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微型计算机组成原理(第2版)

“十一五”国家规划教材

作者:
陆志才
定价:
43.00 元
版面字数:
710千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
2
最新版次
印刷时间:
2013年
ISBN:
978-7-04-026400-5
物料号:
26400-00
出版时间:
2009-05-12
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机类专业核心课程
三级分类:
计算机组织与体系结构

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书从微型计算机组成原理必备的基础知识讲起,系统地介绍16位和包括超线程、多核处理器、DDR2/DDR3、PCIExpress在内的现代32位微型计算机的组成原理、体系结构及基本接口技术。主要内容涉及微型计算机组成基础、各种档次的微处理器的结构、各种类型的半导体存储器、输入输出接口、可编程接口芯片、传统和现代的控制逻辑、面向现代微型计算机的总线技术以及微型计算机体系结构的发展变化等。

本书在保持第1版特色(基础部分简要,讲解通俗易懂;突出现代微型计算机的组成;大部分程序示例采用高级语言编写;内容的选择、深度及顺序安排经过精心设计)的基础上,纳入微型计算机组成方面的最新技术和最新结构。

本书可作为高等院校计算机科学与技术及相关专业本科的“微型计算机组成原理&rdquo

  • 目录
    • 第一章 微型计算机组成基础
      • 1.1 计算机中数据的表示
        • 1.1.1 计算机中数的进位制
          • 1.1.2 字符编码
            • 1.1.3 带符号数的表示
              • 1.1.4 溢出
                • 1.1.5 定点数与浮点数
                • 1.2 计算机的组成与运行原理
                  • 1.2.1 体系结构
                    • 1.2.2 运算器的组成
                      • 1.2.3 控制器的组成
                        • 1.2.4 内存储器的组成
                          • 1.2.5 主机的运行原理
                          • 1.3 微型计算机的基本结构
                            • 1.3.1 微处理器的概念
                              • 1.3.2 总线的基本概念
                                • 1.3.3 微型计算机的基本结构
                                • 1.4 微型计算机的基本数据类型
                                  • 1.5 堆栈
                                    • 1.5.1 堆栈的引进和定义
                                      • 1.5.2 堆栈的操作
                                      • 习题一
                                      • 第二章 8086系统结构
                                        • 2.1 8086微处理器的结构
                                          • 2.1.1 8086微处理器的功能结构与指令流水线
                                            • 2.1.2 8086微处理器的存储器分段结构
                                              • 2.1.3 8086的寄存器结构
                                              • 2.2 8086的总线周期
                                                • 2.2.1 8086的时序
                                                  • 2.2.2 8086的存储器读周期
                                                    • 2.2.3 8086的I/O读周期
                                                      • 2.2.4 8086的存储器写周期
                                                        • 2.2.5 8086的I/O写周期
                                                          • 2.2.6 在总线周期中插入等待时钟
                                                            • 2.2.7 空闲时钟周期
                                                            • 2.3 8086系统总线的形成
                                                              • 2.3.1 8086引脚功能
                                                                • 2.3.2 最小模式下系统总线的形成
                                                                  • 2.3.3 最大模式下系统总线的形成
                                                                  • 2.4 8088简介
                                                                    • 习题二
                                                                    • 第三章 半导体存储器
                                                                      • 3.1 半导体存储器概述
                                                                        • 3.1.1 半导体存储器的分类
                                                                          • 3.1.2 半导体存储芯片的一般结构
                                                                            • 3.1.3 半导体存储器芯片的主要技术指标
                                                                            • 3.2 静态随机存取存储器
                                                                              • 3.2.1 六管静态基本单元电路
                                                                                • 3.2.2 静态RAM芯片举例
                                                                                • 3.3 动态随机存取存储器
                                                                                  • 3.3.1 单管动态基本单元电路
                                                                                    • 3.3.2 动态RAM的电路结构
                                                                                      • 3.3.3 动态RAM芯片举例
                                                                                        • 3.3.4 再谈动态RAM的刷新
                                                                                        • 3.4 只读存储器
                                                                                          • 3.4.1 掩模型ROM
                                                                                            • 3.4.2 PROM
                                                                                              • 3.4.3 EPROM
                                                                                                • 3.4.4 EEPROM
                                                                                                  • 3.4.5 闪速存储器
                                                                                                  • 3.5 半导体存储器与CPU的连接及简单存储器子系统的设计
                                                                                                    • 3.5.1 半导体存储器与CPU的连接
                                                                                                      • 3.5.2 简单存储器子系统的设计
                                                                                                        • 3.5.3 动态RAM与CPU的连接
                                                                                                          • 3.6 8086的存储器组织简介
                                                                                                          • 3.7 高速缓冲存储器
                                                                                                            • 3.7.1 Cache的工作原理
                                                                                                              • 3.7.2 主存与Cache的地址映像
                                                                                                                • 3.7.3 替换算法
                                                                                                                  • 3.7.4 Pentium微型计算机Cache结构简介
                                                                                                                  • 3.8 层出不穷的半导体存储器新技术
                                                                                                                    • 3.8.1 静态RAM
                                                                                                                      • 3.8.2 动态RAM
                                                                                                                        • 3.8.3 专用的半导体存储器
                                                                                                                        • 习题三
                                                                                                                        • 第四章 输入输出接口
                                                                                                                          • 4.1 I/O接口概述
                                                                                                                            • 4.1.1 I/O接口的主要功能
                                                                                                                              • 4.1.2 I/O接口的集成化程度
                                                                                                                                • 4.1.3 I/O接口的典型结构
                                                                                                                                • 4.2 I/O端口的编址方式
                                                                                                                                  • 4.2.1 存储器统一编址
                                                                                                                                    • 4.2.2 I/O独立编址
                                                                                                                                    • 4.3 I/O指令及高级语言程序对I/O端口的访问
                                                                                                                                      • 4.3.1 I/O指令
                                                                                                                                        • 4.3.2 高级语言程序对I/O端口的访问
                                                                                                                                        • 4.4 输入输出传送方式
                                                                                                                                          • 4.4.1 无条件传送方式
                                                                                                                                            • 4.4.2 查询传送方式
