《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》共分為8章，以馮·諾依曼計算機模型作為教學(xué)起點。第1章介紹計算機的系統(tǒng)組成，包括物理組成和邏輯組成。第2章介紹計算機系統(tǒng)的運算功能，包括算術(shù)運算與邏輯運算。第3章介紹CPU的功能及組成，剖析了Intel 80x86、Pentium系列及Core系列微處理器的體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，解析了8086/8088的編程結(jié)構(gòu)、引腳信號與功能、系統(tǒng)工作模式、存儲器與I/O組織以及系統(tǒng)的時序操作。第4章介紹處理器的指令系統(tǒng)及匯編程序，講解了RISC和CISC兩大指令集的派系、常用匯編指令及基本匯編程序設(shè)計方法。第5章介紹計算機系統(tǒng)中的存儲器，按存儲器的分級管理模式分別介紹半導(dǎo)體主存儲器、高速緩沖存儲器、虛擬存儲器，并介紹了新的內(nèi)存技術(shù)及外存技術(shù)的發(fā)展。第6章介紹計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送，包括輸入/輸出接口、數(shù)據(jù)傳送方式，并詳細(xì)介紹了計算機系統(tǒng)中的中斷技術(shù)及中斷控制器8259A。第7章介紹計算機系統(tǒng)中的定時計數(shù)裝置8253，以及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作模式和其在計算機系統(tǒng)中的應(yīng)用。第8章介紹接口芯片，講解了各種接口技術(shù)及常用接口芯片。 通過對《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生從計算機的組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度，完整分析和說明計算機的工作過程，并編寫出更加高效的程序，為分析、設(shè)計、開發(fā)和使用計算機系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》是面向理工科非電專業(yè)開設(shè)的一門計算機公共基礎(chǔ)課程的配套教材，也是中國大學(xué)MOOC平臺上*精品在線開放課程計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)的配套教材,配套資源包括教學(xué)視頻、PPT、教學(xué)實驗案例及習(xí)題等。
前 言
《計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)》是面向理工科非電專業(yè)開設(shè)的一門計算機公共基礎(chǔ)課程的配套教材，也是中國大學(xué)MOOC平臺上國家級精品在線開放課程計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)的配套教材，主要討論單機系統(tǒng)范圍內(nèi)計算機各部件的組成及其內(nèi)部工作機制。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將了解計算機各大部件的工作原理、組成方法以及相互關(guān)系，掌握計算機系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)概念，熟悉典型的計算機結(jié)構(gòu)，理解硬件與軟件直接的接口界面，最終建立起計算機系統(tǒng)的整機概念，為后續(xù)的學(xué)習(xí)提供硬件方面的基礎(chǔ)知識。
本書定位準(zhǔn)確、內(nèi)容先進(jìn)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、特色突出，條理清晰、實用性強，選材精練、篇幅適中。
本書由柳秀梅副教授擔(dān)任主編，徐彬、張昱、張恩德、李封、焦明海擔(dān)任副主編。其中，第1、2章由李封編寫，第3章由徐彬編寫，第4章由張昱編寫，第5、7章由柳秀梅編寫，第6章由焦明海編寫，第8章由張恩德編寫。柳秀梅、張恩德負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿。在此對參與編寫及出版的各位老師表示深切謝意。
本書為立體化教材，提供配套教學(xué)視頻、PPT、教學(xué)實驗案例及習(xí)題，請在中國大學(xué)MOOC平臺計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)(https://www.icourse163.org/course/NEU-1002125002)課程網(wǎng)站查看下載。由于編者水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請讀者給予指正。
編 者
目 錄
第1章 計算機系統(tǒng)組成 1
1.1 計算機的發(fā)展概況及應(yīng)用領(lǐng)域 1
1.1.1 計算機的發(fā)展歷史 1
1.1.2 CPU的發(fā)展與制造簡介 3
1.1.3 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 5
1.2 計算機系統(tǒng)的物理組成及特點 7
1.3 計算機系統(tǒng)的邏輯組成及特點 8
1.3.1 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 8
1.3.2 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu) 9
1.3.3 計算機系統(tǒng)的兩大功能
控制與運算 11
1.3.4 計算機程序的執(zhí)行過程 12
1.4 計算機系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 12
1.4.1 計算機的主要性能指標(biāo) 12
1.4.2 CPU的主要性能指標(biāo) 13
本章小結(jié) 15
復(fù)習(xí)思考題 15
第2章 計算機系統(tǒng)的運算功能 18
2.1 數(shù)值信息與文本信息的表示 18
2.1.1 計算機中常用的計數(shù)制 18
