計算機硬體技術基礎

計算機硬體技術基礎

本書以Pentium微型計算機為平台,全面介紹微型計算機的體系結構、工作原理和套用技術。主要內容包括微型計算機系統的基礎知識、微處理器、存儲器、中斷系統、輸入/輸出與接口技術、匯流排接口、常用外設和多媒體處理技術。本書作者多年從事計算機硬體課程的理論教學和實踐教學,從傳授知識和培養能力的目標出發,並結合本課程教學的特點、難點和要點,進行了課程體系、教學內容、教學方法和教學手段的研究,在此基礎上編寫的文字教材與多媒體CAI軟體、教學課件、習題答案庫、自測試題庫、教學儀器、實驗設計綜合配套,力求形成“理論、實驗、設計”三個過程相統一的立體化教學體系。

基本信息

內容提要

本書是專門面向高等學校非計算機的理工科各專業學生編寫的,較全面地介紹了計算機系統的組成和各部分的工作原理。本書從計算機套用的需要出發,以當今計算機世界占有主導地位的Intel系列計算機為主要平台,系統介紹計算機的硬體技術和套用基礎,包括計算機系統的概念、計算機的組成結構及原理、彙編語言程式設計初步知識、計算機的接口技術、外圍設備以及網路硬體技術基礎。

本書可作為普通高等學校非計算機專業的理工類各專業本科學生“計算機硬體技術基礎”課程的教材,也可作為成人高校的培訓教材和廣大科技工作者的自學參考書。

目錄

第1章計算機系統概述

1.1計算機系統的概念

1.1.1計算機系統的基本概念

1.1.2微型計算機系統的三個層次

1.2計算機系統的基本組成和工作原理

1.2.1馮·諾依曼結構

1.2.2計算機系統的基本組成

1.2.3計算機系統的基本工作原理

1.3計算機系統的發展和分類

1.3.1計算機系統的發展

1.3.2計算機的分類

1.4計算機的特點和主要技術指標

1.4.1計算機的特點

1.4.2計算機的主要技術指標

1.5計算機的套用領域

1.5.1科學計算

1.5.2數據處理

1.5.3過程控制

1.5.4計算機輔助系統

1.5.5計算機通信

習題1

第2章計算機系統的硬體組成

2.1CPU

2.1.1CPU的性能指標

2.1.2CPU的一般結構

2.1.3Intel8086微處理器

2.1.4IntelCPU的發展歷程

2.1.5當前計算機使用的CPU

2.1.664位CPU簡介

2.1.7CPU的降溫

2.2主機板

2.2.1主機板的類型和結構規範

2.2.2主機板上常見的部件

2.2.3主機板晶片組

2.2.4BIOS晶片

2.3記憶體儲器

2.3.1存儲晶片的分類

2.3.2記憶體條

2.3.3PC系列的記憶體空間分配

習題2

第3章指令系統

3.1機器指令的格式

3.1.1指令的含義

3.1.2指令格式

3.1.3指令操作碼的編碼格式

3.1.4指令字長度與機器字長的關係

3.2定址方式

3.2.1定址方式和有效地址的概念

3.2.2基本定址方式

3.3指令的種類

3.3.1數據傳送類指令

3.3.2算術邏輯運算類指令

3.3.3字元串處理指令

3.3.4輸入輸出指令

3.3.5特權指令和陷阱指令

3.3.6轉移指令

3.3.7子程式調用指令

3.3.8處理器控制指令

3.48086的定址方式

3.4.1立即數定址

3.4.2暫存器定址

3.4.3直接定址

3.4.4暫存器間接定址

3.58086的指令系統

3.5.18086指令系統的概況

3.5.28086指令系統

習題3

第4章存儲系統

第5章彙編語言程式設計

第6章計算機匯流排技術

第7章計算機與外設的數據傳輸

第8章外圍設備接口

第9章外圍設備

第10章計算機網路硬體

附錄習題參考答案

參考文獻

編輯推薦

《計算機硬體技術基礎(第三版)》被教育部評為“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”,是作者在《計算機硬體技術基礎(第二版·Pentium版)》(2003年3月出版)的基礎上,按照教育部對普通高等教育“十一五”國家級規劃教材的要求編寫而成的。

本教材既保留了《計算機硬體技術基礎(第二版·Pentium版)》教學內容的基礎性、知識性、先進性、系統性的特點,又切實注意到了我國學生的認知習慣和教師的教學習慣。在教學內容的安排上由淺入深、循序漸進,先從16位的微處理器介紹開始.使學生有一個完整的微處理器概念;然後再過渡到32位的微處理器,並且在過渡的過程中,儘可能地將16位的知識與32位的知識進行對比,然後進行延伸,最終平滑地進入32位微處理器領域。通過本書,學生會學到目前微機領域內的最先進的知識,知曉微機發展趨勢。

