微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)
定 價(jià):60 元
叢書名:“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材 高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材
- 作者:鄒逢興主編
- 出版時(shí)間:2015/8/1
- ISBN:9787302404231
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:TP36
- 頁碼:536
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16K
《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)(第2版)/高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材》是2007年出版的“十一五”普通高等教育國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》一書的修訂版,也是首批納入“十二五”國(guó)家級(jí)教材規(guī)劃出版的教材。
書中內(nèi)容的選取以教育部相關(guān)課程“教指委”“十五”期間發(fā)布的“白皮書”中關(guān)于微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的“較高要求”為主要依據(jù),同時(shí)充分體現(xiàn)了作者所在國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年來對(duì)這門課的課程教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)。本書較系統(tǒng)地介紹了目前流行的幾類微機(jī)系統(tǒng)及其各大組成部分的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理,以及基于匯編語言和C語言的應(yīng)用編程方法,然后著重介紹了幾種典型的可編程接口芯片和一些常用外設(shè)、多媒體設(shè)備、模擬I/O器件及其接口。
本書非常適合作為電子信息類、自動(dòng)化類、儀器儀表類和機(jī)電/光電控制類等理工科專業(yè)的本科生教材,對(duì)其他專業(yè)、其他層次的學(xué)生和廣大從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制開發(fā)的工程技術(shù)人員,也是一本既先進(jìn)又實(shí)用的參考書。
本書第1版出版至今已近8年了,按計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(實(shí)際上是集成半導(dǎo)體技術(shù)或微電子技術(shù))發(fā)展的摩爾定律,期間微型計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化,其采用的微處理器早已從單核變成了多核,性能提高了十余倍。其實(shí)這種變化主要表現(xiàn)在微處理器及其接口芯片的集成度大大提高,使微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。與當(dāng)年的微機(jī)產(chǎn)品相比,目前所用的芯片明顯減少,組裝明顯簡(jiǎn)單,體積明顯減小,重量明顯減輕,價(jià)格明顯降低,性能卻明顯增強(qiáng)。但從微型計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)、工作原理及其接口技術(shù)的角度看,基本上沒變化,因此這次再版,對(duì)原書的內(nèi)容取舍及其大的組織結(jié)構(gòu)基本保持不變,使原書的主要特點(diǎn)依然得到保留。
本版的修訂主要表現(xiàn)在以下三方面:
(1) 將原來的第1章“微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成原理”、第2章“微處理器和指令系統(tǒng)”、第3章“匯編語言及編程”的內(nèi)容進(jìn)行了整合重組,變成了現(xiàn)在的第1章“微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成”和第2章“微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本工作原理”。現(xiàn)在的第1章,一方面從結(jié)構(gòu)上明顯表明了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分組成的,另一方面在硬件組成部分中增加了“微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件組成基礎(chǔ)”一節(jié),即數(shù)字邏輯電路的核心內(nèi)容,這不僅滿足了目前不少學(xué)校、不少專業(yè)因?qū)W時(shí)數(shù)緊張,而不開數(shù)字電子技術(shù)這門課、只開微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)需要,而且也使講解硬件組成原理變得更順理成章。現(xiàn)在的第2章,則從指令執(zhí)行、程序執(zhí)行的角度去講解計(jì)算機(jī)基本工作原理,并將計(jì)算機(jī)賴以工作的程序開發(fā)設(shè)計(jì)方法技術(shù),包括應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用得較多的匯編語言和C語言的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),放到這章去講,至于兩種語言程序設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)內(nèi)容則最大限度地進(jìn)行了壓縮。
