計算機硬體技術基礎（第2版）(2011年清華大學出版社出版的圖書)

《計算機硬體技術基礎（第2版）》是由李繼燦主編，2011年清華大學出版社出版的2008年度高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。該教材可以作為高等學校非計算機專業特別是非機電類專業的教材和成人高等教育的培訓教材、自學讀本，也可供科技工作者參考。

全書共10章，以中國國內外使用的16/32/64位微處理器為背景，追蹤高性能微機的技術發展方向，抓住關鍵技術發展的主線，討論了計算機的基礎知識、微處理器系統結構與技術、指令系統與彙編語言程式設計、存儲器系統、浮點部件、輸入輸出與中斷技術、常用可程式接口晶片、主機板及其I/O接口、多媒體外部設備及接口卡，其中包括嵌入式計算機系統基礎知識及多媒體技術基礎等內容。

基本介紹

• 書名：計算機硬體技術基礎（第2版）
• 作者：李繼燦
• ISBN：9787302247555
• 類別：普通高等教育“十一五”國家級規劃教材
• 頁數：336頁
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2011年2月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16開
• 字數：531千字
• CIP核字號：2011015185

成書過程

修訂過程

該教材根據普通高等教育“十二五”規劃教材的申報條件與要求，並參照中國高等院校計算機基礎教育改革課題研究組對計算機基礎教育課程體系2006的設計要點，以及在教材使用中所獲得的反饋信息，對原教材做進一步增補、刪減與修改（如由原9章增加為10章等）。

該次再版修改的主要內容包括以下4方面：

1. 增補或修改“浮點部件”“主機板及其I/O接口”和“多媒體外部設備及接口卡”3章，以及“存儲管理技術”"Pentium4微處理器及其主要性能指標簡介”“高速快取cache”等多節內容；
   
2. 刪除“新一代64位微處理器——Itanium”“時鐘發生器8284A”“Pentium4微機系統組成原理”“中斷服務子程式設計”和附錄A（80286～Pentium系列微處理器的指令系統）等；
   
3. 最佳化或精簡“微型計算機系統的組成”、“微機硬體系統結構基礎”、“微處理器的結構概述”（如80286、80386、80486CPU）、“記憶體的技術發展”以及“外部存儲器”和“現代主流微型計算機硬體技術的發展”等內容與結構；
   
4. 進一步貫徹“少而精”和文圖創新原則（如Pentium4CPU的內部功能結構框圖、Pentium超標量流水線分級結構組成的圖解、顯示系統的基本工作過程示意圖等）。
   

該教材由李繼燦教授主編，負責全書的大綱擬定、編著與統稿。長江大學計算機科學學院沈疆海副教授參與了有關存儲器、微處理器以及習題等部分章節內容的修訂；長江大學工程技術學院郭麥成教授對該教材結構最佳化和內容精選提出了修改建議，並參與了彙編程式設計部分內容的文字加工；重慶理工大學電子學院張紅民教授參與了有關匯流排等部分內容的文字加工；李愛珺女士參與了主機板及其I/O接口和多媒體外部設備及接口卡等部分內容的文字加工。

出版工作

2011年2月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	責任校對	責任印製
張瑞慶、趙曉寧	白蕾	何芊

內容簡介

全書共分10章。第1章為計算機的基礎知識，描述計算機的組成與工作原理以及計算機的運算基礎。第2章為微處理器系統結構與技術，主要介紹CISC與RISC技術、典型的16位與80x8632位微處理器的系統結構、Pentium的體系結構與技術特點、Pentium系列及相關技術的發展。第3與第4章分別介紹典型的和套用普遍的Intel系列微處理器的指令系統和CPU的擴展指令集以及彙編語言程式設計基礎。第5章為存儲器系統，在介紹傳統存儲器系統及其接口的基礎上，對高速快取cache技術、記憶體的技術發展、外部存儲器、存儲器分層結構等都有解析。

第6章為浮點部件，在簡要介紹80x86微處理器的浮點部件的基礎上，主要介紹Pentium微處理器的浮點部件及其流水線操作。第7章為輸入輸出與中斷技術，對中斷回響過程進行了解析。第8章為可程式接口晶片，較詳盡地分析了8253、8255、8250、0809、0832等晶片。第9章為主機板及其I/O接口，介紹了主機板設計中的一些技術特點，主機板上的晶片組、多種插槽以及主機板的I/O接口。第10章為多媒體外部設備及接口卡，介紹常見的多媒體輸入輸出設備和接口卡。

