名譽(yù)主任：陳火旺主任：李曉明副主任：錢(qián)德沛焦金生委員：（按姓氏筆畫(huà)排序）

　　馬殿富王志英王曉東寧洪劉辰

　　孫茂松李大友李仲麟?yún)浅瘯熀窝紫?

　　宋方敏張大方張長(zhǎng)海周興社侯文永

　　袁開(kāi)榜錢(qián)樂(lè)秋黃國(guó)興蔣宗禮曾明

　　廖明宏樊孝忠秘書(shū)：張瑞慶

　　本書(shū)主審：李曉明

　　前言FOREWORD對(duì)這一版的書(shū)名做了一點(diǎn)變動(dòng)，增加了“基本原理、設(shè)計(jì)技術(shù)與工程實(shí)現(xiàn)”的副標(biāo)題，特意指出書(shū)中提供3類(lèi)不同性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容。第一類(lèi)是計(jì)算機(jī)組成原理與運(yùn)行機(jī)制的核心知識(shí)，屬于學(xué)生一定要掌握的原理性基礎(chǔ)知識(shí)，在絕大多數(shù)的同類(lèi)教材中都會(huì)重點(diǎn)講解。第二類(lèi)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)技術(shù)，多數(shù)同類(lèi)教材中講解不多也欠具體應(yīng)用實(shí)例。第三類(lèi)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的入門(mén)性工程實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，同類(lèi)教材中較少涉及，我們希望在這一版的教材中對(duì)上述3類(lèi)內(nèi)容都有適度的講解，其中的工程實(shí)現(xiàn)問(wèn)題只在主教材中簡(jiǎn)單提及，主要部分將放到《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》教材中。這種安排體現(xiàn)了作者多年堅(jiān)守的教學(xué)理念，從如下3個(gè)方面予以說(shuō)明。

　　(1)針對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理這一類(lèi)含有較多技術(shù)性、工程性、實(shí)踐性?xún)?nèi)容的課程，教學(xué)安排不宜過(guò)分局限于教師課堂講課、學(xué)生課上聽(tīng)講和課后背書(shū)的學(xué)習(xí)方式，應(yīng)該在講課聽(tīng)課的基礎(chǔ)上再較大幅度地加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，增強(qiáng)課程內(nèi)容的實(shí)用性，促成學(xué)生用課堂學(xué)到的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)組成簡(jiǎn)單完整、原理清晰實(shí)用、實(shí)驗(yàn)操作方便、支持匯編語(yǔ)言編程的簡(jiǎn)小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)、掌握設(shè)計(jì)技術(shù)、提升實(shí)踐能力等諸方面得到全面成長(zhǎng)。

　　(2)在講解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成和功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該把口語(yǔ)性的一般講解和硬件描述語(yǔ)言的嚴(yán)謹(jǐn)描述恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來(lái)，鼓勵(lì)選用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制器和描述整機(jī)系統(tǒng)，既能體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的最新設(shè)計(jì)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段，保證教學(xué)內(nèi)容適度的先進(jìn)性，又可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式和對(duì)硬件問(wèn)題的深入理解和準(zhǔn)確闡述，這有利于提高授課質(zhì)量，降低學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的難度。

　　(3)在課程的教學(xué)安排中，需要處理好硬件子系統(tǒng)（重點(diǎn)部分）和軟件子系統(tǒng)（配合部分）的關(guān)系，不能完全局限于硬件系統(tǒng)本身，還需要包含必要的軟件內(nèi)容，匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)應(yīng)該占有一定分量，加深對(duì)硬、軟件兩類(lèi)資源各自在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位和作用的理解。指令系統(tǒng)是連接硬、軟件系統(tǒng)的紐帶，匯編語(yǔ)言編程有助于深入了解指令系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)整機(jī)組成與運(yùn)行控制機(jī)制。因此在教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配備了3個(gè)基本程序:PC仿真終端程序、交叉匯編程序、監(jiān)控程序，對(duì)多數(shù)同學(xué)來(lái)說(shuō)做到會(huì)使用它們就夠了，鼓勵(lì)有余力的同學(xué)探索這幾個(gè)程序的實(shí)現(xiàn)思路和方法。