(2) 本版雖然從利于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解計(jì)算機(jī)基本組成及工作原理出發(fā),仍像第1版一樣以Pentium/PC為主要背景機(jī)來講述各部分內(nèi)容,但考慮到本書所述各種原理、方法、技術(shù)不僅適用于PC機(jī),也適用于單片機(jī)、DSP、ARM等任何一種其他類型微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī),所以在第3章介紹微處理器時(shí),對(duì)目前在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域特別是測(cè)控應(yīng)用領(lǐng)域使用較廣泛的80x86/Pentium微處理器、MCS51微控制器和ARM嵌入式處理器都做了一定介紹,期望讀者在學(xué)了后續(xù)各章節(jié)內(nèi)容后能夠舉一反三、靈活應(yīng)用于其中任何一種微機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中。與此對(duì)應(yīng),對(duì)依賴于某種特殊機(jī)型的匯編語言程序設(shè)計(jì)的介紹則大大淡化了、精簡(jiǎn)了,而同時(shí)增加了對(duì)通用性強(qiáng)、與針對(duì)硬件編程的匯編語言程序又最接近的C語言程序設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單介紹,并在多數(shù)例題的軟件設(shè)計(jì)部分都盡可能給出了匯編和C兩種語言的例程。
(3) 本版適當(dāng)融入了計(jì)算思維的思想。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域近年來出現(xiàn)并引起熱議的一個(gè)新概念。筆者認(rèn)為,所謂計(jì)算思維,其核心無非是應(yīng)用基于計(jì)算機(jī)的計(jì)算技術(shù)思考、分析、解決實(shí)際問題的思維或思路。對(duì)于本書對(duì)應(yīng)的課程來說,就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)硬件為主技術(shù),從硬件軟件結(jié)合上思考、分析、解決實(shí)際問題的思維或思路。相比于第1版,第2版在講述各大知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用特別是舉例說明時(shí),更注重了這種思維能力的培養(yǎng),盡量改換切入方式和講述重心,力求講清用它們分析解決實(shí)際問題的思路。這點(diǎn)在第7章介紹各種典型可編程接口芯片時(shí)體現(xiàn)得最為明顯,在講完每種可編程接口芯片的基本內(nèi)容后,都另加了一節(jié)講其應(yīng)用思維,并在章后增加了有關(guān)多接口芯片的綜合應(yīng)用思維內(nèi)容。
經(jīng)修訂后全書仍由10章組成。第1~10章的內(nèi)容依次為: 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成; 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本工作原理; 微處理器; 總線和總線技術(shù); 存儲(chǔ)器; I/O接口; 典型可編程接口芯片及應(yīng)用; 常用交互設(shè)備及接口; 模擬I/O器件及接口; 多媒體設(shè)備及接口。
參與本書修訂的人員,除原來三位編者外,增加了史美萍。史美萍主要負(fù)責(zé)第1章的修訂,陳立剛主要負(fù)責(zé)第2~6和第9章的修訂,李春主要負(fù)責(zé)第7、8、10章的修訂。鄒逢興作為主編,負(fù)責(zé)全書修訂思想及詳細(xì)編寫目錄的制定和討論,并對(duì)全部書稿作審讀修改和最終統(tǒng)稿。
修訂的初衷是越改越好,能夠更好地處理與時(shí)俱進(jìn)和保持原有特色、教學(xué)規(guī)律和潮流技術(shù)、基礎(chǔ)性和先進(jìn)性、培訓(xùn)開發(fā)設(shè)計(jì)能力和培養(yǎng)分析思維能力等關(guān)系,但是否如愿,則有待實(shí)踐檢驗(yàn)。至于錯(cuò)誤和不妥之處,恐怕依然難免,懇請(qǐng)尊敬的讀者、專家一如既往地不吝指教!
2015年6月于國(guó)防科技大學(xué)
第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成
1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件組成基礎(chǔ)
1.1.1概述
1.1.2基本邏輯單元電路
1.1.3基本組合邏輯部件
1.1.4基本時(shí)序邏輯部件
1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
1.2.1馮·諾依曼結(jié)構(gòu)
1.2.2哈佛結(jié)構(gòu)
1.2.3三總線結(jié)構(gòu)
1.3微機(jī)系統(tǒng)各大硬件組成部分的功能結(jié)構(gòu)
1.3.1微處理器的功能結(jié)構(gòu)
1.3.2存儲(chǔ)器的功能結(jié)構(gòu)
1.3.3I/O設(shè)備及接口的功能結(jié)構(gòu)
1.3.4總線的功能結(jié)構(gòu)
1.4目前主流微機(jī)系統(tǒng)的硬件配置與主板結(jié)構(gòu)
1.4.1主流系統(tǒng)硬件配置
