定 价:60 元
丛书名:“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材 高等学校电子信息类专业系列教材
- 作者:邹逢兴主编
- 出版时间:2015/8/1
- ISBN:9787302404231
- 出 版 社:清华大学出版社
- 中图法分类:TP36
- 页码:536
- 纸张:胶版纸
- 版次:2
- 开本:16K
《微型计算机原理与接口技术(第2版)/高等学校电子信息类专业系列教材》是2007年出版的“十一五”普通高等教育国家级规划教材《微型计算机原理与接口技术》一书的修订版,也是首批纳入“十二五”国家级教材规划出版的教材。
书中内容的选取以教育部相关课程“教指委”“十五”期间发布的“白皮书”中关于微型计算机原理与接口技术的“较高要求”为主要依据,同时充分体现了作者所在国家级教学团队多年来对这门课的课程教学改革经验。本书较系统地介绍了目前流行的几类微机系统及其各大组成部分的硬件结构与工作原理,以及基于汇编语言和C语言的应用编程方法,然后着重介绍了几种典型的可编程接口芯片和一些常用外设、多媒体设备、模拟I/O器件及其接口。
本书非常适合作为电子信息类、自动化类、仪器仪表类和机电/光电控制类等理工科专业的本科生教材,对其他专业、其他层次的学生和广大从事计算机应用系统研制开发的工程技术人员,也是一本既先进又实用的参考书。
本书第1版出版至今已近8年了,按计算机硬件技术(实际上是集成半导体技术或微电子技术)发展的摩尔定律,期间微型计算机技术发生了翻天覆地的变化,其采用的微处理器早已从单核变成了多核,性能提高了十余倍。其实这种变化主要表现在微处理器及其接口芯片的集成度大大提高,使微型计算机的物理结构大大简化。与当年的微机产品相比,目前所用的芯片明显减少,组装明显简单,体积明显减小,重量明显减轻,价格明显降低,性能却明显增强。但从微型计算机的逻辑结构、工作原理及其接口技术的角度看,基本上没变化,因此这次再版,对原书的内容取舍及其大的组织结构基本保持不变,使原书的主要特点依然得到保留。
本版的修订主要表现在以下三方面:
(1) 将原来的第1章“微型计算机系统基本组成原理”、第2章“微处理器和指令系统”、第3章“汇编语言及编程”的内容进行了整合重组,变成了现在的第1章“微型计算机系统的基本组成”和第2章“微型计算机系统基本工作原理”。现在的第1章,一方面从结构上明显表明了计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的,另一方面在硬件组成部分中增加了“微型计算机系统硬件组成基础”一节,即数字逻辑电路的核心内容,这不仅满足了目前不少学校、不少专业因学时数紧张,而不开数字电子技术这门课、只开微机原理与接口技术课程的教学需要,而且也使讲解硬件组成原理变得更顺理成章。现在的第2章,则从指令执行、程序执行的角度去讲解计算机基本工作原理,并将计算机赖以工作的程序开发设计方法技术,包括应用系统设计中用得较多的汇编语言和C语言的程序设计基础,放到这章去讲,至于两种语言程序设计的细节内容则最大限度地进行了压缩。
(2) 本版虽然从利于帮助学生学习理解计算机基本组成及工作原理出发,仍像第1版一样以Pentium/PC为主要背景机来讲述各部分内容,但考虑到本书所述各种原理、方法、技术不仅适用于PC机,也适用于单片机、DSP、ARM等任何一种其他类型微处理器为核心的微型计算机,所以在第3章介绍微处理器时,对目前在计算机应用领域特别是测控应用领域使用较广泛的80x86/Pentium微处理器、MCS51微控制器和ARM嵌入式处理器都做了一定介绍,期望读者在学了后续各章节内容后能够举一反三、灵活应用于其中任何一种微机的应用系统开发设计中。与此对应,对依赖于某种特殊机型的汇编语言程序设计的介绍则大大淡化了、精简了,而同时增加了对通用性强、与针对硬件编程的汇编语言程序又最接近的C语言程序设计的简单介绍,并在多数例题的软件设计部分都尽可能给出了汇编和C两种语言的例程。
(3) 本版适当融入了计算思维的思想。计算思维是计算机教育领域近年来出现并引起热议的一个新概念。笔者认为,所谓计算思维,其核心无非是应用基于计算机的计算技术思考、分析、解决实际问题的思维或思路。对于本书对应的课程来说,就是应用计算机硬件为主技术,从硬件软件结合上思考、分析、解决实际问题的思维或思路。相比于第1版,第2版在讲述各大知识单元知识点的应用特别是举例说明时,更注重了这种思维能力的培养,尽量改换切入方式和讲述重心,力求讲清用它们分析解决实际问题的思路。这点在第7章介绍各种典型可编程接口芯片时体现得最为明显,在讲完每种可编程接口芯片的基本内容后,都另加了一节讲其应用思维,并在章后增加了有关多接口芯片的综合应用思维内容。
经修订后全书仍由10章组成。第1~10章的内容依次为: 微型计算机系统的基本组成; 微型计算机系统基本工作原理; 微处理器; 总线和总线技术; 存储器; I/O接口; 典型可编程接口芯片及应用; 常用交互设备及接口; 模拟I/O器件及接口; 多媒体设备及接口。
参与本书修订的人员,除原来三位编者外,增加了史美萍。史美萍主要负责第1章的修订,陈立刚主要负责第2~6和第9章的修订,李春主要负责第7、8、10章的修订。邹逢兴作为主编,负责全书修订思想及详细编写目录的制定和讨论,并对全部书稿作审读修改和最终统稿。
修订的初衷是越改越好,能够更好地处理与时俱进和保持原有特色、教学规律和潮流技术、基础性和先进性、培训开发设计能力和培养分析思维能力等关系,但是否如愿,则有待实践检验。至于错误和不妥之处,恐怕依然难免,恳请尊敬的读者、专家一如既往地不吝指教!
