计算机系统理论的教科书

赵星秋

现在，计算机的书籍不可以说不多，也不可以说不繁杂，这种情况使很多想系统学习计算机的人，在庞杂的计算机书堆中，不知怎样理出个头绪。清华大学出版社出版的《计算机原理教程》书，可以帮助人们系统地进入计算机的知识世界，使决心系统地学习的人少走弯路。

《计算机原理教程》是一本以理论计算机为对象的系统讲述计算机基础理论和方法的教材，内容主要包括计算机产生发展的基础理论、计算机运算器、存储器、指令系统、控制器、总线结构、输入输出设备、输入输出接口、DMA、通道处理机、汇编程序设计、操作系统等原理和基本设计方法，这些都是学习计算机软硬件必须了解和掌握的基础知识。该书是作者20余年计算机教学和科研经验的总结，是一本系统学习计算机理论和方法的入门书。

该书独具特色地解析了软件程序设计的顺序、分支、循环、子程序调用、中断等程序结构对硬件的依赖关系，系统地讲述了指令的一般设计方法，详细讲解了DMA、通道等部件计算机和相关指令的设计，将程序设计结构、程序执行和计算机组成结构紧密地结合在一起，有机地揭示了计算机软件与硬件的相互关系，特别强调“硬件是软件的基础，软件是硬件的完善与发展”的思想。

书中介绍的计算机的记数原理、信息存储原理、限位数运算原理、总线结构的数据传输原理、计算机控制原理、指令与程序设计原理、主机与外设信息交换原理、软件与操作系统原理、多处理机系统与网络计算机系统发展原理等，不仅是计算机专业人员必须掌握的，也是计算机文化的重要组成部分。

该书与其他同类教材相比，结构清晰，内容更加系统连贯，没有知识瑕点。书中用理论模型计算机作为剖析的目标，知识性和理论性较强，方便深入浅出地阐述。由于理论计算机没有实际计算机那些应用上的复杂问题，因而全书内容系统，结构相对简单，直击目标，更易于学习内容的把握。书中对计算机各个部件的论述都给出了逻辑原理图，这些原理图都可以直接成为实际计算机设计的设计图。通过原理图的设计，不仅能够简单直观地讲解计算机的理论，而且也实际培养了读者的计算机设计能力。

将计算机硬件和软件紧密配合讲解计算机，也是《计算机原理教程》的一个特色。书中将硬件发展和软件的需求联系起来，以十分简单的形式给出键盘管理程序和设备驱动程序的设计实例，这种将软硬件有机地结合在一起的处理方法，贯穿全书。这种处理手法使读者更容易理解软件和硬件不可分割的关系，让读者真实地感受到软件对硬件所起的作用，从而进一步加深对计算机基本概念的理解。

《计算机原理教程》虽然是一本教材，但所阐述的内容，许多都具有一定的理论价值。例如对补码制的理解，对虚拟存储空间和操作系统管程的解释等都有更深的内涵。特别是对书中所述计算机启动运行的全过程的描述，为读者揭示了计算机的整体工作过程，为将来进行深入地学习和全面地理解计算机创造了条件。

该书也兼顾到计算机汇编语言程序设计、编译方法和系统程序设计等内容，在讲述硬件的同时，介绍软件的方法，这不仅使内容更加完整，而且也为读者专修这些课程奠定了必要的基础。

《计算机原理教程》还有一个突出的特点，那就是计算机知识引入起点不高，内容系统连贯，具有高中以上文化水平的读者，都可以看懂学会书中的内容，跟随作者设计的步伐，逐渐进入计算机系统的领域。该教材可以作为计算机系统知识学习的第一门课。

配合计算机原理课程，作者还编写了《计算机原理教程习题解答与教学参考》，供教学和学习选用。读者若深入学习计算机设计，可学习《基于QutartusII的计算机核心设计》教材，它可给计算机原理内容更实际的支持，《计算机原理教程》的许多设计，都可以直接成为计算机设计的实例。

《计算机原理教程》不仅适用于本科计算机专业，也适合于本科计算机应用专业。书中带“*”的内容有一定的难度，非计算机专业可以选讲，而且这样处理的结果，不影响全书的完整性和内容的基础作用。

系统、全面、精干地阐述计算机系统知识，《计算机原理教程》进行了有益地探索。据使用过该教材的教师反映，全书内容系统，全面，衔接自然合理；只是第四章第一节，虽然能更深入地挖掘计算机指令与控制器的设计思想，但失去了全书的精炼特色。使用中可以考虑直接进入第二节，或者使用《计算机原理教程习题解答与教学参考》提供的输入输出计算机的内容。

《计算机原理教程》的作者将20余年的计算机系统知识的教学内容写成讲义，并且授课多年，受到学生和老师的高水平评价。因此计算机原理教程是一本值得推荐的教材。