計(jì)算機(jī)原理

前言

　　本課程是中等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其任務(wù)是使學(xué)生掌握必要的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)，掌握微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)和各部件的工作原理，了解指令系統(tǒng)，了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的外圍設(shè)備的功能和使用方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和提高技能， 適應(yīng)職業(yè)變化及繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！　≡趯W(xué)習(xí)本課程前應(yīng)當(dāng)掌握一種面向用戶的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)字電路?！　”菊n程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件和軟件的基本知識(shí)，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用時(shí)序概念分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程，為本專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。　　為了適應(yīng)當(dāng)前中職教學(xué)所面臨的實(shí)際狀況，本教材十分重視內(nèi)容的取舍。對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容必須講透，可講可不講的堅(jiān)決舍棄；應(yīng)該了解的內(nèi)容，以講清楚為度?！　”窘滩目晒?5～75學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)使用，有些章節(jié)的內(nèi)容可根據(jù)不同的教學(xué)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩??！　”緯?shū)的修訂工作由王泰（第1、2章）、羅慧欣（第3章）、蔣從根（第4、5章）、王書(shū)增（第6章）、劉潔（第7章）共同承擔(dān)。天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院王書(shū)增擔(dān)任主編，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌全書(shū)內(nèi)容，并對(duì)第1、2章進(jìn)行了修改。　　本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了各參編院校的大力支持，在此表示由衷的感謝。

內(nèi)容概要

本書(shū)為中等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)技術(shù)類(lèi)各專(zhuān)業(yè)國(guó)家規(guī)劃教材，以教育部新頒布的《計(jì)算機(jī)原理》課程教學(xué)大綱為依據(jù)編寫(xiě)。本書(shū)以講解馮·諾依曼結(jié)構(gòu)為主線，以計(jì)算機(jī)基本原理為重點(diǎn)。其主要內(nèi)容是：數(shù)字設(shè)備中數(shù)與字符的表示方法，微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，指令及Intel 8088指令系統(tǒng)，存儲(chǔ)器組織，中斷系統(tǒng)及輸入／輸出接口技術(shù)和常見(jiàn)外部設(shè)備。    本書(shū)是由長(zhǎng)期從事一線教學(xué)的中、高職教師編寫(xiě)的，具有簡(jiǎn)單易懂，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。本書(shū)既可作為中職教材，也可供初學(xué)者使用。    為方便教學(xué)，本書(shū)還配有電子教學(xué)參考資料包(包括教學(xué)指南、電子教案和習(xí)題答案)，詳見(jiàn)前言。

