计算机硬件技术及应用基础 上 微机原理部分PDF电子书下载

第1章　微型计算机系统概述 1

1.1 微型计算机系统的体系结构 2

1.1.1　从冯·诺依曼结构说起 2

1.1.2　硬件三总线结构 2

1.1.3　从内到外三个层次 3

1.2　微机各大组成部分结构及功能 4

1.2.1　微处理器（MPU） 4

1.2.2　存储器 6

1.2.3 I/O接口 7

1.2.4　总线 8

1.3　微型计算机系统主要性能指标 8

1.3.1　字长 8

1.3.2　存储器容量 8

1.3.3　运算速度 9

1.3.4　外设扩展能力 9

1.3.5　软件配置情况 9

1.4　高档微机中应用的现代先进计算机技术 9

1.4.1　流水线、超流水线和超标量技术 9

1.4.2　分支预测和推测执行技术 10

1.4.3　乱序执行技术和动态执行技术 10

1.4.4　超线程技术 10

1.5　典型微型计算机系统 10

1.5.1　个人计算机系统 10

1.5.2　便携式计算机系统 18

1.5.3　嵌入式计算机系统 18

思考题与习题一 19

第2章　微型计算机硬件组成基础 21

2.1　逻辑电路及功能概述方法 22

2.1.1　组合逻辑电路及其功能描述方法 22

2.1.2　时序逻辑电路及其功能描述方法 22

2.2　基本逻辑单元电路 23

2.2.1 组合逻辑基本单元——逻辑门 24

2.2.2　时序逻辑基本单元——触发器 27

2.2.3　脉冲波形产生与整形电路 31

2.3　基本组合逻辑部件 35

2.3.1　编码器 35

2.3.2　译码器 37

2.3.3　数据选择器 42

2.3.4　数码比较器 45

2.3.5　加法器 46

2.3.6　算术逻辑单元 47

2.4　基本时序逻辑部件 50

2.4.1　寄存器和移位寄存器 50

2.4.2　计数器 53

思考题与习题二 59

第3章　微处理器 63

3.1　微处理器的发展 64

3.1.1　Intel微处理器发展历程 64

3.1.2　国产微处理器发展现状 69

3.2　8086/8088微处理器 72

3.2.1　8086/8088的内部结构 72

3.2.2　指令流水线和存储器分段管理 73

3.3　Pentium微处理器 75

3.3.1 内部结构与外部引脚 76

3.3.2　内部寄存器 81

3.3.3　四种工作方式 90

3.4 “龙芯”微处理器 91

3.4.1 龙芯2F处理器内部结构 91

3.4.2　龙芯2F的外部接口信号 95

3.4.3　龙芯2F的内部寄存器 99

3.4.4　龙芯2F的工作模式 101

思考题与习题三 104

第4章　存储器 105

4.1 当今高档微机系统的存储器体系结构 106

4.1.1　分级存储器结构 106

4.1.2　虚拟存储器技术 107

4.2　半导体存储器的分类与选用原则 107

4.2.1　半导体存储器的分类 107

4.2.2　半导体存储器的选用原则 108

4.3　存储器芯片与存储条的接口特性 109

4.3.1 各类存储器芯片的接口共性 109

4.3.2　DRAM芯片与存储条的接口特性 112

4.4　内存储器 115

4.4.1 内存储器组织原理 115

4.4.2 内存储器设计举例 120

4.5 高速缓冲存储器基本原理 123

4.5.1　Cache的基本结构和工作原理 124

4.5.2　Cache与内存的映像关系 125

4.5.3　Cache的读／写操作 126

4.5.4　分级Cache结构与平均访存周期的估算 127

4.6　外存储器 128

4.6.1　硬盘存储器 128

4.6.2　光盘存储器 132

4.6.3　移动存储器 137

4.7　虚拟存储器管理机制 141

4.7.1 分段分页管理机制 141

4.7.2　虚拟地址向实地址的转换原理 142

4.7.3　保护机构 146

思考题与习题四 146

第5章　I/O设备及接口 151

5.1　基本人机交互设备 152

5.1.1　键盘 152

5.1.2　显示器 153

5.1.3　打印机 157

5.2　模拟I/O设备 159

5.2.1　A/D转换器与模拟输入通道 159

5.2.2　D/A转换器与模拟输出通道 174

