我國(guó)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，尤其是計(jì)算機(jī)工程專業(yè)，往往開(kāi)設(shè)多門(mén)與計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)相關(guān)的課程，一般包括“數(shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“微機(jī)原理與接口” 《技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》等。但其他計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)不需要全面深入的硬件技術(shù)知識(shí)，也沒(méi)有足夠的學(xué)時(shí)來(lái)開(kāi)發(fā)如此大量的教學(xué)內(nèi)容。本書(shū)以軟件工程專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，融合了上述硬件技術(shù)相關(guān)課程的基本內(nèi)容，通過(guò)軟件編程從技術(shù)應(yīng)用的角度介紹了計(jì)算機(jī)硬件組成和計(jì)算機(jī)工作原理。

在融合多門(mén)課程內(nèi)容和具體教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，需要解決很多教學(xué)問(wèn)題，這也形成了本書(shū)內(nèi)容的特點(diǎn)。

1.結(jié)合計(jì)算機(jī)組成原理及微機(jī)技術(shù)實(shí)例

傳統(tǒng)上，計(jì)算機(jī)組織原理是面向計(jì)算機(jī)科學(xué)的，主要介紹計(jì)算機(jī)硬件的結(jié)構(gòu)和工作原理。微機(jī)原理主要針對(duì)電子、通信等機(jī)電類專業(yè)，從應(yīng)用的角度介紹通用微機(jī)（簡(jiǎn)稱微機(jī)）的應(yīng)用技術(shù)。本書(shū)采用通過(guò)實(shí)例了解原理的基本思想，即以計(jì)算機(jī)組成原理為主體，結(jié)合微機(jī)（IA-32處理器和PC機(jī)）原理與實(shí)例相結(jié)合。這樣，一方面有利于學(xué)生掌握原理，避免重復(fù)學(xué)習(xí)；另一方面，使學(xué)生熟悉廣泛使用的通用微機(jī)系統(tǒng)，為應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.用C和匯編語(yǔ)言實(shí)踐貫穿邏輯的主要邏輯

本書(shū)雖然側(cè)重于計(jì)算機(jī)工作原理和硬件技術(shù)，但教學(xué)內(nèi)容采用C（或C++）高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)作為實(shí)踐環(huán)節(jié)。 C語(yǔ)言編程環(huán)境（DEVC）從第一章開(kāi)始介紹，第二章主要使用C語(yǔ)言編程來(lái)理解數(shù)據(jù)表示的原理，5、6章結(jié)合了C語(yǔ)言編譯器生成的匯編語(yǔ)言代碼和MASM匯編語(yǔ)言程序，相互比較，最終目的是讓學(xué)生掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。這允許本書(shū)的內(nèi)容從高級(jí)語(yǔ)言到低級(jí)語(yǔ)言，然后到計(jì)算機(jī)硬件，貫穿整個(gè)計(jì)算機(jī)層次結(jié)構(gòu)；它還使學(xué)生能夠自然地從軟件編程過(guò)渡到計(jì)算機(jī)硬件原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成、微機(jī)接口技術(shù)，以及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3. 軟件開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)應(yīng)用選型課程內(nèi)容

整合多門(mén)課程需要合理選擇內(nèi)容。本書(shū)的主要原則是：面向軟件開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)，不以設(shè)計(jì)處理器和硬件電路為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹硬件電路的工作原理和外部特性。例如計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要描述工作原理、微程序和硬連線特性，放棄算術(shù)單元、微程序和硬連線控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；注重基礎(chǔ)指令，突出匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)；只靠計(jì)數(shù)器體驗(yàn)接口技術(shù)，引入其他接口，引入指令流水線、指令級(jí)并行、數(shù)據(jù)級(jí)并行、線程級(jí)并行等先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)技術(shù)。具體教學(xué)內(nèi)容的選取采取去繁就簡(jiǎn)的基本思路。例如，數(shù)據(jù)編碼主要介紹定點(diǎn)整數(shù)格式、IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式，并沒(méi)有擴(kuò)展定點(diǎn)十進(jìn)制格式和非標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式的相關(guān)內(nèi)容。再比如，對(duì)于內(nèi)存芯片，解釋各種內(nèi)存芯片的特性，而不是內(nèi)部工作原理；闡明地址解碼的原理，而不是連接細(xì)節(jié)。

4. 補(bǔ)充數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識(shí)

對(duì)于硬件電路知識(shí)不足的同學(xué)，本書(shū)是對(duì)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識(shí)的補(bǔ)充。這使得沒(méi)有必要設(shè)置單獨(dú)的“數(shù)字邏輯”先決課程，數(shù)字邏輯只是本書(shū)的一章。教學(xué)內(nèi)容涉及基本概念和核心原理，包括：邏輯代數(shù)、門(mén)電路（包括三態(tài)門(mén)）、組合邏輯電路的編碼器、解碼器和加法器、時(shí)序邏輯電路的觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器、PLD和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA)。教學(xué)要求以理解為基礎(chǔ)，可滿足后續(xù)內(nèi)容需求。

5. 簡(jiǎn)單易懂的文風(fēng)，配以精美的插圖和文字

為了使抽象的計(jì)算機(jī)工作原理易于理解，本書(shū)力求使描述清晰準(zhǔn)確、通俗易懂，并盡量用圖表來(lái)提供直觀的解釋。重點(diǎn)內(nèi)容往往結(jié)合程序?qū)嵗?，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上實(shí)際體驗(yàn)問(wèn)題，激發(fā)探究興趣，然后回答問(wèn)題并詳細(xì)講解。每章后有大量習(xí)題，分為簡(jiǎn)答題、真假題、填空題兩種，使學(xué)生掌握基本概念和要點(diǎn)。他們通過(guò)課堂提問(wèn)和互動(dòng)的方式進(jìn)行，以促進(jìn)學(xué)生自學(xué)的理解；另一類包括問(wèn)答、計(jì)算、編程等應(yīng)用題，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)工作原理的理解和應(yīng)用能力。學(xué)生提交作業(yè)后，將在課堂上進(jìn)行解答。有些題目有一定難度，適合學(xué)生深入討論。

本書(shū)由錢(qián)小杰主編。感謝程南、石磊、關(guān)國(guó)立、張青、穆玲玲、姚俊亭等同事的幫助和華章公司的支持。限于水平，書(shū)中難免有不妥之處。歡迎各位師生交流指正（作者郵箱：）。

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2018 年 5 月