                                                                                                                                              • 4.4.3 中断传送方式
                                                                                                                                                • 4.4.4 DMA传送方式
                                                                                                                                                  • 4.4.5 I/O处理机方式
                                                                                                                                                  • 4.5 简单输入输出接口的设计
                                                                                                                                                    • 4.5.1 CPU或系统总线的I/O接口信号
                                                                                                                                                      • 4.5.2 端口地址安排
                                                                                                                                                        • 4.5.3 端口地址译码
                                                                                                                                                          • 4.5.4 基地址可变
                                                                                                                                                            • 4.5.5 端口的设计
                                                                                                                                                              • 4.5.6 接口电路设计举例
                                                                                                                                                              • 习题四
                                                                                                                                                              • 第五章 中断系统
                                                                                                                                                                • 5.1 中断的基本概念
                                                                                                                                                                  • 5.1.1 中断
                                                                                                                                                                    • 5.1.2 中断系统
                                                                                                                                                                      • 5.1.3 中断源
                                                                                                                                                                        • 5.1.4 中断的基本过程
                                                                                                                                                                          • 5.1.5 中断优先级
                                                                                                                                                                            • 5.1.6 多重中断(中断嵌套)
                                                                                                                                                                              • 5.1.7 中断屏蔽
                                                                                                                                                                                • 5.1.8 可屏蔽中断、不可屏蔽中断、中断允许标志位
                                                                                                                                                                                • 5.2 中断管理
                                                                                                                                                                                  • 5.2.1 CPU响应中断的条件
                                                                                                                                                                                    • 5.2.2 中断响应
                                                                                                                                                                                      • 5.2.3 中断源识别
                                                                                                                                                                                        • 5.2.4 中断判优
                                                                                                                                                                                        • 5.3 可编程中断控制器8259A
                                                                                                                                                                                          • 5.3.1 8259A的内部结构及引脚信号
                                                                                                                                                                                            • 5.3.2 8259A的工作方式
                                                                                                                                                                                              • 5.3.3 8259A的初始化命令字
                                                                                                                                                                                                • 5.3.4 8259A的初始化编程
                                                                                                                                                                                                  • 5.3.5 8259A的操作命令字
                                                                                                                                                                                                  • 5.4 PC/AT型微机的中断系统
                                                                                                                                                                                                    • 5.4.1 中断向量与中断向量表
                                                                                                                                                                                                      • 5.4.2 中断源及外部可屏蔽中断的控制逻辑
                                                                                                                                                                                                        • 5.4.3 中断处理过程
                                                                                                                                                                                                          • 5.4.4 自编中断服务程序举例
                                                                                                                                                                                                          • 习题五
                                                                                                                                                                                                          • 第六章 可编程接口芯片
                                                                                                                                                                                                            • 6.1 可编程并行输入输出接口8255A
                                                                                                                                                                                                              • 6.1.1 8255A的结构
                                                                                                                                                                                                                • 6.1.2 8255A的工作方式概述
                                                                                                                                                                                                                  • 6.1.3 8255A的控制字
                                                                                                                                                                                                                    • 6.1.4 8255A三种工作方式的功能说明
                                                                                                                                                                                                                      • 6.1.5 从端口C中读状态字
