計算機硬體技術與實踐

《計算機硬體技術與實踐》是清華大學出版社2021年出版圖書，作者塗文婕、陳芳信

基本介紹

• 中文名：計算機硬體技術與實踐
• 作者：塗文婕、陳芳信
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2020年11月1日
• 頁數：292 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302550143

內容簡介

本書以Intel系列微處理器為背景，以16位微處理器80X86為核心，追蹤Intel主流系列高性能微型計算機技術的發展方向，全面講述微型計算機系統的基本組成、工作原理、硬體接口技術和典型套用，並在此基礎上介紹Pentium、龍芯2F、FPGA、ARM10E等高檔微處理器的發展和特點，以及套用的先進計算技術。

圖書目錄

第1章微型計算機系統概述1

1.1微型計算機的基本組成及體系結構1

1.1.1微型計算機系統的組成2

1.1.2馮·諾依曼計算機結構2

1.1.3典型的微型計算機系統的結構3

1.1.4微型計算機系統的3個層次4

1.2微型計算機各組成部分結構及功能5

1.2.1微處理器5

1.2.2存儲器6

1.2.3輸入輸出接口7

1.2.4匯流排7

1.3微型計算機性能指標9

1.3.1微型計算機性能的主要指標9

1.3.2CPU性能指標10

1.3.3匯流排性能指標11

1.4計算機基本工作原理11

1.4.1計算機工作過程11

1.4.2指令執行過程12

1.4.3程式執行過程舉例12

*1.5高檔微機中套用的先進計算技術13

1.5.1流水線、超流水線、超標量和超長指令字技術13

1.5.2分支預測和推測執行技術14

1.5.3亂序執行技術15

1.5.4超執行緒技術15

1.6計算機中數據的表示16

1.6.1數值數據的表示16

1.6.2常用的非數值數據編碼20

1.7計算機中數據的運算22

1.7.1算術運算22

1.7.2邏輯運算23

實驗1計算機的組裝24

習題125

第2章微處理器28

2.1微處理器的發展28

2.2微處理器的功能與組成30

2.2.1微處理器的功能30

2.2.2微處理器的內部組成31

2.380x86微處理器33

2.3.180x86的內部結構33

2.3.2指令流水線和存儲器分段管理44

*2.4高端CPU簡介48

2.4.1龍芯2F微處理器48 ...

