微型計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)

前言

計(jì)算機(jī)硬件的基本原理是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門基礎(chǔ)知識(shí)。計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)通?？蓜澐譃橐韵聨讉€(gè)層次。(1)系統(tǒng)層：主要描述硬件系統(tǒng)的基本功能、結(jié)構(gòu)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?cè)谟?jì)算機(jī)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(yùn)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(guān)系。(4)邏輯層：主要描述數(shù)字部件的邏輯構(gòu)成和控制信號(hào)的邏輯關(guān)系。(5)電路層：主要描述實(shí)際電路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)主要包括《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》、《計(jì)算機(jī)組成原理》和《計(jì)算機(jī)工程》等傳統(tǒng)課程。其中，《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》主要講述硬件前兩個(gè)層次的內(nèi)容；《計(jì)算機(jī)組成原理》主要講述硬件前4個(gè)層次的內(nèi)容；而《計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)“基礎(chǔ)”、“原理”和“結(jié)構(gòu)”3部分內(nèi)容。在“原理”部分，通過一個(gè)充分簡(jiǎn)化但功能完整的“模型計(jì)算機(jī)”，深入淺出地介紹了計(jì)算機(jī)的基本組成和_丁作原理。為了避免理論知識(shí)與實(shí)際內(nèi)容的脫節(jié)，在“結(jié)構(gòu)”部分，本書以個(gè)人計(jì)算機(jī)為例，以“原理”部分的內(nèi)容為基礎(chǔ)，介紹了個(gè)人計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和主要設(shè)備的工作原理，使讀者既能深入地理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的工作原理，又能較全面地了解和掌握微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)。    本書可作為高職高專計(jì)算機(jī)專業(yè)或本科院校相關(guān)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，也可作為計(jì)算機(jī)愛好者的自學(xué)教材。本書的起點(diǎn)較低，只要具備中學(xué)物理知識(shí)和一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，就可以學(xué)習(xí)并掌握書中的內(nèi)容。

書籍目錄

第1章　二進(jìn)制數(shù)與計(jì)算機(jī)  1.1　序言  1.2　二進(jìn)制數(shù)    1.2.1  表示法    1.2.2　計(jì)算規(guī)則    1.2.3　二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換    1.2.4　八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)  1.3　計(jì)算機(jī)組成    1.3.1  概述    1.3.2　存儲(chǔ)器    1.3.3　運(yùn)算器    1.3.4　控制器    1.3.5　輸入/輸出設(shè)備  習(xí)題1第2章　數(shù)字電路基礎(chǔ)  2.1　邏輯量的基本運(yùn)算  2.2　邏輯電路的實(shí)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(dá)式化簡(jiǎn)  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(quán)編碼器    2.4.6　觸發(fā)器與寄存器  習(xí)題2第3章　機(jī)器數(shù)與編碼  3.1　機(jī)器數(shù)    3.1.1　字和小數(shù)點(diǎn)    3.1.2　機(jī)器數(shù)表示法    3.1.3　負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的真值    3.1.4　補(bǔ)碼加減運(yùn)算    3.1.5　機(jī)器數(shù)的大小比較與移碼  3.2　計(jì)算機(jī)中常用數(shù)據(jù)類型    3.2.1　整數(shù)    3.2.2　實(shí)數(shù)  3.3　二進(jìn)制編碼    3.3.1  十進(jìn)制數(shù)字的二進(jìn)制編碼    3.3.2　ASCII碼  習(xí)題3第4章　模型計(jì)算機(jī)  4.1　基本結(jié)構(gòu)  4.2　存儲(chǔ)空間與堆棧  4.3　CPU組成    4.3.1　算術(shù)邏輯運(yùn)算單元    4.3.2　標(biāo)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(xí)題4第5章　內(nèi)存儲(chǔ)器　5.1　概述　5.2　存儲(chǔ)芯片工作原理　……第6章　中央處理器第7章　輸入/輸出技術(shù)第8章　匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第9章　個(gè)人計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)第10章　微處理器第11章　外部設(shè)備附錄A　邏輯符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表附錄B　ASCII碼附錄C　模型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)表附錄D　模型計(jì)算機(jī)指令周期表附錄E　Inter 486 16位空間常用指令表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 二進(jìn)制數(shù)與計(jì)算機(jī)1.1 序言計(jì)算機(jī)是一種能夠自動(dòng)進(jìn)行高速數(shù)值運(yùn)算和存儲(chǔ)的電子設(shè)備。它可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理工作和復(fù)雜的邏輯判斷工作，被廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)、管理和國防等各個(gè)領(lǐng)域。最早的數(shù)字式計(jì)算工具是中國人在漢代發(fā)明的“算盤”。第一臺(tái)“機(jī)械式加法機(jī)”是法國數(shù)學(xué)家巴斯卡(Blaise Pascal)在1642年發(fā)明的。不論是算盤還是加法機(jī)，它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是運(yùn)算過程中的每一步計(jì)算都需要人的干預(yù)。為了擺脫這種干預(yù)，1833年英國數(shù)學(xué)家巴貝奇(Babbage)首先提出了自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的概念，他指出，要使計(jì)算機(jī)器能自動(dòng)進(jìn)行工作，必須做到以下幾點(diǎn)：(1)預(yù)先將運(yùn)算步驟和運(yùn)算過程中所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來；(2)機(jī)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(yīng)的計(jì)算工作；(3)機(jī)器能夠通過簡(jiǎn)單的判斷來決定下一步的工作。巴貝奇根據(jù)這一思想設(shè)計(jì)的“機(jī)械式分析機(jī)”已經(jīng)初步具備了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的基本特征。20世紀(jì)40年代，由于電子技術(shù)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(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。1946年，在美國陸軍部的主持下，由賓夕法尼亞大學(xué)的?？颂?J.P.Eckert)和莫西利(J.Mauchly)博士研制的世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC投入運(yùn)行。這臺(tái)機(jī)器共用了17000多個(gè)電子管，占地167平方米，重達(dá)30噸。嚴(yán)格地說，這是一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，在設(shè)計(jì)上它還缺少現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)應(yīng)具備的基本特征。在ENIAC研制的同時(shí)，美國科學(xué)家馮?諾伊曼(Von Neumann)與摩爾小組一起，也在研制一臺(tái)被認(rèn)為是現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)原型的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)EDVAC。在這臺(tái)計(jì)算機(jī)的研制過程中，諾伊曼等人在題為《關(guān)于電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)的初步討滄》報(bào)告中論述了“存儲(chǔ)程序”的重要設(shè)想，這一設(shè)想已成為現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的工作基礎(chǔ)。

編輯推薦

《微型計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)(第2版)》為克服傳統(tǒng)硬件課程的缺點(diǎn)，最大限度地減少初學(xué)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件的困難而編寫的。

圖書封面

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