1.4.2主板結(jié)構(gòu)及其芯片組
1.5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本軟件組成
思考題與習(xí)題
第2章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本工作原理
2.1對(duì)計(jì)算機(jī)工作原理的初步理解
2.2計(jì)算機(jī)指令及執(zhí)行
2.3計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)
2.3.1計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示
2.3.2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的運(yùn)算
2.3.3基本數(shù)據(jù)類型
2.3.4數(shù)據(jù)尋址方式
2.4計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行過程
2.5工作程序的開發(fā)設(shè)計(jì)
2.5.1程序開發(fā)設(shè)計(jì)一般過程
2.5.2匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.5.3C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.5.4常用程序設(shè)計(jì)方法
2.5.5實(shí)用程序設(shè)計(jì)舉例
2.6微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和專業(yè)術(shù)語
2.6.1微機(jī)系統(tǒng)主要性能指標(biāo)
2.6.2常用專業(yè)技術(shù)術(shù)語
思考題與習(xí)題
第3章微處理器
3.1微處理器發(fā)展簡(jiǎn)史
3.1.1Intel微處理器的發(fā)展歷程
3.1.2單片機(jī)的發(fā)展歷程
3.28086/8088微處理器
3.2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3.2.2指令流水線和存儲(chǔ)器分段管理
3.3Pentium微處理器
3.3.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳
3.3.2內(nèi)部寄存器
3.3.3四種工作方式
3.3.4指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介
3.4MCS51系列單片機(jī)
3.4.1MCS51單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)
3.4.2MCS51的中央處理器
3.4.3MCS51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
3.4.4MCS51的并行輸入/輸出接口
3.4.5MCS51的外部引腳
3.4.6MCS51指令系統(tǒng)概貌
3.5ARM系列嵌入式微處理器
3.5.1ARM微處理器概述
3.5.2典型ARM處理器——ARM1022E處理器
3.5.3ARM編程模型
3.5.4異常
思考題與習(xí)題
第4章總線和總線技術(shù)
4.1總線與總線操作
4.1.1總線及總線信號(hào)分類
4.1.2總線操作及控制
4.1.3總線的主要性能指標(biāo)
4.2總線操作控制
4.2.1總線仲裁控制
4.2.2總線握手控制
4.2.3Pentium處理器的總線操作時(shí)序
4.2.4MCS51系列單片機(jī)的總線操作時(shí)序
4.3目前主流微機(jī)系統(tǒng)中的常用總線標(biāo)準(zhǔn)
4.3.1標(biāo)準(zhǔn)總線概述
4.3.2ISA總線
4.3.3PCI總線
4.3.4USB總線
4.3.5IEEE 1394總線
4.3.6SCSI總線
4.3.7AGP總線
思考題與習(xí)題
第5章存儲(chǔ)器
5.1現(xiàn)代高檔微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)
5.1.1分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
5.1.2虛擬存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
5.2內(nèi)存儲(chǔ)器構(gòu)成原理
5.2.1存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的確定
5.2.2存儲(chǔ)器芯片的選配
5.2.3存儲(chǔ)器接口的設(shè)計(jì)
5.3高速緩沖存儲(chǔ)器基本原理
5.3.1Cache的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
5.3.2Cache與內(nèi)存的映像關(guān)系
5.3.3Cache的讀/寫操作
5.4常用外存儲(chǔ)器
5.4.1硬盤
5.4.2移動(dòng)硬盤
5.4.3U盤
5.5虛擬存儲(chǔ)器管理機(jī)制
5.5.1分段分頁管理機(jī)制
5.5.2虛擬地址向?qū)嵉刂返霓D(zhuǎn)換原理
5.5.3保護(hù)機(jī)制
思考題與習(xí)題
第6章I/O接口
6.1I/O接口的分類
6.1.1不同外設(shè)性質(zhì)的接口
6.1.2并行與串行接口
6.1.3可編程與不可編程接口
6.2I/O接口與存儲(chǔ)器的本質(zhì)共性
6.3I/O端口的編址方式
6.3.1存儲(chǔ)器映像方式
6.3.2隔離I/O方式
6.3.3Intel系列處理器I/O編址方式
6.4I/O同步控制方式
6.4.1程序查詢式控制