教材目錄

1.1計算機發展概述1 1.1.1計算機的發展簡史1 1.1.2計算機的分類1 1.1.3計算機的套用2 1.1.4微處理器的發展簡史與現狀3 1.1.5微型計算機的分類4 1.1.6微型計算機硬體技術發展的特點與趨勢5 1.2微型計算機系統的組成6 1.3微機硬體系統結構基礎7 1.3.1匯流排結構簡介8 1.3.2微處理器模型的組成10 1.3.3存儲器概述12 1.3.4輸入輸出I/O接口概述14 1.4微機的工作原理與程式執行過程14 1.5計算機的運算基礎20 1.5.1二進制數的運算20 1.5.2數制轉換綜合表示法24 1.5.3二進制編碼(代碼)25 1.5.4數的定點與浮點表示27 1.5.5帶符號數的表示法29 1.5.6補碼的加減法運算31 1.5.7溢出及其判斷方法32 本章小結33 習題1 34 第2章微處理器系統結構與技術36 2.1CISC與RISC技術37 2.28086/8088微處理器38 2.2.18086/8088CPU的內部功能結構38 2.2.28086/8088的編程結構39 2.2.3匯流排周期的概念43 2.2.48086/8088微處理器的引腳信號與功能44 2.38086/8088系統的工作模式47 2.3.1最小模式操作47 2.3.2最大模式操作49 2.48086/8088的存儲器及I/O組織51 2.4.1存儲器組織51 2.4.2存儲器的分段53 2.4.3實際地址和邏輯地址53 2.4.4堆疊54 2.4.5“段加偏移”定址機制允許重定位55 2.4.6I/O組織55 2.580x86微處理器56 2.5.180286微處理器56 2.5.280386微處理器57 2.5.380486微處理器59 2.6Pentium微處理器61 2.6.1Pentium的體系結構61 2.6.2Pentium體系結構的技術特點62 2.7Pentium系列微處理器及相關技術的發展64 2.7.1PentiumII微處理器64 2.7.2PentiumIII微處理器64 2.7.3Pentium4微處理器簡介65 2.7.4Pentium4CPU系列的主要性能指標69 2.7.5現代微處理器採用的新技術簡述71 2.8嵌入式計算機系統的套用與發展73 2.8.1嵌入式計算機系統概述73 2.8.2嵌入式計算機體系結構的發展74 2.8.3自主計算的MPP體系結構75 2.8.4自然計算的MPP體系結構76 本章小結76 習題2 78 第3章微處理器的指令系統81 3.18086/8088的定址方式81 3.1.1數據定址方式82 3.1.2程式存儲器定址方式87 3.1.3堆疊存儲器定址方式87 3.1.4其他定址方式883.2數據傳送類指令88 3.2.1通用數據傳送指令88 3.2.2目標地址傳送指令92 3.2.3標誌位傳送指令94 3.2.4I/O數據傳送指令94 3.3算術運算類指令96 3.3.1加法指令96 3.3.2減法指令99 3.3.3乘法指令101 3.3.4除法指令103 3.3.5十進制調整指令104 3.4邏輯運算和移位循環類指令107 3.4.1邏輯運算指令107 3.4.2移位指令與循環移位指令107 3.5串操作類指令108 3.5.1MOVS目標串，源串109 3.5.2CMPS目標串，源串110 3.5.3SCAS目標串110 3.5.4LODS源串111 3.5.5STOS目標串111 3.6程式控制類指令112 3.6.1無條件轉移指令112 3.6.2條件轉移指令115 3.6.3循環控制指令117 3.6.4中斷指令118 3.7處理器控制類指令119 3.7.1對標誌位操作指令119 3.7.2同步控制指令119 3.7.3其他控制指令120 3.8CPU指令集121 本章小結122 習題3 124 第4章彙編語言程式設計128 4.1程式設計語言概述128 4.28086/8088彙編源程式129 4.2.18086/8088彙編源程式實例129 4.2.28086/8088彙編語言語句的類型及格式130 4.38086/8088彙編語言的數據項與表達式132 4.3.1常量132 4.3.2變數132 4.3.3標號133 4.3.4表達式和運算符133 4.48086/8088彙編語言的偽指令136 4.4.1數據定義偽指令136 4.4.2符號定義偽指令139 4.4.3段定義偽指令140 4.4.4過程定義偽指令143 4.58086/8088彙編語言程式設計基本方法143 4.5.1順序結構程式143 4.5.2分支結構程式146 4.5.3循環結構程式147