　　本書(shū)包括了數(shù)字電路基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)3部分內(nèi)容，共13章。

　　第1章是全書(shū)內(nèi)容的概述部分，簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)的基本概念，從實(shí)現(xiàn)功能的角度介紹計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的5個(gè)功能部件;從功能和層次的觀點(diǎn)來(lái)講解計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)各自需要研究和解決的問(wèn)題，并簡(jiǎn)要說(shuō)明了本課程的教學(xué)目標(biāo)和對(duì)學(xué)習(xí)方法的建議。

　　第2章簡(jiǎn)明講解數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)和幾種常用的電路芯片，是為講解計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)做電子線(xiàn)路方面的準(zhǔn)備，沒(méi)有這些知識(shí)是很難學(xué)懂計(jì)算機(jī)硬件的組成和運(yùn)行原理的。

　　第3章的數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算、第4章的運(yùn)算器部件共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第1個(gè)知識(shí)單元，主要圍繞承擔(dān)數(shù)據(jù)運(yùn)算功能的運(yùn)算器部件進(jìn)行講解，在給出通用的基本原理知識(shí)的同時(shí)，還提供了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)原理性的8位運(yùn)算器模型和一個(gè)4位位片結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器芯片兩個(gè)實(shí)例，展現(xiàn)運(yùn)算器部件的設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方法，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

　　前言計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)（第3版）第5章的指令系統(tǒng)和第6章的控制器部件共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第2個(gè)知識(shí)單元，主要圍繞指令格式選擇、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及硬件系統(tǒng)中的硬布線(xiàn)方案的控制器部件進(jìn)行講解，而對(duì)微程序方案控制器只作適當(dāng)介紹。在給出通用的基本原理知識(shí)的同時(shí)，提供了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的基本指令系統(tǒng)。硬件方面，選用多指令周期方案實(shí)現(xiàn)這套指令系統(tǒng)的控制器部件的具體例子，展現(xiàn)控制器部件的設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方法，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。軟件方面，使用這套指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)了教學(xué)機(jī)的監(jiān)控程序，可以支持匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；若再擴(kuò)展一部分指令，也可以支持解釋執(zhí)行的BASIC高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，能支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算和多種基本數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算。針對(duì)這門(mén)課程的教學(xué)要求來(lái)說(shuō)，此時(shí)的教學(xué)機(jī)的硬軟件系統(tǒng)已經(jīng)比較完整，包括了計(jì)算機(jī)硬件軟件系統(tǒng)全部6個(gè)層次的基本內(nèi)容。

　　第7章的主存、第8章的高速緩存和虛存、第9章的輔助存儲(chǔ)器設(shè)備共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第3個(gè)知識(shí)單元，主要圍繞計(jì)算機(jī)3級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件系統(tǒng)和外存儲(chǔ)器設(shè)備進(jìn)行講解，還給出了通過(guò)字、位擴(kuò)展技術(shù)，用靜態(tài)芯片構(gòu)建內(nèi)存儲(chǔ)器部件的具體例子，支持存儲(chǔ)器與CPU同步運(yùn)行，展現(xiàn)內(nèi)存儲(chǔ)器的功能和經(jīng)總線(xiàn)連接CPU的具體方法。

　　第10章的輸入輸出設(shè)備和第11章的輸入輸出系統(tǒng)共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第4個(gè)知識(shí)單元，主要圍繞承擔(dān)計(jì)算機(jī)的輸入輸出功能的設(shè)備或者部件進(jìn)行講解，給出了用于連接計(jì)算機(jī)各個(gè)部件的單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)際例子，具體介紹了串行接口的內(nèi)部線(xiàn)路組成和使用方法，并通過(guò)串口連接PC仿真終端，選用程序查詢(xún)方式控制入出設(shè)備，使教學(xué)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)具備了輸入輸出操作功能。