6.4.2中斷驅(qū)動(dòng)式控制
6.4.3DMA式控制
6.4.4延時(shí)等待式控制
6.5I/O接口中的中斷技術(shù)
6.5.1中斷的基本概念與分類
6.5.2中斷優(yōu)先級(jí)與中斷嵌套
6.5.3中斷檢測(cè)與響應(yīng)
6.5.4中斷服務(wù)判決
6.5.5中斷處理
6.6I/O接口中的DMA技術(shù)
6.6.1DMA操作的一般過程
6.6.2DMA操作控制器
6.7I/O接口中的數(shù)據(jù)緩存技術(shù)
6.7.1單級(jí)數(shù)據(jù)緩存器
6.7.2FIFO多級(jí)數(shù)據(jù)緩存器
6.7.3雙口SRAM批量數(shù)據(jù)緩存器
6.8I/O接口中的定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)
6.9I/O接口的擴(kuò)展設(shè)計(jì)
6.9.1結(jié)構(gòu)確定
6.9.2芯片選配
6.9.3接口設(shè)計(jì)
思考題與習(xí)題
第7章典型可編程接口芯片及應(yīng)用
7.1可編程接口芯片概述
7.2可編程中斷控制器芯片8259
7.2.1基本功能
7.2.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳
7.2.3中斷工作過程
7.2.4端口尋址與讀/寫控制
7.2.5應(yīng)用編程
7.2.68259的應(yīng)用思維
7.3可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片8254
7.3.1基本功能
7.3.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳
7.3.3端口尋址與讀/寫控制
7.3.4六種工作方式
7.3.5應(yīng)用編程
7.3.68254的應(yīng)用思維
7.4可編程并行接口芯片8255
7.4.1基本功能
7.4.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳
7.4.3端口尋址與讀/寫控制
7.4.4應(yīng)用編程
7.4.5三種工作方式
7.4.68255的應(yīng)用思維
7.5可編程串行接口芯片INS 8250
7.5.1基本功能
7.5.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳
7.5.3端口尋址與讀/寫控制
7.5.4應(yīng)用編程
7.5.58250的應(yīng)用思維
7.6可編程接口芯片的綜合應(yīng)用
7.6.1多接口芯片的綜合應(yīng)用思維
7.6.2基于FPGA的綜合應(yīng)用思維
思考題與習(xí)題
第8章常用交互設(shè)備及接口
8.1鍵盤及其接口
8.1.1鍵盤概述
8.1.2非編碼鍵盤的接口功能
8.1.3行/列掃描式鍵盤接口方法
8.1.4PC系列機(jī)鍵盤及接口
8.2顯示器及其接口
8.2.1顯示器概述
8.2.2顯示器一般接口方法
8.2.3PC系列機(jī)顯示適配器
8.3打印機(jī)及其接口
8.3.1打印機(jī)及其控制原理
8.3.2Centronics并行接口標(biāo)準(zhǔn)
8.3.3并行打印機(jī)接口方法
8.4其他交互設(shè)備及接口
8.4.1鼠標(biāo)
8.4.2掃描儀
8.4.3一般局域網(wǎng)適配器——網(wǎng)卡
8.4.4一般廣域網(wǎng)適配器——調(diào)制解調(diào)器
思考題與習(xí)題
第9章模擬I/O器件及接口
9.1D/A與A/D轉(zhuǎn)換器的原理
9.1.1D/A轉(zhuǎn)換器的原理
9.1.2A/D轉(zhuǎn)換器原理
9.1.3D/A、A/D轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)
9.2典型D/A與A/D轉(zhuǎn)換器集成芯片
9.2.1典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片
9.2.2典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片
9.3D/A、A/D轉(zhuǎn)換器與MPU的接口
9.3.1DAC芯片與MPU的接口技術(shù)
9.3.2ADC芯片與MPU的接口技術(shù)
9.4模擬I/O通道
9.4.1模擬輸入通道的結(jié)構(gòu)形式
9.4.2模擬輸出通道的結(jié)構(gòu)形式
9.4.3模擬多路開關(guān)與采樣保持器
思考題與習(xí)題
第10章多媒體設(shè)備及接口
10.1多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述
10.1.1多媒體和多媒體技術(shù)
10.1.2多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其基本組成
10.1.3典型多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
10.2聲頻設(shè)備及其接口
10.2.1主要聲頻設(shè)備
10.2.2聲頻接口一般原理
10.2.3目前流行聲卡的功能、結(jié)構(gòu)及性能
10.3視頻設(shè)備及其接口
10.3.1視頻概述
10.3.2主要視頻設(shè)備
10.3.3視頻接口一般原理
10.3.4目前流行視頻卡的功能、結(jié)構(gòu)及性能
10.4光盤存儲(chǔ)器及其接口
10.4.1光盤存儲(chǔ)器及其分類
10.4.2光驅(qū)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理
10.4.3光驅(qū)的性能指標(biāo)
10.4.4光驅(qū)的接口
思考題與習(xí)題
參考文獻(xiàn)