本教材在教學內容的選取上,儘量做到了通俗、簡捷、實用,而又兼顧到了內容的知識性、先進性和系統性。本教材可作為高等學校計算機及相關專業、電氣信息類、機電類或其他非計算機各專業本科生教學用書,也可作為各類大專、高職高專相關專業、各類成人教育教學用書。

文摘

插圖:

理想的計算機輸入設備應該是“會看”和“會聽”的,即能夠把人們用文字或語言所表達的問題直接送到計算機內部進行處理,但是現在這種理想的輸入設備還未大規模投入套用。目前常用的輸入設備是鍵盤、滑鼠器、數字掃瞄器以及模數轉換器等。它們的作用是把人們所熟悉的某種信息形式變換為機器內部所能接收和識別的二進制信息形式。

輸出設備的作用是把計算機處理的結果變換為人或其他機器設備所能接收和識別的信息形式。理想的輸出設備應該“會寫”和“會講”。“會寫”已經做到,如目前廣為使用的雷射印表機、繪圖儀等。這些設備不僅能輸出文字元號,而且還能畫圖。至於“會講”即輸出語言的設備,目前也有高級產品問世。

計算機的輸入輸出設備通常稱為外圍設備,簡稱外設。這些外圍設備有高速的也有低速的,有機電結構的,也有全電子式的。由於外設種類繁多且速度各異,因而它們不是直接地同高速工作的主機相連線,而是通過適配器部件與主機相聯繫。適配器的作用相當於一個轉換器,它可以保證外圍設備用計算機系統特性所要求的形式傳送或接收信息。

一個典型的計算機系統具有各種類型的外圍設備,因而有各種類型的適配器,它們使得被連線的外圍設備通過系統匯流排與主機進行聯繫,以便使主機和外圍設備並行協調地工作。

除了上述各部件外,計算機系統中還必須有匯流排。系統匯流排是構成計算機系統的骨架,是多個系統部件之間進行數據傳送的公共通路。藉助系統匯流排,計算機在各系統部件之間實現傳送地址、數據和控制信息的操作。

以上是我們對一台計算機硬體組成的概述,其目的在於使讀者對計算機的整體先有一個粗略的印象,為在講授後面各章時提供一些方便。

序言

“微型計算機原理”是高等學校理工類非計算機專業本科生的一門必修課程,但是由於微型機更新換代速度太快,因此以型號為背景所寫的教材往往使任課教師無所適從。存在的問題是:(1)教學內容缺乏基礎性和時代性;(2)技術細節較多,即使學生花費很多的時間和精力,也難以消化教學內容;(3)難以開展有效的實踐教學。在此情況下,進行課程改革的呼聲日益強烈。高等教育出版社《計算機硬體技術基礎》(立體化教材)一書,正是回響了這種呼聲而出版的。

作者認為,為了保持教學內容的基礎性和時代性,應當避免只講某種型號的處理機,一本好的《計算機硬體技術基礎》教材主要應具備:

(1)基礎性強,知識結構合理,為學生建立終生知識體系打下良好基礎;

(2)系統性強,知識模組彼此互動,使學生能清晰地建立計算機整機概念;

(3)時代性強,及時反映前沿方向,以適應計算機科學技術快速發展的需要;

(4)實踐性強,理論教學與實踐教學結合,注重學生的智力開發和能力培養;

(5)實用性強,有較廣的適應面,以適應學生在各類計算機上從事開發套用的需要;

(6)啟發性強,結合計算機科學技術的重大進展,培養學生的創新思維和創新意識。

本書作者多年從事計算機硬體課程的理論教學和實踐教學,從傳授知識和培養能力的目標出發,並結合本課程教學的特點、難點和要點,進行了課程體系、教學內容、教學方法和教學手段的研究,在此基礎上編寫的文字教材與多媒體CAI軟體、教學課件、習題答案庫、自測試題庫、教學儀器、實驗設計綜合配套,力求形成“理論、實驗、設計”三個過程相統一的立體化教學體系。本書理論教學建議安排64學時,實踐教學學時單獨安排。因學時所限,帶.的內容可以自學。

覃健誠、馮一兵、楊春武、陳楠、王莉、靳秀國、楊秦、張傑、祁之力、王軍德、於艷麗、劉俊榮、張振華、宗華麗、李嬌嬌、王曉梅、胡文發、李貞、王坤山、肖煒、崔洪浚、高明、常培、張果桃、趙玉霞、郝靜、吳璇、楊孟柯等參與了文字教材、CAI軟體、教學課件、習題答案庫、試題庫、教學儀器、實驗設計等的編寫和研製工作,限於版面,未能在封面上——署名。

本書由中國科學院院士、中國科學技術大學國家高性能計算中心主任陳國良教授主審。清華大學科教儀器廠李鴻儒教授為配套教學儀器的研製給予了大力幫助,在此,作者一併向他們表示衷心感謝。

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