2015年6月于国防科技大学
第1章微型计算机系统的基本组成
1.1微型计算机系统硬件组成基础
1.1.1概述
1.1.2基本逻辑单元电路
1.1.3基本组合逻辑部件
1.1.4基本时序逻辑部件
1.2微型计算机系统的组织结构
1.2.1冯·诺依曼结构
1.2.2哈佛结构
1.2.3三总线结构
1.3微机系统各大硬件组成部分的功能结构
1.3.1微处理器的功能结构
1.3.2存储器的功能结构
1.3.3I/O设备及接口的功能结构
1.3.4总线的功能结构
1.4目前主流微机系统的硬件配置与主板结构
1.4.1主流系统硬件配置
1.4.2主板结构及其芯片组
1.5微型计算机系统基本软件组成
思考题与习题
第2章微型计算机系统基本工作原理
2.1对计算机工作原理的初步理解
2.2计算机指令及执行
2.3计算机中的数据
2.3.1计算机中数据的表示
2.3.2计算机中数据的运算
2.3.3基本数据类型
2.3.4数据寻址方式
2.4计算机程序的执行过程
2.5工作程序的开发设计
2.5.1程序开发设计一般过程
2.5.2汇编语言程序设计基础
2.5.3C语言程序设计基础
2.5.4常用程序设计方法
2.5.5实用程序设计举例
2.6微机系统的性能指标和专业术语
2.6.1微机系统主要性能指标
2.6.2常用专业技术术语
思考题与习题
第3章微处理器
3.1微处理器发展简史
3.1.1Intel微处理器的发展历程
3.1.2单片机的发展历程
3.28086/8088微处理器
3.2.1内部结构
3.2.2指令流水线和存储器分段管理
3.3Pentium微处理器
3.3.1内部结构与外部引脚
3.3.2内部寄存器
3.3.3四种工作方式
3.3.4指令系统简介
3.4MCS51系列单片机
3.4.1MCS51单片机组成结构
3.4.2MCS51的中央处理器
3.4.3MCS51的存储器结构
3.4.4MCS51的并行输入/输出接口
3.4.5MCS51的外部引脚
3.4.6MCS51指令系统概貌
3.5ARM系列嵌入式微处理器
3.5.1ARM微处理器概述
3.5.2典型ARM处理器——ARM1022E处理器
3.5.3ARM编程模型
3.5.4异常
思考题与习题
第4章总线和总线技术
4.1总线与总线操作
4.1.1总线及总线信号分类
4.1.2总线操作及控制
4.1.3总线的主要性能指标
4.2总线操作控制
4.2.1总线仲裁控制
4.2.2总线握手控制
4.2.3Pentium处理器的总线操作时序
4.2.4MCS51系列单片机的总线操作时序
4.3目前主流微机系统中的常用总线标准
4.3.1标准总线概述
4.3.2ISA总线
4.3.3PCI总线
4.3.4USB总线
4.3.5IEEE 1394总线
4.3.6SCSI总线
4.3.7AGP总线
思考题与习题
第5章存储器
5.1现代高档微机系统的存储器体系结构
5.1.1分级存储器结构
5.1.2虚拟存储器结构
5.2内存储器构成原理
5.2.1存储器结构的确定
5.2.2存储器芯片的选配
5.2.3存储器接口的设计
5.3高速缓冲存储器基本原理
5.3.1Cache的基本结构和工作原理
5.3.2Cache与内存的映像关系
5.3.3Cache的读/写操作
5.4常用外存储器
5.4.1硬盘
5.4.2移动硬盘
5.4.3U盘
5.5虚拟存储器管理机制
5.5.1分段分页管理机制
5.5.2虚拟地址向实地址的转换原理
5.5.3保护机制
思考题与习题
第6章I/O接口
6.1I/O接口的分类
6.1.1不同外设性质的接口
6.1.2并行与串行接口
6.1.3可编程与不可编程接口
6.2I/O接口与存储器的本质共性
6.3I/O端口的编址方式
6.3.1存储器映像方式
6.3.2隔离I/O方式
6.3.3Intel系列处理器I/O编址方式
