计算机组成与结构
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前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材和南京大学优秀教学成果,是作者多年教学经验的结晶。

随着计算机技术日新月异的发展,《计算机组成与结构》一书作为计算机学科的基础教材,如何在讲述清楚计算机组成与结构原理的基础上,尽可能地介绍一些计算机硬件与结构方面的新技术,以便让学生在掌握计算机基础理论知识的基础上,了解计算机技术发展的新动向,是我们这些多年来从事本门课程教学的教师们的共同愿望。

计算机组成或计算机组织(Computer Organization)是指计算机主要由哪些功能部件组成,各部件如何连接。而计算机体系结构(Computer Architecture)是指从程序员的角度观察计算机具有哪些特征,包括指令系统、数据类型与格式、存储器访问技术等。两台计算机可以有不同的组成,但结构是相同的。计算机组成与结构是密不可分的,因此,目前无论是国内还是国外,逐渐把计算机组成原理和系统结构的课程内容有机地结合起来,以消除重复内容。本教材可以作为“计算机组成原理”课程教材,也可作为“计算机系统结构”课程的教材或教学参考书,授课教师可以根据需要进行灵活取舍。本课程教学参考学时为50~60学时。

近年来,尽管计算机得到了飞速的发展,其性能与速度不断提高,但到目前为止,绝大部分计算机的逻辑结构仍然以冯·诺依曼体系结构为主。因此,本教材仍以运算器、存储器、控制器、输入和输出五部件为主线。在介绍各部件基本组成与原理的同时,给出了较流行的Pentium和Power PC以及Core微处理器系列的相应实例,同时结合了当前计算机发展的新技术。例如,多媒体信息的表示、MMX指令、RISC与CISC之争、指令发射和动态执行、超长指令字VLIW,显式并行指令计算EPIC、多核多线程、睿频加速技术、多级Cache及一致性问题,新型存储芯片EDRAM和SDRAM,智能存储器管理,多总线分级结构及典型的PCI和SCSI总线、USB及IEEE 1394和PCI-express串行总线,并行处理和集群系统及新一代计算机的发展动态等。通过对这些新技术的简单介绍,可以帮助学生了解计算机科学的最新技术和发展趋势。今后,我们准备3~5年更新一次,并增加新的内容,以适应计算机技术不断飞速发展的要求。

本教材在编写过程中,力求概念准确、深入浅出,并尽量多给出一些具体例子,体现计算思维的思想,以帮助学生学习与理解本书知识点。本教材还为任课教师免费提供电子课件,请登录华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn索取。

本教材第1,8,10章和6.4,6.5,7.4.7,7.4.8,7.4.9节由徐福培执笔;第2,7,9章由袁春风执笔,第3章由鲍培明执笔;第4,5章由李真执笔;第6章其余部分由王健执笔。全书由南京大学徐福培教授主持编写,并最后统稿、修改和定稿,以及完成本次修订工作。

由于时间仓促,加之作者水平有限,不当或错误之处在所难免,恳请读者批评指正。

编者

于南京大学