　　第12章的流水線(xiàn)技術(shù)和第13章的并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第5個(gè)知識(shí)單元，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的基礎(chǔ)知識(shí)，針對(duì)提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，更多地強(qiáng)調(diào)基本概念、提出問(wèn)題的思路和解決問(wèn)題的方案，基本上止步于定性說(shuō)明。

　　教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)不同的課程安排和教學(xué)要求，合理分配教材中3部分內(nèi)容的課時(shí)比例。針對(duì)把計(jì)算機(jī)組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合并成一門(mén)課程的安排，教材第3～13章的內(nèi)容都屬于必學(xué)知識(shí)，建議教學(xué)學(xué)時(shí)安排為70~90。若只是用于計(jì)算機(jī)組成原理課程，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容另外開(kāi)課，則只需講解第3～11章中的知識(shí)，建議課內(nèi)學(xué)時(shí)安排為60~70，另外安排約16個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。

　　第2章用于復(fù)習(xí)先修課程的內(nèi)容，簡(jiǎn)明介紹數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)知識(shí)，約占教材總篇幅的7%，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)一定會(huì)用到的電路基礎(chǔ)知識(shí)，也許要求并不太多也不深，但如果完全不了解這些內(nèi)容，要聽(tīng)懂課堂授課內(nèi)容難度很大，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更無(wú)從談起。

　　第1章、第3～11章是課程的主體部分，約占教材總篇幅的73%，主要是計(jì)算機(jī)組成方面較為完整的系統(tǒng)知識(shí)，重點(diǎn)圍繞基本計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)5個(gè)功能部件的功能和組成進(jìn)行分析講解。

　　第12章和第13章是本課程的提高部分，約占教材總篇幅的20%，主要是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)介紹提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的各種可行思路與基本途徑。

　　在教學(xué)環(huán)節(jié)安排中，需要處理好理論教學(xué)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，可以考慮（并非一定如此）用約四分之三的課內(nèi)學(xué)時(shí)（例如48學(xué)時(shí)）講授計(jì)算機(jī)組成與運(yùn)行機(jī)制的核心知識(shí)，四分之一的課內(nèi)學(xué)時(shí)中的一小部分（例如6學(xué)時(shí)）用于講解構(gòu)建整機(jī)系統(tǒng)用到的設(shè)計(jì)技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。剩余的部分（例如10學(xué)時(shí)）和16個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)統(tǒng)一安排用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，在教師的指導(dǎo)下去完成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心工作，更好地貫徹理論指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐再進(jìn)一步深入理解理論的認(rèn)知過(guò)程，做到學(xué)習(xí)知識(shí)和增長(zhǎng)能力的雙豐收。

　　本教材配套的有:①內(nèi)容詳盡的教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材；②教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（由清華大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)銷(xiāo)售，型號(hào)是TEC�瞂P�并颍�，選用教材第1～4個(gè)知識(shí)單元的部件實(shí)例組合而成，能夠確保課堂授課內(nèi)容和教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完美的結(jié)合；③PowerPoint教學(xué)課件；④指令級(jí)軟件模擬系統(tǒng)，可以直接在PC系統(tǒng)中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了與硬件設(shè)備相同的運(yùn)行功能。良好的教學(xué)實(shí)踐環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件，可以有效地加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，并使得學(xué)生在一定程度上獲得開(kāi)展研究工作和開(kāi)展計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，全面提高解決實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng)新思維的能力。

　　本書(shū)的第1～3章、第7～13章由宋佳興修訂，第4～6章由王誠(chéng)修訂，作者有多年從事本專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研工作的經(jīng)歷。

