高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎

《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》系統地介紹了微型計算機體系中的硬體組成知識和技術套用基礎。主要內容包括計算機基礎知識、數字電路基礎知識、中央處理器、存儲器、彙編語言指令及程式設計、I/O接口匯流排技術、中斷系統、DMA控制器及套用、典型接口晶片、模數（A/D）和數模（D/A）轉換器、單片機等。

基本介紹

• 書名：高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎
• 作者： 高曉興，焦明海
• ISBN： 9787302174547
• 頁數：391

基本信息

作 者： 高曉興，焦明海 編

出 版 社： 清華大學出版社

ISBN： 9787302174547

出版時間： 2008-06-01

版　次： 1

頁　數： 391

裝　幀： 平裝

開　本： 16開

所屬分類： 圖書>教材教輔>大學教材教輔

內容簡介

《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》系統地介紹了微型計算機體系中的硬體組成知識和技術套用基礎。主要內容包括計算機基礎知識、數字電路基礎知識、中央處理器、存儲器、彙編語言指令及程式設計、I/O接口匯流排技術、中斷系統、DMA控制器及套用、典型接口晶片、模數（A/D）和數模（D/A）轉換器、單片機等。為了增強讀者對基本概念和理論知識的理解，《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》在內容上儘可能做到少而精，知識的安排由淺入深，並給出大量的圖例和程式實例。　《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》編寫的主要目的是使讀者獲得計算機硬體技術方面的基礎知識、基本方法和基本技能，培養學生利用硬體與軟體相結合的方法和工具，分析解決本專業及相關專業領域問題的思維方法和初步能力。《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》還提供了配套的《計算機硬體技術基礎實驗指導和習題》，幫助讀者強化學習，加深知識的理解，　《高等學校計算機基礎教育教材精選：計算機硬體技術基礎》可作為高等學校非計算機本科、專科各專業的計算機硬體技術基礎、計算機組成原理及套用、計算機接口教學用書，也可作為研究生的自學用書，還可以作為從事計算機套用開發的科技人員的參考用書。

圖書目錄

第1章 計算機基礎知識

1.1 計算機的發展概述

計算機（俗稱 電腦）國際術語計算機,是20世紀最偉大的科學技術發明之一

它的發明者是約翰·阿塔那索夫教授。它是一種不需要人工直接干預，能夠快速對各種數字信息進行算術和邏輯運算的電子設備，以微處理器為核心，配上大容量的半導體存儲器及功能強大的可程式接口晶片，連上外設（包括鍵盤、顯示器、掃瞄器、印表機和軟碟機、光碟機等外部存儲器）及電源所組成的計算機，稱為微型計算機簡稱微型機或微機，有時又稱為PC（Personal Computer）或MC（Micro computer）。微機加上系統軟體，就構成了整個微型計算機系統（MSC，簡稱微機系統）。

計算機對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響，並以強大的生命力飛速發展。它的套用領域從最初的軍事科研套用擴展到社會的各個領域，已形成了規模巨大的計算機產業，帶動了全球範圍的技術進步，由此引發了深刻的社會變革。計算機已遍及學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。它是人類進入信息時代的重要標誌之一。

計算機按其規模和性能一般可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類。運算速度在每秒幾億次以上的稱為超級計算機，其生產難度大，成本高，因此它是衡量一個國家計算機技術水平的重要標誌。世界上只有幾個國家具有研製巨型計算機的能力，我國就是其中之一。個人計算機是20世紀70年代出現的一種新機型，是微處理器（MPU）為核心組之為“電腦”。當今，計算機有朝著巨型化和微型化兩個方向發展的趨勢。

1.1.1 計算機的產生

1.1.2 計算機的發展

計算工具的演化經歷了由簡單到複雜、從低級到高級的不同階段，例如從“結繩記事”中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也孕育了電子計算機的雛形和設計思路。

1946年2月14日，由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機“電子數字積分計算機”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。

ENIAC是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的。這台計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。

發展的五個階段

1.第1代計算機：電子管數字計算機（1946—1958年）

硬體方面，邏輯元件採用真空電子管，主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用磁帶。軟體方面採用機器語言、彙編語言。套用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以後的計算機發展奠定了基礎。