2.4.2ARM10E微處理器49

2.4.3FPGA微處理器51

實驗2計算機性能檢測54

習題255

第3章Pentium系列微處理器指令系統59

3.1指令語句格式59

3.2指令定址方式59

3.380x86兼容指令65

3.3.1數據傳送類指令66

3.3.2算術運算類指令73

3.3.3邏輯運算類指令79

3.3.4控制轉移類指令84

3.3.5DOS和BIOS調用93

3.4Pentium系列微處理器新增指令96

實驗397

習題3100

第4章彙編語言程式設計103

4.1彙編語言源程式基本結構104

4.2彙編語言源程式語法105

4.2.1常用偽指令105

4.2.2段定義偽指令107

4.2.3常量、變數和標號108

4.3彙編語言程式設計基本方法110

4.3.1彙編語言程式開發過程110

4.3.2基本結構程式設計111

4.3.3程式設計舉例116

實驗4120

習題4124

第5章存儲器127

5.1存儲器體系結構127

5.1.1分級存儲器體系127

5.1.2高速快取128

5.1.3虛擬存儲器技術129

5.2存儲器的分類130

5.2.1半導體存儲器的分類130

5.2.2半導體存儲器的主要技術指標132

5.2.3常見存儲器晶片的接口特性133

5.3記憶體儲器138

5.3.1記憶體儲器組織原理138

5.3.2記憶體儲器設計舉例143

5.4外存儲器147

5.4.1硬碟存儲器148

5.4.2光碟存儲器149

5.4.3移動存儲器150

實驗5存儲器擴展151

習題5154

第6章I/O設備及接口158

6.1基本人機互動設備158

6.1.1鍵盤158

6.1.2顯示器159

6.1.3印表機162

6.2接口的功能與結構163

6.2.1I/O接口電路的必要性164

6.2.2I/O接口電路的功能164

6.2.3I/O接口電路的結構165

6.3I/O連線埠的編址方式166

6.3.1統一編址方式（存儲器映像編址方式）167

6.3.2獨立編址方式（隔離I/O編址方式）168

6.4PC系列機I/O連線埠169

6.4.1I/O連線埠分配169

6.4.2I/O連線埠地址解碼170

6.4.3I/O連線埠訪問171

6.5CPU與I/O設備之間數據傳送控制方式172

6.5.1程式直接控制傳送方式173

6.5.2程式中斷控制傳送方式177

6.5.3DMA控制傳送方式177

實驗6I/O訪問實現179

習題6180

第7章匯流排183

7.1匯流排概述183

7.1.1匯流排概念183

7.1.2匯流排分類及特性183

7.2匯流排操作和仲裁185

7.2.1常用的時序控制信號185

7.2.2匯流排讀寫操作時序186

7.2.3匯流排仲裁188

7.3目前主流微型計算機系統中的常用標準匯流排191

7.3.1標準匯流排概述191

7.3.2ISA匯流排191

7.3.3PCI匯流排193

7.3.4USB196

7.3.5IEEE 1394匯流排198

7.3.6SCSI匯流排199

7.3.7AGP匯流排200

實驗7PCI匯流排配置操作實驗201

習題7202

第8章中斷系統204

8.1中斷的概念204

8.1.1中斷源205

8.1.2中斷類型205

8.1.3中斷優先權及嵌套206

8.1.4中斷判決207

8.2中斷處理過程209

8.2.1回響中斷的條件210

8.2.2中斷的回響210

8.3Pentium微處理器的中斷機制211

8.3.1中斷向量號分配212

8.3.2中斷向量和中斷向量表213

8.3.3中斷回響的過程214

8.4中斷控制器8259A215

8.4.1基本功能215

8.4.2引腳功能和內部結構215

8.4.38259A的工作原理218

8.4.48259A的初始化與編程221

8.5中斷服務程式設計225

8.5.1中斷服務程式編制原則226

8.5.2中斷服務程式的基本結構226

8.5.3外部中斷服務程式的編制227

實驗88259A套用231

習題8235

第9章並行接口與串列接口240

9.1概述240

9.1.1並行通信240

9.1.2串列通信240

9.1.3串列通信與並行通信的比較241

9.2並行接口晶片241

9.2.1簡單的不可程式並行接口晶片241

9.2.2可程式並行接口晶片8255A242

9.3串列通信的基本概念252

9.3.1串列通信工作方式252

9.3.2同步串列通信方式253

9.3.3異步串列通信方式253

9.3.4波特率和收/發時鐘255

9.3.5信號的調製與解調255

9.4常用的異步串列通信匯流排標準256

9.4.1RS232C匯流排標準256

9.4.2RS422/485匯流排標準258

9.5可程式串列接口晶片8251259

9.5.18251主要功能簡介260

9.5.28251工作原理262

9.5.38251初始化編程263

9.5.48251套用舉例268

實驗9串並行接口套用271

實驗9.1並行接口晶片8255套用271

實驗9.2串列接口晶片8251套用272

習題9275

參考文獻281

作者簡介

陳芳信 博士，空軍預警學院計算機與網路教研室副教授。長期從事計算機基礎課程的教學工作，獲得學院崗位練兵比武第一名和學院高職比武第二名，發表學術論文20餘篇，公開出版高等教育“十二五”規劃教材2部，主編編寫教材5部。

塗文婕 碩士，空軍預警學院計算機與網路教研室講師。發表學術論文15篇，主編教材1部，副主編教材1部，參編教材4部。