　　由于時(shí)間和作者水平所限，加上時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

　　編者2016年6月于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系這是第二版前言，不知要否，如果要，就可以用下面的前言FOREWORD作為“21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)系列教材”，遵照本系列教材評(píng)審組專(zhuān)家的意見(jiàn)，本書(shū)包括了數(shù)字電路基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)3個(gè)部分內(nèi)容。本書(shū)讀者對(duì)象主要是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程的大學(xué)生，包括計(jì)算機(jī)系的學(xué)生、軟件學(xué)院的學(xué)生和非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)選修計(jì)算機(jī)課程的學(xué)生�？梢愿鶕�(jù)不同的課程和教學(xué)要求，合理分配本教材中3部分內(nèi)容的課時(shí)比例。全書(shū)共13章，其中第2章屬于先修內(nèi)容，約占教材總量的7%，若是學(xué)生課前未曾學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)課程，還是應(yīng)該用少量學(xué)時(shí)對(duì)教材第2章的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)講解；第3～11章是課程的主體部分，約占教材總量的73%，主要是計(jì)算機(jī)組成方面的知識(shí)，重點(diǎn)圍繞基本計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)5個(gè)功能部件的功能和組成進(jìn)行講解分析；第12～13章是本課程的提高部分，約占教材總量的20%，主要是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)介紹提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的各種可行思路與基本途徑。其中的指令流水線(xiàn)的淺顯內(nèi)容已經(jīng)出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)組成原理課程之中，但多數(shù)人還是愿意把較為具體深入的指令流水技術(shù)安排到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程中講授。

　　針對(duì)把計(jì)算機(jī)組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合并成一門(mén)課程的情形，教材第3～13章的內(nèi)容都屬于必學(xué)知識(shí)，建議教學(xué)學(xué)時(shí)安排為70～90學(xué)時(shí)。若只是用于計(jì)算機(jī)組成原理課程，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容另外開(kāi)課，則只需講解第3～11章中的知識(shí)，建議教學(xué)學(xué)時(shí)安排為60～70學(xué)時(shí)。教材主體部分的內(nèi)容是按照基本通用原理、簡(jiǎn)明原理示例、典型產(chǎn)品現(xiàn)狀這樣3個(gè)層次來(lái)處理的。

　　基本通用原理是基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)與理解計(jì)算機(jī)組成與運(yùn)行機(jī)制的核心知識(shí)。其特點(diǎn)是穩(wěn)定性（不隨時(shí)間變遷而改變）和通用性（不隨具體機(jī)型而變化），是學(xué)生一定要掌握的部分。要把通用原理轉(zhuǎn)化成真實(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還有許多技術(shù)與工程、性能價(jià)格比的平衡關(guān)系等需要解決。

　　在簡(jiǎn)明原理示例這個(gè)層次，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用學(xué)習(xí)到的基本原理知識(shí)，學(xué)懂或者設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)硬軟件基本完整、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單（易懂、價(jià)廉）、但不一定是最理想（不追求更完備的性能、更好的實(shí)用價(jià)值）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)與過(guò)程，增加對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解深度和應(yīng)用能力，力求把學(xué)習(xí)知識(shí)和增長(zhǎng)實(shí)踐能力結(jié)合起來(lái)。

　　在典型產(chǎn)品現(xiàn)狀這個(gè)層次，將選擇某些典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)例，給出其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果及其外特性，可以體現(xiàn)用到的基本原理，更強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)當(dāng)前的技術(shù)水平和發(fā)展現(xiàn)狀。對(duì)三個(gè)層次的教學(xué)要求不盡相同，對(duì)優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)各自發(fā)揮不同的作用。

　　在講解計(jì)算機(jī)組成和功能時(shí)，把通常的文字?jǐn)⑹龊驼Z(yǔ)言VHDL描述結(jié)合起來(lái)，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的最新設(shè)計(jì)手段和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，并盡量在提高授課質(zhì)量，降低實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)的難度方面做出新的探索。

　　教材內(nèi)容具體安排如下。

　　第1章是全書(shū)內(nèi)容的概述部分，簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)的基本概念，從實(shí)現(xiàn)功能的角度來(lái)講解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成；從功能和層次的觀點(diǎn)來(lái)講解計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)各自需要研究和解決的問(wèn)題，并簡(jiǎn)要說(shuō)明了本課程的教學(xué)目標(biāo)和對(duì)學(xué)習(xí)方法的建議。

　　第2章簡(jiǎn)明講解數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)和幾種常用的電路芯片，是為講解計(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)作電子線(xiàn)路方面的準(zhǔn)備，沒(méi)有這些知識(shí)是很難學(xué)懂計(jì)算機(jī)硬件的組成和運(yùn)行原理的。