2.第2代計算機：電晶體數字計算機（1958—1964年）

硬體方面，邏輯元件採用電晶體，主存儲器採用磁芯，外存儲器採用磁碟。軟體方面出現了以批處理為主的作業系統、高級語言及其編譯程式。套用領域以科學計算和事務處理為主，並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。

3.第3代計算機：積體電路數字計算機（1964—1970年）

硬體方面，邏輯元件採用中、小規模積體電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時作業系統以及結構化、規模化程式設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。套用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。

4.第4代計算機：大規模積體電路計算機（1970年至今）

硬體方面，邏輯元件採用大規模和超大規模積體電路（LSI和VLSI）。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生，開創了微型計算機的新時代。套用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。

1.2 微處理器發展概述

1.2.1 第一代微處理器（1971-1972）

1.2.2 第二代微處理器（1973-1977）

1.2.3 第三代微處理器（1978-1983）

1.2.4 第四代微處理器（1983-1993）

1.2.5 第五代微處理器（1993-1995）

1.2.6 第六代微處理器（1995年至今）

1.3 微型計算機系統

1.3.1 微型計算機的硬體組成

1.3.2 微型計算機的軟體組成

1.4 微型計算機系統的主要性能指標

1.4.1 字長

1.4.2 運算速度

運算速度：運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常所說的計算機運算速度（平均運算速度），是指每秒鐘所能執行的指令條數，一般用“百萬條指令/ 秒”來描述。微機一般採用主頻來描述運算速度，主頻越高，運算速度就越快。

運算速度：運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常所說的計算機運算速度（平均運算速度），是指每秒鐘所能執行的指令條數，一般用“百萬條指令/秒”來描述。微機一般採用主頻來描述運算速度，主頻越

高，運算速度就越快。

1.4.4 存取周期

……

第2章 數字電路基礎

第3章 中央處理器

中央處理器（英文Central ProcessingUnit，CPU）是一台計算機的運算核心和控制核心。CPU、內部存儲器和輸入/輸出設備是電子計算機三大核心部件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據。CPU由運算器、控制器和暫存器及實現它們之間聯繫的數據、控制及狀態的匯流排構成。差不多所有的CPU的運作原理可分為四個階段：提取（Fetch）、解碼（Decode）、執行（Execute）和寫回（Writeback）。 CPU從存儲器或高速緩衝存儲器中取出指令，放入指令暫存器，並對指令解碼，並執行指令。所謂的計算機的可程式性主要是指對CPU的編程。

在現今的中央處理器出現之前，如同ENIAC之類的計算機在執行不同程式時，必須經過一番線路調整才能啟動。由於它們的線路必須被重設才能執行不同的程式，這些機器通常稱為“固定程式計算機”（fixed-program computer）。而由於中央處理器這個詞指稱為執行軟體（電腦程式）的裝置，那些最早與儲存程式型計算機一同登場的裝置也可以被稱為中央處理器。

第4章 存儲器

存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程式和數據。計算機中全部信息，包括輸入的原始數據、電腦程式、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器（記憶體）和輔助存儲器（外存）,也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光碟等，能長期保存信息。記憶體指主機板上的存儲部件，用來存放當前正在執行的數據和程式，但僅用於暫時存放程式和數據，關閉電源或斷電，數據會丟失。

構成存儲器的存儲介質，目前主要採用半導體器件和磁性材料。存儲器中最小的存儲單位就是一個雙穩態半導體電路或一個CMOS電晶體或磁性材料的存儲元，它可存儲一個二進制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然後再由許多存儲單元組成一個存儲器。一個存儲器包含許多存儲單元，每個存儲單元可存放一個位元組（按位元組編址）。每個存儲單元的位置都有一個編號，即地址，一般用十六進制表示。一個存儲器中所有存儲單元可存放數據的總和稱為它的存儲容量。假設一個存儲器的地址碼由20位二進制數（即5位十六進制數）組成，則可表示2的20次方，即1M個存儲單元地址。每個存儲單元存放一個位元組，則該存儲器的存儲容量為1MB。

第5章 8086彙編語言指令系統

第6章 彙編語言程式設計

第7章 I/O接口和匯流排

第8章 中斷系統

第9章 DMA控制器及其套用

第10章 典型接口晶片

……