2.1.2 數(shù)值信息 21
2.1.3 文本信息 25
2.2 算術(shù)運算 28
2.2.1 進(jìn)借位 28
2.2.2 溢出 29
2.3 邏輯運算 31
2.4 運算的電路實現(xiàn) 33
2.4.1 門電路 33
2.4.2 典型邏輯器件 35
本章小結(jié) 41
復(fù)習(xí)思考題 41
第3章 中央處理器 43
3.1 CPU的功能和組成 43
3.1.1 CPU的功能 43
3.1.2 CPU的內(nèi)部組成 44
3.2 8086/8088的編程結(jié)構(gòu) 47
3.2.1 執(zhí)行單元 48
3.2.2 總線接口單元 49
3.3 Intel 80x86微處理器的演進(jìn)之路 51
3.3.1 80286微處理器 51
3.3.2 80386微處理器 52
3.3.3 80486微處理器 53
3.3.4 Intel Pentium系列微處理器 55
3.3.5 Core系列處理器 58
3.4 Itanium 64位微處理器 58
3.5 8086/8088的寄存器 59
3.6 8086/8088 CPU的引腳及其功能 63
3.6.1 8086/8088的引腳信號 63
3.6.2 8086/8088的最小模式 65
3.6.3 8086/8088的最大模式 69
3.7 8086/8088存儲器組織與I/O組織 73
3.7.1 8086/8088的存儲器組織 73
3.7.2 8086/8088的I/O組織 78
3.8 8086/8088的CPU時序 78
3.8.1 總線操作周期 78
3.8.2 總線讀操作周期 79
3.8.3 總線寫操作周期 82
3.8.4 空閑周期 84
3.8.5 中斷響應(yīng)周期 84
3.8.6 系統(tǒng)復(fù)位和啟動 85
本章小結(jié) 86
復(fù)習(xí)思考題 87
第4章 處理器的指令系統(tǒng)與匯編
程序 90
4.1 指令集的派系 90
4.2 機器語言、匯編語言與高級語言
指令 92
4.3 匯編指令 93
4.3.1 匯編指令格式 94
4.3.2 操作數(shù)尋址方式 95
4.3.3 常用指令介紹 99
4.4 匯編語言程序設(shè)計 116
4.4.1 偽指令 116
4.4.2 操作數(shù)的基本組成 126
4.4.3 基本的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 129
本章小結(jié) 133
復(fù)習(xí)思考題 133
第5章 計算機系統(tǒng)中的存儲器 135
5.1 概述 135
5.1.1 存儲器的分類 136
5.1.2 存儲器的主要性能指標(biāo) 137
5.1.3 存儲器的分層管理 138
5.2 半導(dǎo)體主存儲器 140
5.2.1 半導(dǎo)體主存儲器的組成
及單元結(jié)構(gòu) 140
5.2.2 存儲器的擴展 141
5.2.3 RAM和ROM 143
5.3 高速緩沖存儲器 147
5.4 虛擬存儲器 156
5.5 內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展 161
5.6 外存技術(shù)的發(fā)展 164
本章小結(jié) 169
復(fù)習(xí)思考題 169
第6章 計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送 172
6.1 輸入/輸出接口 172
6.1.1 輸入/輸出接口的概念
和基本功能 173
6.1.2 輸入/輸出端口及編址
方式 176
6.2 數(shù)據(jù)傳送方式 177
6.2.1 無條件傳送方式 177
6.2.2 軟件查詢傳送方式 178
6.2.3 中斷傳送方式 180
6.2.4 DMA傳送方式 183
6.2.5 I/O通道控制方式 185
6.3 數(shù)據(jù)傳送的物理通路總線 186
6.3.1 總線分類 187
6.3.2 三芯片結(jié)構(gòu)和雙芯片結(jié)構(gòu) 188
6.4 中斷技術(shù) 189
6.4.1 中斷的基本概念 189
6.4.2 中斷的工作過程 190
6.4.3 中斷優(yōu)先級及嵌套 192
6.4.4 8259A中斷控制器簡介 193
本章小結(jié) 202
復(fù)習(xí)思考題 202
第7章 可編程定時器/計數(shù)器8253 205
7.1 概述 205
7.1.1 定時/計數(shù)系統(tǒng) 205
7.1.2 定時/計數(shù)信號的產(chǎn)生
方法 206
7.2 可編程定時器/計數(shù)器的原理 207
7.2.1 可編程定時器/計數(shù)器內(nèi)部
結(jié)構(gòu) 207
7.2.2 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳
信號 208
7.2.3 8253的控制寄存器和控制
字格式 212
7.2.4 8253的初始化編程原則 213
7.3 8253的工作模式 215
7.4 8253的基本應(yīng)用 220
本章小結(jié) 224
復(fù)習(xí)思考題 224
第8章 接口芯片 226
8.1 常見外部接口 226
8.1.1 數(shù)字接口和模擬接口 226
8.1.2 串行接口與并行接口 228
8.1.3 物理標(biāo)準(zhǔn)接口 229
8.2 串行通信與串行接口芯片 230
8.2.1 串行通信 231
8.2.2 串行通信接口 237
8.2.3 串行接口芯片8251A 239
8.3 并行通信與并行接口芯片 255
8.3.1 并行通信和并行接口 255
8.3.2 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳
信號 257
8.3.3 8255A控制字 259
8.3.4 8255A的工作模式 262
8.3.5 8255A的應(yīng)用 273
8.4 模擬信號的輸入與輸出 279
8.4.1 概述 279
8.4.2 A/D轉(zhuǎn)換器 280
8.4.3 D/A轉(zhuǎn)換器 289
本章小結(jié) 297
復(fù)習(xí)思考題 297
參考文獻(xiàn)與鏈接 299
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