令系统 103
3.4.2 模型机的时序系统 106
3.4.3 指令流程 108
3.4.4 微命令的综合与产生 114
3.4.5 小结 115
3.5 微程序控制器原理 115
3.5.1 微程序控制概念 115
3.5.2 微指令编码方式 117
3.5.3 微程序的顺序控制 119
3.5.4 微指令格式 121
3.5.5 典型微指令举例——模型机微指令格式 121
3.6 典型RISC处理器微体系结构 122
3.6.1 MIPS R4000的微体系结构 122
3.6.2 ARM7的微体系结构 126
习题3 128
第4章 指令系统层 130
4.1 80x86 CPU 131
4.1.1 8086/8088 CPU 131
4.1.2 80386/80486 CPU 133
4.1.3 Pentium系列CPU 135
4.2 80x86 CPU的寄存器和主存储器 139
4.2.1 80x86 CPU的寄存器 139
4.2.2 80x86的主存储器 143
4.3 80x86 CPU指令系统 154
4.3.1 80x86寻址方式 154
4.3.2 80x86 CPU指令分类 161
4.3.3 传送类指令 162
4.3.4 算术运算类指令 169
4.3.5 逻辑类指令 177
4.3.5 串操作类指令 182
4.3.6 处理机控制类指令 186
习题4 187
第5章 汇编语言层 192
5.1 汇编语言层概述 192
5.2 汇编语言语句格式 194
5.3 80x86宏汇编语言数据、表达式和运算符 196
5.3.1 常数 196
5.3.2 变量 196
5.3.3 标号 200
5.3.4 表达式与运算符 201
5.4 80x86宏汇编语言伪指令 204
5.4.1 符号定义语句 204
5.4.2 处理器选择伪指令 205
5.4.3 段结构伪指令 206
5.4.4 段组伪指令 210
5.4.5 内存模式和简化段定义伪指令 211
5.4.6 定位和对准伪指令 212
5.4.7 过程定义伪指令 213
5.4.8 包含伪指令 214
5.4.9 标题伪指令 214
5.5 宏指令 214
5.6 汇编语言程序设计基本技术 220
5.6.1 程序设计步骤 220
5.6.2 顺序程序设计 222
5.6.3 分支程序设计 224
5.6.4 循环程序设计 231
5.6.5 子程序设计 237
5.6.6 系统功能子程序的调用 247
5.6.7 汇编语言程序的开发 248
习题5 254
第三篇 存储系统和输入/输出系统
第6章 存储系统 261
6.1 存储系统概述 261
6.1.1 存储器的分类 262
6.1.2 主存的主要技术指标 263
6.2 存储原理 264
6.2.1 半导体存储器的存储原理 264
6.2.2 磁表面存储器的存储原理 269
6.3 主存储器的组织 273
6.3.1 主存储器的逻辑设计 273
6.3.2 主存储器与CPU的连接 277
6.3.3 Pentium CPU与存储器组织 279
6.3.4 高级DRAM 282
6.4 高速缓冲存储器 285
6.4.1 Cache的工作原理 286
6.4.2 Cache的组织 287
6.4.3 PentiumⅡ CPU的Cache组织 293
6.5 外部存储器 294
6.5.1 硬磁盘存储器 295
6.5.2 U盘和固态硬盘 300
6.6 物理存储系统的组织 301
6.6.1 存储系统的层次结构 301
6.6.2 磁盘阵列 302
6.6.3 多体交叉存取技术 305
6.7 虚拟存储系统的组织 306
6.7.1 概述 306
6.7.2 虚拟存储器的组织方式 306
6.7.3 Pentium CPU支持的虚拟存储器 309
6.7.4 存储管理部件 311
习题6 313
第7章 输入/输出系统 315
7.1 输入/输出系统概述 315
7.1.1 主机与外围设备间的连接方式 315
7.1.2 I/O接口的功能和分类 317
7.1.3 接口的编址和I/O指令 320
7.2 直接程序控制方式 322
7.3 程序中断方式 324
7.3.1 中断的基本概念 324
7.3.2 中断的过程 330
7.3.3 80x86中断指令 332
7.3.4 中断接口模型 334
7.3.5 中断接口举例 339
7.4 DMA方式 343
7.4.1 DMA方式的一般概念 343
7.4.2 DMA工作过程 345
7.4.3 DMA接口组成 346
7.4.4 DMA控制器编程及应用 349
7.5 总线 356
7.5.1 总线的功能与分类 356
7.5.2 总线标准及信号组成 358
7.5.3 总线操作时序 361
7.5.4 典型总线举例 363
7.6 典型外设接口 364
7.6.1 ATA接口 364
7.6.2 SCSI接口 365
7.7 I/O设备与I/O程序设计 365
7.7.1 概述 366
7.7.2 键盘 368
7.7.3 鼠标器 372
7.7.4 打印机 373
7.7.5 液晶显示器 375
习题7 376
附录A ASCII字符表 377
参考文献 378