書(shū)籍目錄

第1章  數(shù)字設(shè)備中數(shù)和字符的表示方法  1.1 微型計(jì)算機(jī)概述    1.1.1 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展    1.1.2 微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)    1.1.3 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用  1.2 數(shù)和數(shù)制    1.2.1 各種數(shù)制及其表示法    1.2.2 各種數(shù)制問(wèn)數(shù)的相互轉(zhuǎn)換    1.2.3 二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算    1.2.4 邏輯運(yùn)算  1.3 有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法及溢出問(wèn)題    1.3.1 有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法    1.3.2 有符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)的溢出問(wèn)題  1.4 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)    1.4.1 定點(diǎn)法    1.4.2 浮點(diǎn)法  1.5 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)    1.5.1 8421：BCD碼    1.5.2 BCD碼的運(yùn)算  1.6 ASCⅡ字符代碼  1.7 其他常用的編碼舉例  本章小結(jié)  習(xí)題1第2章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成  2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成    2.1.1 計(jì)算機(jī)的硬件組成    2.1.2 微型計(jì)算機(jī)的組成    2.1.3 單片機(jī)的組成  2.2 微處理器MPU    2.2.1 MPU的結(jié)構(gòu)-    2.2.2 運(yùn)算器    2.2.3 控制器    2.2.4 寄存器    2.2.5 指令系統(tǒng)  2.3 存儲(chǔ)器    2.3.1 存儲(chǔ)器的分類(lèi)    2.3.2 存儲(chǔ)器的地址信息    2.3.3 存儲(chǔ)器的組織和管理    2.3.4 各種尋址方式  2.4 常見(jiàn)I／O設(shè)備及I／O接口  本章小結(jié)  習(xí)題2第3章  中央處理器  3.1 中央處理器的功能及組成    3.1.1 什么是中央處理器    3.1.2 CPU的功能    3.1.3 CPU的組成  3.2 8088微處理器    3.2.1 8088的寄存器結(jié)構(gòu)    3.2.2 8088的功能結(jié)構(gòu)    3.2.3 8088 CPu引腳及其功能    3.2.4 8088的典型時(shí)序    3.2.5 綜合舉例  3.3 CPU的常用技術(shù)    3.3.1 與指令集有關(guān)的技術(shù)    3.3.2 與并行處理相關(guān)的技術(shù)  本章小結(jié)  習(xí)題3第4章  存儲(chǔ)系統(tǒng)  4.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器    4.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)    4.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)  4.2 存儲(chǔ)器與CPU的連接    4.2.1 存儲(chǔ)器與CPU連接時(shí)要考慮的問(wèn)題    4.2.2 存儲(chǔ)器中的片選譯碼    4.2.3 其他信號(hào)線的連接  4.3 8088系統(tǒng)的存儲(chǔ)器    4.3.1 8088系統(tǒng)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)    4.3.2 8088系統(tǒng)存儲(chǔ)器的具體分配  4.4 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù)    4.4.1 高速緩沖存儲(chǔ)器    4.4.2 虛擬存儲(chǔ)器  本章小結(jié)  習(xí)題4第5章  總線系統(tǒng)  5.1 總線的基本概念  5.2 總線分類(lèi)  5.3 信息傳送方式  5.4 總線的仲裁    5.4.1 串行總線仲裁方式    5.4.2 并行總線仲裁方式    5.4.3 計(jì)數(shù)器仲裁方式  5.5 總線通信協(xié)議    5.5.1 讀存儲(chǔ)器總線周期    5.5.2 寫(xiě)存儲(chǔ)器總線周期    5.5.3 讀I／O口總線周期    5.5.4 寫(xiě)I／O口總線周期  5.6 總線標(biāo)準(zhǔn)化  5.7 常用的總線標(biāo)準(zhǔn)    5.7.1 ISA總線    5.7.2 IEEE 488總線    5.7.3 EISA總線    5.7.4 PCI局部總線    5.7.5 MultiBus總線    5.7.6 AGP總線  本章小結(jié)  習(xí)題5第6章  輸入／輸出系統(tǒng)  6.1 概述    6.1.1 I／O接口的基本功能和結(jié)構(gòu)    6.1.2 I／O接口的端口地址及譯碼  6.2 I／O控制方式    6.2.1 程序控制方式    6.2.2 中斷控制方式    6.2.3 直接存儲(chǔ)器存取方式  6.3 串行通信    6.3.1 串行通信基本概念    6.3.2 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)    6.3.3 通用串行總線(USB)  6.4 可編程串行通信接口電路    6.4.1 概述    6.4.2 825lA可編程串行通信接口  6.5 并行通信    6.5.1 簡(jiǎn)單的并行輸入與輸出接口    6.5.2 并行通信接口8255A  本章小結(jié)  習(xí)題6第7章  外部設(shè)備  7.1 常用輸入設(shè)備    7.1.1 鍵盤(pán)    7.1.2 鼠標(biāo)  7.2 常用輸出設(shè)備    7.2.1 顯示設(shè)備    7.2.2 LCD顯示設(shè)備    7.2.3 打印機(jī)  7.3 外部存儲(chǔ)設(shè)備    7.3.1 磁表面存儲(chǔ)原理    7.3.2 硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器    7.3.3 光盤(pán)存儲(chǔ)器    7.3.4 固態(tài)盤(pán)存儲(chǔ)器  7.4 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備    7.4.1 串行通信接口與MODEM的連接    7.4.2 ADSL  本章小結(jié)  習(xí)題7附錄A ASCⅡ字符表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　除了國(guó)防及尖端科學(xué)技術(shù)以外，計(jì)算機(jī)在其他學(xué)科和工程設(shè)計(jì)方面，諸如數(shù)學(xué)、力學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)分析、石油勘探、橋梁設(shè)計(jì)、建筑及土木工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，也得到廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了各門(mén)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?！　