本节书摘来自华章出版社《计算机组成原理》一书中的第一部分， 作 者 Computer Organization and Architecture: Themes and Variations［英］艾伦·克莱门茨（Alan Clements） 著，沈 立 王苏峰 肖晓强 译， 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
第一部分
Computer Organization and Architecture: Themes and Variations
起 始 篇
本书将介绍支配所有数字计算机系统的基本原理，并讨论不同类型计算机之间的差异。本书的内容将覆盖整个计算机系统，而不是仅仅集中在CPU上而忽略存储器和输入/输出机制。
本书适合不同类型的读者。一部分读者可能刚开始接触计算机体系结构和硬件，而另一些读者可能已经学习了有关数字系统设计的先导课程，或是可能已经独立地阅读了一些相关的书籍资料。为了向所有读者提供同样的背景知识，本书将从构造一台通用计算机开始，首先提出一个简单的问题，然后分析需要使用哪些机制来解决这个问题。虽然这是一种非常传统的方法，但它却恰好说明，我们今天所用的计算机都是从解决问题的实际需求出发，很自然地发展而来的。我不是历史学家，但我认为计算机采用现有的结构是不可避免的，因为早在计算机时代之前很多年，我们今天所熟知的一些计算机的基本原理就已经被提出了。计算机时代之所以出现在20世纪，是因为当时的技术使得制造出可用的计算机成为可能。
本书分三部分，如下所示。
有多种方法可以设计处理器、存储系统、总线和接口。我们将介绍控制计算机工作的原理，并讨论工程师用来设计实际计算机的一些不同的方法。
下图列出了计算机系统体系结构所涉及的内容。图中描述了计算机系统的各个部件，从完成信息处理的CPU，到存储大量信息的磁盘驱动器（包括笔式驱动器和固态盘），以及传递数据的总线（信息高速公路）。计算机系统还包括键盘、鼠标、显示器、打印机（个人计算机内）、数码相机或GPS接收器（手机或导航设备中）等输入/输出设备。计算机体系结构课程通常没有足够的学时介绍这些从简单的机电鼠标到极为复杂的GPS接收器的多种多样的外部设备。
术语中央处理单元（CPU）指计算机系统中负责从存储器中读指令并执行指令的部分。今天，它在很大程度上等价于微处理器。图中很多计算机系统的组件，本书都会用专门的一章或多章介绍。
计算机体系结构领域的学生也应该了解影响计算机设计的各种因素（如上图右侧所示）。例如，性能与计算机运行速度有关。同样，我们还对异常处理感兴趣，它是允许计算机响应外部事件的机制，例如移动鼠标或按下一个按键。功耗是当前计算的关键因素，因为它必须尽可能小。为了避免处理器因过热而损坏，高性能计算机必须降低功耗，而为了延长电池寿命，便携系统也必须减少功耗。
