微機原理與接口技術

前言

時光更迭，歷史嬗變，時至今日，計算機技術一如既往飛速發(fā)展，進入“十一五”，我國科技、經(jīng)濟和社會發(fā)展對高等學校計算機基礎教育提出了更高、更新的要求。社會信息化不斷向縱深發(fā)展，各行各業(yè)的信息化進程不斷加速。用人單位對大學畢業(yè)生的計算機能力要求有增無減，社會的信息化對大學生的信息素質也提出了更高的要求。高等學校中的“微型計算機原理與接口技術”課程的教學也需要不斷更新教學理念，深化教學改革，提高教學質量。本教材是在原有“高等教育百本精品教材”——“微型計算機（Pentium系列）與接口技術”的基礎上修訂而成。本教材是根據(jù)IT時代需求，緊貼教材名稱“微機原理與接口技術”而編寫的一本通用教材。全書圍繞微機原理和接口技術這兩個核心來組織內(nèi)容。編者以科學發(fā)展觀審視“微型計算機原理與接口技術”教學內(nèi)容，力求使第2版教材的特點突出，教學內(nèi)容更加全面，知識結構更加合理，內(nèi)容更加先進、實用，更加適應新形勢下高等院校對微型計算機與接口知識的需求，以適應眾多不同層次、不同類型、不同專業(yè)院校的需要。使這本教材能夠最大限度地發(fā)揮各取所需、各取所用之作用。各院?？梢愿鶕?jù)自身的情況和需求，教師可根據(jù)學時情況靈活掌握，對本教材內(nèi)容或刪繁就簡、因地制宜、有選擇地精講其中的部分內(nèi)容，以適應自己學校的實際情況；或講授全部內(nèi)容，都不失為因地制宜、靈活使用。

內(nèi)容概要

　　《微機原理與接口技術（第2版）》是以微機原理、接口技術、微機最新技術這3個核心內(nèi)容來組織教學內(nèi)容的。其中，微機原理是以微機技術的發(fā)展為主軸線，注意結合目前我國的教學態(tài)勢，采用了大家非常熟悉的傳統(tǒng)的16位的8086，與技術先進的32位的Penfium進行對比、對照的描述方法，對微機原理進行分析、解剖，以及微機技術的發(fā)展給微機領域帶來的新技術、新知識、新理念；輔以對尋址方式和指令系統(tǒng)內(nèi)容的描述，使讀者對微機硬件的操作過程有一個全面細致的認識，對微機的發(fā)展趨勢有一個全面了解?！　”窘滩膶δ壳拔C領域內(nèi)采用的先進的總線技術、串行接口技術、并行接口技術，以應用為目的進行了比較深入的描述?！　”窘滩淖詈笥猛鈬酒M、高檔Pentium的64位技術、雙核技術等最新教學內(nèi)容，將讀者帶入微機領域內(nèi)一個嶄新的境界?！　”窘滩姆从沉宋C領域內(nèi)最新的微機原理知識和最先進的微機接口技術，內(nèi)容豐富、系統(tǒng)，不同層次、不同類型的高等院校皆可采用。　　本教材既有教學內(nèi)容的基礎性、知識性、先進性、系統(tǒng)性的特點，又切實注意到學生的認知習慣和教師的教學習慣。在教學內(nèi)容的安排上由淺入深、循序漸進?！　”窘滩膬?nèi)容通俗、簡潔、實用，所需學時可靈活掌握，可作為各普通高等學校計算機類、電氣信息類、機電類本科生及相關專業(yè)專科生、各種成人教育用書。

作者簡介

艾德才，天津大學計算機科學與技術學院教授，1970年畢業(yè)于天津大學。曾任教育部高等學校工科計算機課程教學指導委員會委員，從事計算機教學和科研工作30多年，具有豐富的計算機教學經(jīng)驗；編著出版計算機技術類著作30余種，其中有“面向21世紀課程教材”、“普通高等教育‘十五’國家級規(guī)劃教材”、“普通高等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”，已經(jīng)連續(xù)3次獲得國家級規(guī)劃教材的稱號。所編著的微型計算機技術、微型計算機原理與接口技術、微機接口技術、計算機硬件技術基礎方面的教材，因其內(nèi)容先進、結構清晰、敘述流暢、適合教學，成為眾多高校廣泛使用的教材。

