微型計算機原理與結構

前言

計算機硬件的基本原理是高等學校計算機專業(yè)學生必須掌握的一門基礎知識。計算機硬件知識通常可劃分為以下幾個層次。(1)系統(tǒng)層：主要描述硬件系統(tǒng)的基本功能、結構和操作控制指令。(2)模塊層：主要描述硬件系統(tǒng)電路模塊的組成以及它們在計算機工作過程中的作用。(3)部件層：主要描述電路模塊中數(shù)字部件（如寄存器、運算電路、傳送門等）的功能與控制，以及它們之間的信息傳輸關系。(4)邏輯層：主要描述數(shù)字部件的邏輯構成和控制信號的邏輯關系。(5)電路層：主要描述實際電路的設計原理和實現(xiàn)方法。計算機硬件教學主要包括《微型計算機原理及應用》、《計算機組成原理》和《計算機工程》等傳統(tǒng)課程。其中，《微型計算機原理及應用》主要講述硬件前兩個層次的內(nèi)容；《計算機組成原理》主要講述硬件前4個層次的內(nèi)容；而《計算機工程》一般要涵蓋硬件所有層次的內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書共有11章，其中包括計算機“基礎”、“原理”和“結構”3部分內(nèi)容。在“原理”部分，通過一個充分簡化但功能完整的“模型計算機”，深入淺出地介紹了計算機的基本組成和_丁作原理。為了避免理論知識與實際內(nèi)容的脫節(jié)，在“結構”部分，本書以個人計算機為例，以“原理”部分的內(nèi)容為基礎，介紹了個人計算機的體系結構和主要設備的工作原理，使讀者既能深入地理解計算機硬件系統(tǒng)的工作原理，又能較全面地了解和掌握微型計算機的結構和技術。    本書可作為高職高專計算機專業(yè)或本科院校相關專業(yè)的計算機基礎課程教材，也可作為計算機愛好者的自學教材。本書的起點較低，只要具備中學物理知識和一定的程序設計基礎，就可以學習并掌握書中的內(nèi)容。

書籍目錄

第1章　二進制數(shù)與計算機  1.1　序言  1.2　二進制數(shù)    1.2.1  表示法    1.2.2　計算規(guī)則    1.2.3　二進制數(shù)與十進制數(shù)的轉換    1.2.4　八進制數(shù)和十六進制數(shù)  1.3　計算機組成    1.3.1  概述    1.3.2　存儲器    1.3.3　運算器    1.3.4　控制器    1.3.5　輸入/輸出設備  習題1第2章　數(shù)字電路基礎  2.1　邏輯量的基本運算  2.2　邏輯電路的實現(xiàn)    2.2.1  晶體管    2.2.2　邏輯門電路  2.3　邏輯代數(shù)    2.3.1　概述    2.3.2　基本公式    2.3.3　邏輯表達式化簡  2.4　常用數(shù)字電路    2.4.1　傳送門    2.4.2　加法器    2.4.3　多路選擇器    2.4.4　譯碼器    2.4.5　優(yōu)先權編碼器    2.4.6　觸發(fā)器與寄存器  習題2第3章　機器數(shù)與編碼  3.1　機器數(shù)    3.1.1　字和小數(shù)點    3.1.2　機器數(shù)表示法    3.1.3　負數(shù)補碼的真值    3.1.4　補碼加減運算    3.1.5　機器數(shù)的大小比較與移碼  3.2　計算機中常用數(shù)據(jù)類型    3.2.1　整數(shù)    3.2.2　實數(shù)  3.3　二進制編碼    3.3.1  十進制數(shù)字的二進制編碼    3.3.2　ASCII碼  習題3第4章　模型計算機  4.1　基本結構  4.2　存儲空間與堆棧  4.3　CPU組成    4.3.1　算術邏輯運算單元    4.3.2　標志寄存器    4.3.3　寄存器組    4.3.4　其他專用寄存器  4.4　指令系統(tǒng)    4.4.1　尋址方式    4.4.2　傳送類指令    4.4.3　操作類指令    4.4.4　程序控制類指令  習題4第5章　內(nèi)存儲器　5.1　概述　5.2　存儲芯片工作原理　……第6章　中央處理器第7章　輸入/輸出技術第8章　匯編語言程序設計基礎第9章　個人計算機體系結構第10章　微處理器第11章　外部設備附錄A　邏輯符號標準對照表附錄B　ASCII碼附錄C　模型計算機指令系統(tǒng)表附錄D　模型計算機指令周期表附錄E　Inter 486 16位空間常用指令表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 二進制數(shù)與計算機1.1 序言計算機是一種能夠自動進行高速數(shù)值運算和存儲的電子設備。它可以進行大量的數(shù)據(jù)運算處理工作和復雜的邏輯判斷工作，被廣泛應用于科研、生產(chǎn)、管理和國防等各個領域。最早的數(shù)字式計算工具是中國人在漢代發(fā)明的“算盤”。第一臺“機械式加法機”是法國數(shù)學家巴斯卡(Blaise Pascal)在1642年發(fā)明的。不論是算盤還是加法機，它們都有一個共同的特點，那就是運算過程中的每一步計算都需要人的干預。為了擺脫這種干預，1833年英國數(shù)學家巴貝奇(Babbage)首先提出了自動計算機器的概念，他指出，要使計算機器能自動進行工作，必須做到以下幾點：(1)預先將運算步驟和運算過程中所需的數(shù)據(jù)存儲起來；(2)機器能夠自己取出這些步驟和數(shù)據(jù)，并能根據(jù)這些步驟的要求完成相應的計算工作；(3)機器能夠通過簡單的判斷來決定下一步的工作。巴貝奇根據(jù)這一思想設計的“機械式分析機”已經(jīng)初步具備了現(xiàn)代電子計算機的基本特征。20世紀40年代，由于電子技術和工業(yè)的蓬勃發(fā)展以及二戰(zhàn)中軍事上的迫切需要，促進了計算機技術的發(fā)展。1946年，在美國陸軍部的主持下，由賓夕法尼亞大學的?？颂?J.P.Eckert)和莫西利(J.Mauchly)博士研制的世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC投入運行。這臺機器共用了17000多個電子管，占地167平方米，重達30噸。嚴格地說，這是一臺專用計算機，在設計上它還缺少現(xiàn)代通用計算機應具備的基本特征。在ENIAC研制的同時，美國科學家馮?諾伊曼(Von Neumann)與摩爾小組一起，也在研制一臺被認為是現(xiàn)代通用計算機原型的電子數(shù)字計算機EDVAC。在這臺計算機的研制過程中，諾伊曼等人在題為《關于電子計算機邏輯設計的初步討滄》報告中論述了“存儲程序”的重要設想，這一設想已成為現(xiàn)代通用計算機的工作基礎。

編輯推薦

《微型計算機原理與結構(第2版)》為克服傳統(tǒng)硬件課程的缺點，最大限度地減少初學者學習計算機硬件的困難而編寫的。

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