6.4I/O同步控制方式
6.4.1程序查询式控制
6.4.2中断驱动式控制
6.4.3DMA式控制
6.4.4延时等待式控制
6.5I/O接口中的中断技术
6.5.1中断的基本概念与分类
6.5.2中断优先级与中断嵌套
6.5.3中断检测与响应
6.5.4中断服务判决
6.5.5中断处理
6.6I/O接口中的DMA技术
6.6.1DMA操作的一般过程
6.6.2DMA操作控制器
6.7I/O接口中的数据缓存技术
6.7.1单级数据缓存器
6.7.2FIFO多级数据缓存器
6.7.3双口SRAM批量数据缓存器
6.8I/O接口中的定时/计数技术
6.9I/O接口的扩展设计
6.9.1结构确定
6.9.2芯片选配
6.9.3接口设计
思考题与习题
第7章典型可编程接口芯片及应用
7.1可编程接口芯片概述
7.2可编程中断控制器芯片8259
7.2.1基本功能
7.2.2内部结构与外部引脚
7.2.3中断工作过程
7.2.4端口寻址与读/写控制
7.2.5应用编程
7.2.68259的应用思维
7.3可编程定时器/计数器芯片8254
7.3.1基本功能
7.3.2内部结构与外部引脚
7.3.3端口寻址与读/写控制
7.3.4六种工作方式
7.3.5应用编程
7.3.68254的应用思维
7.4可编程并行接口芯片8255
7.4.1基本功能
7.4.2内部结构与外部引脚
7.4.3端口寻址与读/写控制
7.4.4应用编程
7.4.5三种工作方式
7.4.68255的应用思维
7.5可编程串行接口芯片INS 8250
7.5.1基本功能
7.5.2内部结构与外部引脚
7.5.3端口寻址与读/写控制
7.5.4应用编程
7.5.58250的应用思维
7.6可编程接口芯片的综合应用
7.6.1多接口芯片的综合应用思维
7.6.2基于FPGA的综合应用思维
思考题与习题
第8章常用交互设备及接口
8.1键盘及其接口
8.1.1键盘概述
8.1.2非编码键盘的接口功能
8.1.3行/列扫描式键盘接口方法
8.1.4PC系列机键盘及接口
8.2显示器及其接口
8.2.1显示器概述
8.2.2显示器一般接口方法
8.2.3PC系列机显示适配器
8.3打印机及其接口
8.3.1打印机及其控制原理
8.3.2Centronics并行接口标准
8.3.3并行打印机接口方法
8.4其他交互设备及接口
8.4.1鼠标
8.4.2扫描仪
8.4.3一般局域网适配器——网卡
8.4.4一般广域网适配器——调制解调器
思考题与习题
第9章模拟I/O器件及接口
9.1D/A与A/D转换器的原理
9.1.1D/A转换器的原理
9.1.2A/D转换器原理
9.1.3D/A、A/D转换器主要性能指标
9.2典型D/A与A/D转换器集成芯片
9.2.1典型D/A转换器芯片
9.2.2典型A/D转换器芯片
9.3D/A、A/D转换器与MPU的接口
9.3.1DAC芯片与MPU的接口技术
9.3.2ADC芯片与MPU的接口技术
9.4模拟I/O通道
9.4.1模拟输入通道的结构形式
9.4.2模拟输出通道的结构形式
9.4.3模拟多路开关与采样保持器
思考题与习题
第10章多媒体设备及接口
10.1多媒体计算机系统概述
10.1.1多媒体和多媒体技术
10.1.2多媒体计算机系统及其基本组成
10.1.3典型多媒体计算机系统
10.2声频设备及其接口
10.2.1主要声频设备
10.2.2声频接口一般原理
10.2.3目前流行声卡的功能、结构及性能
10.3视频设备及其接口
10.3.1视频概述
10.3.2主要视频设备
10.3.3视频接口一般原理
10.3.4目前流行视频卡的功能、结构及性能
10.4光盘存储器及其接口
10.4.1光盘存储器及其分类
10.4.2光驱的组成结构及工作原理
10.4.3光驱的性能指标
10.4.4光驱的接口
思考题与习题
参考文献