書籍目錄

第1章 微型計算機系統(tǒng)概論1.1 微型計算機的發(fā)展1.2 微型計算機與微處理器1.3 微型計算機的分類1.3.1 按使用情況和用途分類1.3.2 按組成結構分類1.3.3 按指令系統(tǒng)分類1.4 微型計算機硬件系統(tǒng)組成1.5 計算機系統(tǒng)的層次結構1.6 數(shù)據(jù)單位表示1.6.1 常用的術語1.6.2 表示存儲器容量的計量單位1.6.3 編址與尋址1.7 微型計算機的主要性能指標習題第2章 微處理器——CPU2.1 寄存器2.1.1 16位寄存器2.1.2 32位寄存器2.2 微處理器的組成原理2.2.1 16位微處理器的組成原理2.2.2 16位微處理器的不足2.2.3 32位微處理器的組成原理2.3 Pentium采用的新技術2.3.1 超標量執(zhí)行2.3.2 分支轉移預測技術2.3.3 流水線技術2.4 操作模式2.4.1 16位微處理器的操作模式2.4.2 32位微處理器的操作模式2.5 浮點部件2.5.1 浮點部件的體系結構2.5.2 浮點部件的流水線操作習題第3章 存儲管理3.1 存儲器系統(tǒng)3.2 半導體存儲器3.2.1 內(nèi)存儲器3.2.2 隨機存儲器3.2.3 只讀存儲器3.2.4 內(nèi)存條3.2.5 內(nèi)存儲器的主要性能指標3.3 16位微處理器的存儲管理3.3.1 分段存儲管理3.3.2 存儲管理的相關術語3.4 32位微處理器的存儲管理3.4.1 虛擬存儲技術3.4.2 分段存儲管理技術3.4.3 分頁存儲管理技術3.5 高速緩沖存儲器3.5.1 Cache簡介3.5.2 Cache的作用和有效性3.5.3 局部性原理3.5.4 Cache的數(shù)目和容量3.5.5 Pentium配備的Cache3.5.6 Cache的性能3.5.7 Cache的映射3.5.8 Cache的寫策略3.5.9 替換算法和替換規(guī)則習題第4章 尋址方式4.1 數(shù)據(jù)類型4.1.1 數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)的表示4.1.2 常用的數(shù)值類型和格式4.2 尋址方式4.2.1 立即操作數(shù)尋址4.2.2 寄存器操作數(shù)尋址4.2.3 存儲器操作數(shù)尋址4.2.4 有效地址計算習題第5章 指令系統(tǒng)5.1 指令格式5.2 指令系統(tǒng)概述5.2.1 傳送類指令5.2.2 算術運算指令5.2.3 邏輯運算指令5.2.4 控制轉移指令5.2.5 處理器控制指令5.2.6 輸入輸出指令5.2.7 新增加的指令習題第6章 中斷技術6.1 中斷的概念6.1.1 概述6.1.2 中斷系統(tǒng)6.2 異常與中斷6.2.1 中斷源的分類6.2.2 異常和中斷向量6.3 允許及禁止中斷6.4 中斷描述符表6.4.1 異常和中斷的優(yōu)先級6.4.2 中斷描述符表6.4.3 中斷描述符表內(nèi)描述符6.5 中斷任務和中斷過程6.5.1 中斷過程6.5.2 中斷任務6.6 中斷舉例習題第7章 總線技術7.1 總線7.1.1 總線的概念7.1.2 總線標準的4個特性7.1.3 總線的分類7.1.4 總線操作7.2 總線周期7.2.1 單傳送周期7.2.2 成組周期7.2.3 中斷確認周期7.2.4 專用總線周期7.3 EISA總線系統(tǒng)7.3.1 ISA總線7.3.2 EISA總線7.4 PCI局部總線7.4.1 PCI總線扮演的角色7.4.2 PCI局部總線的特性7.4.3 即插即用7.4.4 PCI標準化7.4.5 PCI的多路復用技術7.4.6 PCI總線配置的存儲器7.4.7 PCI的性能7.4.8 PCI橋7.4.9 PCI總線操作7.4.10 總線命令7.4.11 PCI上的數(shù)據(jù)傳送操作7.4.12 DMA和中斷7.4.13 仲裁7.4.14 PCI總線的BIOS7.4.15 