4.5.4DOS及BIOS中斷調用149 本章小結160 習題4 161 第5章存儲器系統166 5.1存儲器的分類與組成166 5.1.1半導體存儲器的分類166 5.1.2半導體存儲器的組成167 5.2隨機存取存儲器169 5.2.1靜態隨機存取存儲器169 5.2.2動態隨機存取存儲器173 5.3隻讀存儲器175 5.3.1隻讀存儲器存儲信息的原理和組成175 5.3.2隻讀存儲器的分類176 5.3.3常用ROM晶片舉例177 5.4存儲器的擴充及其與CPU的連線179 5.4.1存儲器晶片的擴充技術179 5.4.2存儲器與CPU的連線181 5.5高速快取cache184 5.5.1高速快取的工作原理184 5.5.2高速快取分級結構185 5.6記憶體的技術發展187 5.7外部存儲器189 5.7.1硬碟189 5.7.2光碟機驅動器193 5.8存儲器系統的分層結構195 本章小結196 習題5 197 第6章浮點部件199 6.180x86微處理器的浮點部件概述199 6.1.1iAPx86/88系統中的協處理器199 6.1.280387/80486系統中的浮點部件201 6.2Pentium微處理器的浮點部件202 本章小結204 習題6 204 第7章輸入輸出與中斷技術205 7.1輸入輸出接口概述205 7.1.1CPU與外設間的連線205 7.1.2接口電路的基本結構206 7.2CPU與外設數據傳送的方式207 7.2.1程式傳送207 7.2.2中斷傳送213 7.2.3直接存儲器存取傳送214 7.3中斷技術215 7.3.1中斷概述215 7.3.2中斷源的中斷過程216 7.48086/8088的中斷系統和中斷處理219 7.4.18086/8088的中斷系統219 7.4.28086/8088的中斷處理過程225 7.4.3中斷回響時序228 7.5中斷控制器8259A229 7.5.18259A的引腳與功能結構229 7.5.28259A內部結構框圖和中斷工作過程230 7.5.38259A的工作方式233 7.5.48259A的控制字格式236 7.5.58259A套用舉例241 本章小結242 習題7 243 第8章可程式接口晶片246 8.1接口的分類及功能246 8.2可程式計數器/定時器8253-5247 8.2.18253-5的引腳與功能結構247 8.2.28253-5的內部結構和定址方式248 8.2.38253-5的工作方式及時序關係249 8.2.48253-5套用舉例252 8.3可程式並行通信接口晶片8255A253 8.3.18255A晶片引腳定義與功能253 8.3.28255A定址方式256 8.3.38255A的控制字256 8.3.48255A的工作方式258 8.3.58255A的時序關係264 8.3.68255A的套用舉例266 8.4可程式串列異步通信接口晶片8250268 8.4.1串列異步通信規程268 8.4.28250晶片引腳定義與功能269 8.4.38250晶片的內部結構和定址方式270 8.4.48250內部控制狀態暫存器的功能及其工作過程272 8.4.58250通信編程276 8.5數/模與模/數轉換接口晶片278 8.5.1DAC0832數/模轉換器279 8.5.2ADC0809模/數轉換器283 第9章主機板及其I/O接口292 9.1主機板概述292 9.1.1主機板的板型結構293 9.1.2主機板設計中的一些技術特點294 9.2主機板晶片組296 9.2.1晶片組概述296 9.2.2晶片組舉例297 9.3主機板上的插座、插槽與外部接口299 9.3.1CPU插座299 9.3.2匯流排擴展槽301 9.3.3記憶體條插槽302 9.3.4主機板上的功能晶片303 9.3.5主機板的I/O接口304 本章小結307 習題9 307 第10章多媒體外部設備及接口卡308 10.1輸入設備308 10.1.1字元輸入設備--鍵盤308 10.1.2圖形輸入設備310 10.1.3圖像輸入設備312 10.1.4智慧型輸入裝置317 10.2圖形圖像輸出設備318 10.2.1顯示器318 10.2.2印表機320 10.3輸入輸出複合設備321 10.3.1傳真機321 10.3.2多功能一體機322 10.4顯示卡323 10.4.1顯示卡的分類323 10.4.2顯示卡內部結構324 10.4.3顯示卡的性能參數326 10.5音效卡327 本章小結328 習題10 329 附錄A軟體調試技術330 A1調試軟體DEBUG330 A2軟體調試基本方法332 參考文獻333

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《計算機硬體技術基礎（第2版）——教學指導、習題詳解與綜合訓練》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《計算機硬體技術基礎（第2版）——教學指導、習題詳解與綜合訓練》	9787302258353	清華大學出版社	2011.06.01	李繼燦

教材特色

1. 該教材定位在高校本科非計算機專業，特別是兼顧非機電類各專業的層面上；根據對中國國內外計算機硬體技術及其相關教材發展演變的動態跟蹤與改革趨勢分析，對教材編著模式與內容做了更新，不僅適應於計算機硬體教學與科研的需要，也體現了先進性與實用性相結合的現代化教材改革方向；
   
2. 結構符合中國高等院校計算機基礎教育課程體系2006的設計要求，同時還兼顧了硬體技術的發展；反映了8086～Pentium系列微處理器結構、編程及接口的主流模式，將16位與32位和Pentium4系列及硬體技術的發展有機地結合起來；
   
3. 該教材保持“以16位機為基礎、追蹤32位和64位主流系列高性能微型計算機的技術發展方向”這一基本特色，抓住計算機硬體關鍵技術發展的主線。
   

作者簡介

李繼燦，男，1936年生，1958年大學畢業，江漢石油學院計算機科學系副教授。