　　第3章的數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算和第4章的運(yùn)算器部件共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第1個(gè)知識(shí)單元。主要圍繞計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中承擔(dān)數(shù)據(jù)運(yùn)算功能的部件進(jìn)行講解，在給出通用的基本原理知識(shí)的同時(shí)，還給出運(yùn)算器部件的具體例子，展示運(yùn)算器部件的設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方法，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

　　前言計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)（第3版）第5章的指令系統(tǒng)和第6章的控制器部件共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第2個(gè)知識(shí)單元。主要圍繞計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中承擔(dān)指揮控制功能的硬連線(xiàn)方案的控制器部件進(jìn)行講解，而對(duì)微程序控制器只作適當(dāng)介紹。在給出通用的基本原理知識(shí)的同時(shí)，還給出控制器部件的具體例子，展示控制器部件的設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方法，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

　　第7章的主存、第8章的高速緩存和虛存以及第9章的輔助存儲(chǔ)器設(shè)備共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第3個(gè)知識(shí)單元。主要圍繞計(jì)算機(jī)3級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件系統(tǒng)和外存儲(chǔ)器設(shè)備進(jìn)行講解，還給出了通過(guò)字、位擴(kuò)展技術(shù)，用存儲(chǔ)器芯片構(gòu)建內(nèi)存儲(chǔ)器的具體例子。

　　第10章的輸入輸出設(shè)備和第11章的輸入輸出系統(tǒng)共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第4個(gè)知識(shí)單元。主要圍繞承擔(dān)計(jì)算機(jī)的輸入輸出功能的設(shè)備或者部件進(jìn)行講解，給出了用于連接計(jì)算機(jī)各個(gè)部件的總線(xiàn)構(gòu)成的實(shí)際例子，具體介紹了串行接口的內(nèi)部線(xiàn)路的組成和使用方法。

　　第12章的流水線(xiàn)技術(shù)和第13章的并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成本書(shū)核心內(nèi)容的第5個(gè)知識(shí)單元。對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程的主要知識(shí)，針對(duì)提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，更多地強(qiáng)調(diào)基本概念、提出問(wèn)題的思路和解決問(wèn)題的方案，基本上止步于定性說(shuō)明。

　　通過(guò)本教材，學(xué)生可以學(xué)到數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)，了解某些電路芯片的功能和用法，初步認(rèn)識(shí)到某些邏輯功能是能夠使用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的；可以從層次的觀點(diǎn)，掌握必要的基礎(chǔ)知識(shí)，計(jì)算機(jī)組成和運(yùn)行機(jī)制方面的知識(shí)，以及必要的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，為下一步的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步提高實(shí)際工作能力做好準(zhǔn)備；可以從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，了解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的基本知識(shí)，理解提高計(jì)算機(jī)的部件和整機(jī)硬件性能的各種可行途徑，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件、軟件的功能劃分和相互配合關(guān)系，能站在更高的層次上思考與解決學(xué)習(xí)、工作中遇到的問(wèn)題。

　　為方便教學(xué)，本教材配有PowerPoint電子教案。除此之外，還有硬件實(shí)現(xiàn)的教學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)備，這個(gè)設(shè)備就是選用本教材第1～4個(gè)知識(shí)單元的實(shí)際例子組合而成的，確保課堂授課內(nèi)容和教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠完美結(jié)合。還有內(nèi)容詳盡的教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和通過(guò)軟件模擬實(shí)現(xiàn)的相同功能的模擬系統(tǒng)。良好的教學(xué)實(shí)踐環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件，能夠有效地加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，并使得學(xué)生在一定程度上獲得開(kāi)展研究工作和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，全面提高解決實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng)新思維的能力。

　　本書(shū)的第1～6章由王誠(chéng)教授修訂，第7～13章由宋佳興副教授修訂，作者有多年從事本專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研工作的經(jīng)歷。

　　由于時(shí)間和作者水平所限，書(shū)中難免存在不足之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

　　作者2011年4月于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系