∮行┫到y(tǒng)，要求計(jì)算機(jī)處理所得的結(jié)果立即反過(guò)來(lái)作用或影響正在被處理的事物本身。例如，在控制導(dǎo)彈飛行的系統(tǒng)中，通過(guò)不斷測(cè)量導(dǎo)彈飛行的參數(shù)（包括飛行環(huán)境），并及時(shí)做出反應(yīng)，以不斷地修正導(dǎo)彈飛行的姿態(tài)與軌道，這樣的系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)?！　】茖W(xué)計(jì)算的特點(diǎn)是計(jì)算量大和數(shù)值變化范圍大?！　?.信息處理和事務(wù)管理　　在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量信息的處理是進(jìn)入信息時(shí)代的必然要求。微型計(jì)算機(jī)配上數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件以后，可以很靈活地對(duì)各種信息按不同的要求進(jìn)行分類(lèi)、檢索、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和打印，加上一些專(zhuān)用部件（如傳感器）以后，還可以處理光、熱、力和聲音等物理信號(hào)。　　3.過(guò)程控制　　過(guò)程控制是微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用最多，也是最有效的方面之一?，F(xiàn)在，制造工業(yè)和日用品生產(chǎn)廠家中都可見(jiàn)到微型計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線。微型計(jì)算機(jī)在這些部門(mén)的應(yīng)用為生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的迅速提高開(kāi)辟了廣闊的前景?！?.儀器、儀表控制　在許多儀器、儀表中，已經(jīng)用微處理器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械部件或分立的電子部件，這使產(chǎn)品降低了價(jià)格，而可靠性和功能卻得到了提高。此外，微處理器的應(yīng)用還導(dǎo)致了一些原來(lái)沒(méi)有的新儀器的誕生。在實(shí)驗(yàn)室里，出現(xiàn)了用微處理器控制的示波器——邏輯分析儀，它使電子工程技術(shù)人員能夠用以前不可能采用的辦法同時(shí)觀察許多信號(hào)的波形和相互之間的時(shí)序關(guān)系。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，出現(xiàn)了用微處理器作為核心控制部件的CT掃描儀和超聲波掃描儀，增加了疾病的診斷手段?！　?.家用電器和民用產(chǎn)品控制　　由微處理器控制的洗衣機(jī)、電冰箱，現(xiàn)在已經(jīng)是很普通的民用電器了。此外，微處理器控制的自動(dòng)報(bào)時(shí)、自動(dòng)調(diào)溫及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)也已經(jīng)進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家的家庭。還有，裝有微處理器的娛樂(lè)產(chǎn)品往往將智能功能融于娛樂(lè)中；以微處理器為核心的盲人閱讀器則能自動(dòng)掃描文本，并讀出文本的內(nèi)容，從而為盲人帶來(lái)福音。確切地講，微處理器在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用所受到的主要限制不是技術(shù)問(wèn)題，而是創(chuàng)造力和技巧上的問(wèn)題。　　當(dāng)前，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)正往兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是高性能、高價(jià)格的方向，從這方面不斷取得的成就可能使微型計(jì)算機(jī)代替價(jià)格昂貴、功能優(yōu)越的巨型機(jī)；另一個(gè)是價(jià)格低廉、功能專(zhuān)一的方向，這方面的發(fā)展使微型計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)領(lǐng)域、服務(wù)部門(mén)和日常生活中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

編輯推薦

　　本課程是中等職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其任務(wù)是使學(xué)生掌握必要的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)，掌握微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)和各部件的工作原理，了解指令系統(tǒng)，了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的外圍設(shè)備的功能和使用方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和提高技能，適應(yīng)職業(yè)變化及繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！　≡趯W(xué)習(xí)本課程前應(yīng)當(dāng)掌握一種面向用戶的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)字電路?！　”菊n程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件和軟件的基本知識(shí)，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用時(shí)序概念分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程，為本專(zhuān)業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！　榱诉m應(yīng)當(dāng)前中職教學(xué)所面臨的實(shí)際狀況，本教材十分重視內(nèi)容的取舍。對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容必須講透，可講可不講的堅(jiān)決舍棄；應(yīng)該了解的內(nèi)容，以講清楚為度。

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