PCI總線的接口7.4.16 PCI適配器7.4.17 PCI總線信號習題第8章 輸入輸出接口8.1 接口技術基礎8.1.1 接口概述8.1.2 I／O接口及接口的功能8.1.3 接口的組成8.1.4 接口類型8.1.5 端口操作及編址方式8.2 輸入輸出控制8.2.1 程序控制I／O方式8.2.2 中斷控制I／O方式8.2.3 DMAI／O控制方式習題第9章 串行接口9.1 串行接口基礎9.1.1 串行數(shù)據(jù)的傳送方式9.1.2 串行通信原理9.1.3 串行接口標準9.2 RS.2 32C接口9.2.1 RS.2 32C總線的主要特點9.2.2 RS.2 32C接口信號9.2.3 RS.2 32c接口的機械特性9.2.4 技術指標9.2.5 RS.2 32C的應用9.3 串行接口165509.3.1 16550功能及外特性9.3.2 16550的結構9.4 通用串行總線9.4.1 USB接口9.4.2 USB的特點9.4.3 常用的USB技術術語9.4.4 連接器9.4.5 USB的硬件結構9.4.6 USB與PCI總線9.4.7 USB數(shù)據(jù)通信結構9.4.8 USB數(shù)據(jù)信號9.4.9 USB命令9.4.10 USB系統(tǒng)的軟硬件9.4.11 USB協(xié)議9.4.12 USB傳輸過程9.4.13 windlOWS系統(tǒng)對USB的支持9.5 FireWire串行總線9.5.1 Firewire的特點9.5.2 FireWire的配置9.5.3 FireWire協(xié)議9.5.4 事務處理過程9.6 硬盤接口9.6.1 IDE接口9.6.2 SATA硬盤驅動器接口習題第10章 并行接口10.1 并行接口概述lO.1.1 并行接口的概念10.1.2 并行傳輸10.1.3 并行接口的作用10.1.4 并行接口的特點10.1.5 并行接口的功能10.1.6 并行接口的構成10.1.7 并行接口的操作10.1.8 并行打印機接口10.2 SCSI接口10.2.1 SCSI接口概述10.2.2 技術術語10.2.3 SCSI系統(tǒng)構成10.2.4 SCSI接口的特點10.2.5 SCSI接口的操作步驟10.2.6 SCSI接口的操作信號10.2.7 SCSI接口信息10.2.8 SCSI接口命令10.2.9 硬盤使用的SCSI接口10.3 打印機并行接口I髓E128410.3.1 從打印機的接口說起10.3.2 IEEE1284標準10.3.3 IEEE1284標準的5種操作模式10.3.4 IEEE1284接口連接部件習題第11章 常用輸入輸出設備及接口11.1 鍵盤及接口11.1.1 鍵盤的結構11.1.2 鍵盤的分類11.1.3 鍵盤接口11.1.4 鍵盤的工作原理11.1.5 使用鍵盤程序舉例11.2 鼠標器及接口11.2.1 鼠標的分類11.2.2 鼠標的接口11.2.3 鼠標的工作原理11.2.4 鼠標的主要性能指標11.3 顯示器及接口11.3.1 CRT顯示器11.3.2 LCD液晶顯示器11.3.3 顯示控制卡11.4 打印機及其接口技術11.4.1 針式打印機的基本工作原理11.4.2 激光打印機的基本工作原理11.4.3 噴墨打印機的基本工作原理11.4.4 打印機的接口11.4.5 打印機的主要性能指標習題第12章 模數(shù)及數(shù)模轉換12.1 D／A轉換器12.1.1 D／A轉換器的基本原理12.1.2 權電阻解碼網(wǎng)絡D／A轉換器12.1.3 T形電阻解碼網(wǎng)絡D／A轉換器12.1.4 D／A轉換器的主要技術指標12.2 A／D轉換器12.2.1 采樣保持器12.2.2 A／D轉換器的基本原理12.2.3 A／D轉換器的主要技術指標習題第13章 高檔微機技術13.1 高能奔騰—一PentiunPro13.2 多能奔騰一PentiumMMX13.3 二代奔騰—PentiumⅡ13.4 多能奔騰二代——PemiumⅢ13.5 