国内经典与主流教材(中文)
这些教材是国内高校使用最广泛的,体系完整,符合国内教学大纲,是考研和课程学习的首选。

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《计算机组成与设计:硬件/软件接口》
- 作者:[美] David A. Patterson, John L. Hennessy
- 中文版译者:胡伟武, 唐志敏 等
- 特点:这本书是全球最经典的计算机组成原理教材之一,通常被称为“Patterson & Hennessy”或“P&H”,中文版由国内顶尖专家翻译和审校,完美结合了国际视野和国内教学需求,它以MIPS架构为主线,从程序员的视角出发,深入浅出地讲解了计算机是如何工作的。强烈推荐作为首选教材。
- 最新版本:第五版(RISC-V版)和第四版(MIPS版)都非常经典。
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《计算机组成原理》
- 作者:唐朔飞
- 特点:国内使用范围最广、影响力最大的教材之一,被誉为“唐书”,内容覆盖全面,体系严谨,讲解细致,非常适合作为入门教材和考研复习资料,配套的习题和课件资源非常丰富。
- 注意可能略显陈旧,但对于建立扎实的理论基础非常有帮助。
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《计算机组成与体系结构》
- 作者:白中英
- 特点:同样是国内非常流行的教材,特别是其“考研辅导”系列非常有名,讲解风格独特,重点突出,配有大量例题和习题,对应试非常有帮助。
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《深入理解计算机系统》
(图片来源网络,侵删)- 作者:[美] Randal E. Bryant, David R. O'Hallaron
- 中文版译者:龚奕利, 贺莲 等
- 特点:这本书的定位是“从程序员的角度深入理解计算机系统”,它完美地连接了计算机底层硬件和上层软件,它不仅仅是组成原理,还涵盖了操作系统、编译器、链接等知识,对于想真正理解计算机工作全貌的程序员来说,是必读神书。虽然不完全等同于传统“组成原理”课程,但其硬件部分讲解得极为深刻。
国外经典教材(英文原版或影印版)
如果你想深入理解,或者进行学术研究,阅读英文原版教材是必不可少的。
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《Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface》
- 作者:David A. Patterson, John L. Hennessy
- 特点:全球标准教材,即上面提到的“P&H”,最新版使用RISC-V指令集,这是当前学术界和工业界最主流的开源指令集,更具现代性,书中包含大量实例和案例分析,理论与实践结合紧密。
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《Computer Systems: A Programmer's Perspective》
- 作者:Randal E. Bryant, David R. O'Hallaron
- 特点:即上面提到的CS:APP,它不是一本传统的“组成原理”教材,而是一本“系统”教材,但它对计算机硬件的讲解(如处理器架构、存储器层次结构、网络等)从程序员的视角出发,极其深刻和实用,配套的实验课程(Bomb Lab, Architecture Lab等)是世界闻名的。
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《Computer Architecture: A Quantitative Approach》
(图片来源网络,侵删)- 作者:John L. Hennessy, David A. Patterson
- 特点:这是“P&H”的进阶版,通常被称为“计算机体系结构”领域的“圣经”,它更侧重于高性能、并行和设计中的权衡分析,包含大量的性能公式和案例分析,适合有一定基础后,深入研究处理器设计、并行计算等方向。
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《Structured Computer Organization》
- 作者:Andrew S. Tanenbaum
- 特点:作者还写了著名的《操作系统设计与实现》,这本书结构清晰,采用自顶向下(从应用层到硬件层)和自底向上(从逻辑门到系统)相结合的方式讲解,非常适合建立分层和模块化的系统思维。
辅助读物与进阶资料
这些书籍可以帮助你从不同角度加深理解。
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《数字设计和计算机体系结构》
- 作者:[美] M. Morris Mano, David C. Kim
- 特点:如果你的数字电路基础比较薄弱,这本书是完美的衔接读物,它从逻辑门、组合电路、时序电路讲起,逐步构建到一个简单的MIPS处理器,帮助你完整地理解硬件是如何被设计和搭建出来的。
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《计算机组成与设计:硬件/软件接口(Verilog版)》
- 作者:[美] David A. Patterson, John L. Hennessy
- 特点:如果你对硬件实现感兴趣,这个版本使用Verilog HDL语言描述了书中的核心组件,是学习如何用硬件描述语言实现计算机结构的绝佳材料。
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《RISC-V Reader: The Architecture for the New Century》
- 作者:David A. Patterson, Andrew Waterman
- 特点:RISC-V架构的官方权威指南,如果你想深入了解RISC-V的设计哲学、指令集细节和各种扩展,这本书是必读的,很多新版P&H的内容都基于此。
在线资源与工具
理论学习与实践相结合是掌握计算机组成原理的关键。
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课程网站
- CMU 15-213: Introduction to Computer Systems:CS:APP课程的官方网站,包含所有讲义、实验作业和考试资料,是全世界计算机系学生的宝藏。
- Berkeley CS61C: Great Ideas in Computer Architecture:UC Berkeley的经典课程,使用RISC-V教学,资源非常丰富。
- Nand2Tetris:一门传奇的在线课程,带你从零开始,用与非门构建一台计算机,并为其编写一个操作系统和编译器,是理解计算机本质的绝佳实践。
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模拟器与工具
- Logisim:一个简单易用的数字逻辑电路模拟器,非常适合学习和验证组合逻辑、时序逻辑,以及构建简单的CPU模型。
- RARS (RISC-V Assembler and Runtime Simulator):一个开源的RISC-V模拟器,可以让你汇编和运行RISC-V汇编程序,观察寄存器和内存的变化,是学习指令集和汇编语言的利器。
- Verilator / Icarus Verilog:开源的Verilog仿真器,如果你用Verilog HDL设计硬件,可以用它们来仿真和验证你的设计。
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文档与标准
- RISC-V官方规范:学习任何架构,阅读其官方规范都是最权威的方式,RISC-V的文档非常清晰和开放。
学习建议
- 主线学习:选择一本主流教材(如唐朔飞的《计算机组成原理》或P&H的《计算机组成与设计》)作为主线,系统学习。
- 辅助理解:以《深入理解计算机系统》作为辅助,建立软硬件贯通的视野。
- 动手实践:使用Logisim搭建一个简单的ALU或CPU datapath;使用RARS编写并运行一些汇编小程序;如果精力允许,尝试完成Nand2Tetris的项目。
- 阅读英文:在有一定基础后,尝试阅读P&H的原版教材,你会发现很多中文版中难以理解的细节在英文原版中解释得更清晰。
- 追根溯源:对某个概念(如Cache、流水线)感兴趣时,可以去查阅相关的学术论文或经典文献,了解其历史和发展。
希望这份清单能对你的学习之路有所帮助!
