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第1章 计算机概述 1

1.1 计算机发展史 1

1.1.1 从电子器件的发展看电子计算机的发展史 1

1.1.2 摩尔定律 3

1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 5

1.2 现代计算机的特点及其类型 8

1.3 计算机的性能与发展趋势 10

1.3.1 计算机的运算速度与存储容量 10

1.3.2 计算机的发展趋势 11

1.4 计算机的基本结构 12

1.4.1 冯·诺依曼模型 12

1.4.2 计算机系统结构 13

1.4.3 计算机的模块结构 14

习题 16

第2章 计算机系统组成及工作原理 17

2.1 二进制数与信息表示 17

2.1.1 为什么要使用二进制 17

2.1.2 信息在计算机内的表示 18

2.1.3 数值型数据 18

2.1.4 非数值型数据 21

2.1.5 数据格式 23

2.1.6 原码、补码和反码 24

2.1.7 二进制加、减运算 27

2.2 逻辑电路 28

2.2.1 有关逻辑电路的基础知识 28

2.2.2 逻辑门电路 31

2.2.3 组合逻辑电路 32

2.2.4 时序逻辑电路 36

2.2.5 典型时序电路——触发器 36

2.2.6 计数器 39

2.2.7 寄存器 40

2.3 计算机的硬件组成 41

2.3.1 CPU的组成 41

2.3.2 指令系统 43

2.3.3 CPU的工作过程 45

习题 46

第3章 微型计算机的中央处理器 48

3.1 CPU概述 48

3.2 CPU的主要技术指标 50

3.2.1 位、字节和字长 50

3.2.2 时钟频率 50

3.2.3 一级和二级高速缓存的容量和速率 51

3.2.4 CPU的扩展指令集 52

3.2.5 工作电压 52

3.2.6 地址总线与数据总线的宽度 52

3.2.7 制造工艺 52

3.3 提高CPU性能的先进技术 53

3.3.1 流水线与超标量结构 53

3.3.2 高速缓存技术 54

3.3.3 NetBurst架构Pentium 4中的高速缓存实现技术 61

3.3.4 扩展指令集 62

3.3.5 64位技术 65

3.3.6 超线程技术 66

3.3.7 多核心技术 67

3.4 CPU的封装与接口类型 69

3.4.1 CPU的封装 69

3.4.2 CPU的接口 70

3.5 CPU的内核 72

3.6 典型CPU介绍 73

3.6.1 Intel系列CPU 73

3.6.2 AMD系列CPU 78

习题 83

实验 84

第4章 内部存储器 85

4.1 存储系统概述 85

4.2 内存的作用及其分类 86

4.2.1 内存的作用 86

4.2.2 内存的分类 87

4.2.3 内存的主要技术指标 87

4.3 半导体存储器的组成及工作原理 89

4.3.1 随机存储器 89

4.3.2 只读存储器 91

4.3.3 内存的组成 93

4.4 RAM的基本工作方式 95

4.5 内存模组与基本结构 96

4.5.1 物理存储体 96

4.5.2 逻辑存储体 96

4.5.3 内存条（模组）的结构及工作原理 97

4.6 主流内存条介绍 100

4.6.1 FPM DRAM 100

4.6.2 EDO DRAM 101

4.6.3 SDRAM 102

4.6.4 DDR SDRAM内存 103

4.6.5 DDR2 SDRAM内存 104

4.6.6 Rambus内存 106

4.6.7 几种常见内存的带宽比较 108

4.6.8 内存接口类型 109

4.7 内存相关技术 110

4.7.1 内存双通道技术 110

4.7.2 内存参数及其优化 112

4.7.3 内存技术规范及标注格式 114

习题 115

实验 116

第5章 总线与芯片组 117

5.1 总线 117

5.1.1 总线的概念 117

5.1.2 总线的类型和性能 118

5.1.3 PC机总线的演变 119

5.1.4 ISA总线 122

5.1.5 PCI总线 123

5.1.6 PCI Express总线 126

5.2 芯片组 128

5.2.1 芯片组的概念 128

5.2.2 Intel公司早期的芯片组 129

5.2.3 用于Pentium 4的8××系列芯片组 131

5.2.4 Intel 9××系列芯片组 132

5.3 主机板 137

5.3.1 主机板的构成 137

5.3.2 主机板标准 139

习题 141

实验 142

第6章 接口 143

6.1 接口的基本知识 143

6.1.1 接口的构成 143

6.1.2 接口信号 145

6.1.3 接口的分类 146

6.1.4 接口的操作方式 147

6.2 RS-232C 150

6.2.1 RS-232C串行接口标准 150

6.2.2 RS-232C的接口信号 153

6.2.3 RS-232C串行接口的实现 154

6.3 并行接口 156

6.3.1 并行接口简介 156

6.3.2 并行接口的工作模式 158

6.3.3 并行接口的使用 160

6.4 USB接口 160

6.4.1 新型的串行传输技术简介 161

6.4.2 USB简介 161

6.4.3 USB的技术特点 162

6.4.4 USB传输模式 164

6.5 IEEE 1394 165

6.5.1 IEEE 1394标准 165

6.5.2 IEEE 1394a和USB的比较 166

6.6 IDE接口 168

6.6.1 IDE接口简介 168

6.6.2 IDE接口的版本和发展过程 170

6.7 SATA接口 172

6.7.1 从ATA到SATA 172