PentjLum413.6 64位技術13.7 雙核技術13.7.1 什么是雙核處理器13.7.2 雙核技術的優(yōu)勢13.7.3 雙核微體系結構習題第14章 外圍芯片組14.1 外圍芯片組綜述14.1.1 外圍芯片組14.1.2 南橋芯片14.1.3 北橋芯片14.2 多功能外圍芯片組8244314.2.1 82443的主要特征14.2.2 體系結構概述14.2.3 系統(tǒng)地址映射14.2.4 主機接口功能14.2.5 存儲器接口14.2.6 AC，97音頻和調(diào)制解調(diào)控制器14.2.7 PCI接口14.2.8 DMA控制器14.2.9 定時器和實時時鐘RTC14.2.10 中斷控制器……參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．復雜指令系統(tǒng)計算機每一種微處理器的CPU都有屬于它自己的指令系統(tǒng)。CPLJ正是通過執(zhí)行一系列的特定的指令來實現(xiàn)應用程序的某種功能。像Intel x86系列，為了增加新的功能，就必須增加新的指令；另一方面，為了保持向上兼容，又必須保留原有的指令。每條指令又有若干個不同的操作字段，用來說明要操作的數(shù)據(jù)類型以及存放的位置（是在寄存器中還是在內(nèi)存儲器中）。這就意味著一個規(guī)模較大的指令系統(tǒng)和復雜的尋址技術。以這樣的微處理器為平臺的計算機系統(tǒng)就是復雜指令系統(tǒng)計算機（CISC）。為進一步提高操作系統(tǒng)的效率和微機的性能，又要在指令系統(tǒng)中增加更多的指令和功能更強的復雜指令；而且還要盡可能使指令系統(tǒng)與高級語言的語義相近，以便于編譯程序對高級語言的編譯和進一步地降低軟件成本。另外，為了使新的微機與它的前輩機在軟件上兼容，指令系統(tǒng)只能擴充，而不能刪減任何一條指令，這必然使得Intel系列微機的指令系統(tǒng)越來越復雜。例如，Pentium微處理器指令系統(tǒng)，不僅繼承了其前輩機的所有指令，而且又增加了Cache的指令和諸如8字節(jié)比較和交換等指令，指令數(shù)達300余條。CISC也有許多優(yōu)點，如指令經(jīng)編譯后生成的指令程序較小且執(zhí)行起來較快，節(jié)省硬件資源，像存取指令的次數(shù)少，占用較少的存儲器等。2．精簡指令系統(tǒng)計算機精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC）的核心思想是通過簡化指令來使計算機的結構更加簡單、合理，從而提高CPU的運算速度。解決途徑就是減少微處理器指令總數(shù)和減少指令操作的時鐘周期數(shù)。經(jīng)過當時的技術比較測試表明，處于同樣工藝水平的芯片，RISC的運行速度是CISC運行速度的3～5倍。

編輯推薦

《微機原理與接口技術(第2版)》特色：《微機原理與接口技術(第2版)》是在“面向21世紀課程教材”、“普通高等教育‘十五’國家級規(guī)劃教材”——《微型計算機（Penlium系列）原理與接口技術》的基礎上，按照“普通高等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”的要求組織編寫的。本教材延續(xù)了上一版教材基礎性、知識性、先進性、系統(tǒng)性的特點，在內(nèi)容按排上，較之前一版，有如下特點：更為通俗、簡捷和實用，反映了微機領域內(nèi)最新的微機原理知識和最先進的微機接口技術每章的開始都新添加了本章知識要點，使讀者對本章主要教學內(nèi)容、重點、難點了然于胸。較之前版，在接口內(nèi)容上進行了調(diào)整，增加了廣大用戶經(jīng)常使用的、具有實用值的知識內(nèi)容，使《微機原理與接口技術(第2版)》更為全面和實用。

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