5.3　I/O接口与I/O操作 185

思考题与习题五 186

第6章　总线 189

6.1　总线概述 190

6.1.1　总线及分组 190

6.1.2　总线功能和性能 190

6.1.3　总线模块 191

6.2　总线操作及控制 191

6.2.1　总线操作概念 191

6.2.2　总线操作控制 192

6.3　总线仲裁方法 192

6.3.1 串行仲裁 192

6.3.2　并行仲裁 194

6.3.3　并串行二维仲裁 194

6.4　总线握手方法 195

6.4.1　同步握手 195

6.4.2　异步握手 196

6.4.3　半同步握手 197

6.5　Pentium处理器的典型总线操作时序 198

6.5.1　非流水线式读／写周期的总线时序 198

6.5.2　突发式读／写周期的总线时序 199

6.5.3　流水线式读／写周期的总线时序 200

6.6 目前主流微机系统中的常用标准总线 201

6.6.1　标准总线概述 201

6.6.2　ISA总线 202

6.6.3　PCI总线 204

6.6.4　USB总线 218

6.6.5　IEEE1394总线 222

6.6.6　SCSI总线 225

6.6.7　AGP总线 227

思考题与习题六 229

第7章　中断机制 231

7.1　中断与中断类型 232

7.2 中断优先级与中断嵌套 233

7.3 中断检测与响应 234

7.4 中断服务判决 235

7.4.1　程序查询式判决 235

7.4.2　中断向量式判决 236

7.5 中断处理 237

7.6　Pentium处理器的中断机理 239

7.6.1 实地址方式下使用中断向量表 239

7.6.2　保护虚地址方式下使用中断描述符表 240

7.6.3　中断向量号分配 241

7.6.4 中断／异常的检测、响应、处理过程 241

思考题与习题七 242

第8章　计算机基本工作原理 245

8.1　计算机中数据的表示 246

8.1.1　数值数据的表示 246

8.1.2　字符数据的表示 250

8.1.3　声像数据的表示 252

8.1.4　目前微机中常用的数据类型 253

8.2　计算机中数据的运算 256

8.2.1 算术运算 256

8.2.2 逻辑运算 260

8.3　计算机工作的过程 261

8.3.1　计算机工作过程的一般描述 261

8.3.2　指令执行过程 262

8.3.3　程序执行过程举例 262

思考题与习题八 264

第9章　Pentium系列处理器指令系统 267

9.1　指令寻址方式 268

9.1.1　寻址方式概述 268

9.1.2　11种寻址方式 269

9.2　指令系统概述 275

9.2.1　Pentium指令格式 275

9.2.2　Pentium指令分类 276

9.3　与8086兼容的指令 277

9.3.1　数据传送类指令 277

9.3.2　算术运算类指令 283

9.3.3　逻辑运算类指令 290

9.3.4　串操作类指令 294

9.3.5　控制转移类指令 298

9.3.6　处理器控制类指令 304

9.4　8086以后历代处理器新增的指令 305

9.4.1　80286新增指令 305

9.4.2　80386新增指令 308

9.4.3　80486新增指令 311

9.4.4　Pentium系列处理器新增指令 312

思考题与习题九 313

第10章　汇编语言及编程 319

10.1　汇编语言源程序结构 320

10.2　汇编语句及操作数 322

10.2.1　汇编语句 322

10.2.2　汇编语句中使用的操作数 323

10.3　伪指令语句 327

10.3.1　程序结构伪指令语句 327

10.3.2　符号常数定义伪指令 334

10.3.3　数据定义伪指令 334

10.3.4　过程与宏定义伪指令 336

10.3.5 结构定义伪指令 337

10.4　汇编语言程序设计 339

10.4.1　汇编语言程序开发过程 339

10.4.2　基本结构程序设计 340

10.4.3　子程序设计与调用 352

10.4.4　DOS/BIOS功能调用 357

10.4.5　典型功能程序设计举例 363

思考题与习题十 372

参考文献 376