6.7.2 SATA简介 173

6.8 SCSI接口 175

6.8.1 SCSI概述 175

6.8.2 SCSI电缆和连接器 176

6.8.3 SCSI的版本 176

6.8.4 SCSI到SAS 178

6.9 红外线接口 179

6.9.1 红外线传输的特点 179

6.9.2 IrDA简述 180

6.10 无线接口 182

6.10.1 蓝牙 182

6.10.2 Wi-Fi 183

习题 184

实验 185

第7章 外部存储器 186

7.1 硬盘 186

7.1.1 硬盘的结构与工作原理 186

7.1.2 硬盘的性能指标 190

7.1.3 分区和格式化 193

7.2 光盘系统 196

7.2.1 光盘分类 197

7.2.2 光盘的数据存储方式 200

7.2.3 DVD 201

7.2.4 CD和DVD技术 204

7.2.5 下一代光存储技术 205

7.2.6 光盘驱动器 206

7.3 移动存储器 210

7.3.1 移动盘 210

7.3.2 存储卡 211

习题 214

实验 215

第8章 常用外部设备 216

8.1 键盘与鼠标 216

8.1.1 键盘 216

8.1.2 鼠标 224

8.2 扫描仪 229

8.3 触摸屏 233

8.4 显示系统 236

8.4.1 CRT显示器 236

8.4.2 液晶显示器 243

8.4.3 显示适配器 248

8.5 音频设备 256

8.5.1 音频设备的发展历史及用途 256

8.5.2 声卡的工作原理 257

8.5.3 声卡的输入输出接口 261

8.6 打印机 263

8.6.1 针式打印机 263

8.6.2 喷墨打印机 264

8.6.3 激光打印机 265

8.6.4 打印机的接口 266

习题 267

第9章 多媒体设备 269

9.1 多媒体的基本概念 269

9.1.1 多媒体技术的定义 269

9.1.2 多媒体技术的主要特征 270

9.1.3 多媒体系统 271

9.1.4 多媒体个人计算机 271

9.2 音频卡 272

9.2.1 采样频率与采样精度 272

9.2.2 输入输出接口 272

9.2.3 声卡芯片 276

9.2.4 外置声卡 276

9.2.5 与专业声卡相关的一些概念 278

9.3 摄像头 279

9.3.1 图像传感器 279

9.3.2 数字信号处理器 280

9.3.3 镜头 280

9.3.4 摄像头的主要技术指标 281

9.4 多功能显示卡 282

9.4.1 多功能显示卡的发展 282

9.4.2 多功能显示卡的常见功能与应用 284

9.5 视频卡 286

9.5.1 视频卡的基本概念 286

9.5.2 视频卡的基本类型 287

9.5.3 视频卡的主要性能指标 287

9.6 VGA设备 289

9.7 投影机 292

9.7.1 投影机的工作原理 292

9.7.2 投影机接口的分类及用途 297

9.7.3 投影机的主要性能指标 298

9.7.4 便携式投影机 299

习题 300

第10章 计算机通信和通信设备 301

10.1 计算机通信 301

10.1.1 计算机技术与通信技术的融合 301

10.1.2 通信系统的组成 302

10.2 数字通信的基本概念 303

10.2.1 数据通信的分类 303

10.2.2 通信速率与数据传输方式 304

10.2.3 数据的同步方式 304

10.2.4 编码与调制 305

10.2.5 多路复用技术 306

10.2.6 信号带宽、信道带宽与差错控制 308

10.3 分布系统与计算机网络 308

10.4 虚拟专用网络 313

10.5 调制解调器 315

10.5.1 模拟调制解调器 315

10.5.2 DSL技术 316

10.5.3 电缆调制解调器 324

10.5.4 电力线调制解调器 326

10.5.5 ISDN和ISDN调制解调器 330

10.5.6 CDMA和GSM/GPRS调制解调器 334

10.6 网络设备 334

10.6.1 网络适配器 335

10.6.2 无线网卡 337

10.7 中继器 340

10.8 网桥 340

10.9 集线器 340

10.10 交换机 341

10.11 路由器 343

10.12 宽带路由器 344

10.13 集线器、交换机与路由器的区别 344

10.14 网关 346

10.15 网络打印机 348

10.15.1 网络打印机的基本概念 348

10.15.2 网络打印机的应用 348

10.16 VoIP 350

10.16.1 VoIP的基本概念 350

10.16.2 VoIP的实现 352

10.16.3 VoIP的应用方案 354

习题 355

第11章 专用计算机与工业控制系统 356

11.1 嵌入式系统 356

11.1.1 嵌入式系统的概念及特点 356

11.1.2 嵌入式系统的结构及分类 357

11.2 DSP 360

11.2.1 DSP的概念 360

11.2.2 DSP的发展历程 360

11.2.3 DSP的特性 361

11.3 SOPC及其技术 364

11.4 微控制器 367

11.4.1 什么是微控制器 367

11.4.2 微控制器的基本结构 368

11.5 工业控制系统 372

11.5.1 什么是工业控制系统 372

11.5.2 分散控制系统的特点 372

11.5.3 现场总线控制系统 375

11.5.4 现场总线控制系统的特点 375

11.5.5 现场总线控制网络模型 376

11.5.6 控制网络和信息网络的集成 378

11.5.7 现场总线的标准 379

习题 380

英文缩略语 381

参考文献 387