                                                                                                                                                                                                                        • 6.1.6 8255A应用举例
                                                                                                                                                                                                                        • 6.2 可编程间隔定时器
                                                                                                                                                                                                                          • 6.2.1 8253的基本功能和结构
                                                                                                                                                                                                                            • 6.2.2 8253的控制字及初始化
                                                                                                                                                                                                                              • 6.2.3 8253的工作方式
                                                                                                                                                                                                                                • 6.2.4 间隔定时器
                                                                                                                                                                                                                                  • 6.2.5 8253/8254的应用
                                                                                                                                                                                                                                  • 6.3 DMA控制器8237A
                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3.1 8237A的工作周期
                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.2 8237A的引脚
                                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.3 8237A的工作模式
                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3.4 8237A的传送类型
                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.5 8237A的寄存器组
                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.6 8237A的软件命令
                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3.7 8237A的编程
                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.3.8 8237A的应用
                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题六
                                                                                                                                                                                                                                                  • 第七章 80386系统结构
                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1 80386微处理器结构
                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.1.1 80386微处理器的特点和工作模式
                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1.2 逻辑部件
                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.1.3 内部寄存器
                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.1.4 数据类型
                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1.5 引脚信号及其功能
                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.2 80386的总线周期
                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.2.1 总线周期的分类
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2.2 非地址流水线读/写周期
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.3 地址流水线读/写周期
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.3 80386的一些内部机制
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.3.1 存储器管理功能
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3.2 描述符
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3.3 多任务机制
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.4 保护功能
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.5 保护模式下的中断
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4 80386系统的构成
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.1 系统组成
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.2 存储器结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.4.3 输入输出结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.4.4 基本的存储器结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题七
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第八章 高档微处理器
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1 高档微处理器中的新技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.1 RISC技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.2 CPU内部设置Cache
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.1.3 采用双独立总线体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.1.4 增加指令流水线条数
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1.5 分支指令预测技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.6 超顺序执行技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.7 采用深度指令流水线结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.8 MMX技术与3DNow!技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.9 超线程技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.10 多核处理器结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 从80486到Core2Duo及Xeon
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 80486
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 Pentium
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.3 PentiumPro
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.4 MMXPentium
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.5 PentiumⅡ
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.6 PentiumⅢ
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.7 Pentium
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.8 Core2Duo
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.9 Xeon
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.3 AMD公司微处理器简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题八
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第九章 总线技术Ⅰ———内部总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1 总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1.1 采用总线技术的原因
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.1.2 总线的分类及内部总线的发展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.1.3 总线规范
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.1.4 总线的主要性能指标
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2 ISA总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.1 引脚信号
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.2 ISA总线时序
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.3 ISA总线接口
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3 PCI总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.1 PCI总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.2 PCI总线信号的定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.3.3 总线命令
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.3.4 PCI总线协议基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.3.5 PCI总线仲裁机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.3.6 PCI总线的配置周期
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.3.7 PCI总线配置空间
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3.8 PCI总线的扩展ROM
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.9 PCI总线接口
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • *9.4 AGP总线简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.4.1 AGP总线的提出
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.4.2 AGP与PCI的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.4.3 AGP相对于PCI的改进
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.5 PCIExpress总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.5.1 PCIExpress总线的提出
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.5.2 PCIExpress的主要特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.5.3 PCIExpress技术基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.5.4 PCIExpress接口设计方案
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题九
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第十章 总线技术Ⅱ———设备总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • *10.1 SCSI总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.1.1 SCSI设备
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.1.2 SCSI体系结构模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.1.3 SCSI命令
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.1.4 SCSI软件接口简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *10.2 IDE接口
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.2.1 IDE接口信号
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.2.2 IDE接口数据传送方式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.2.3 扇区的寻址方式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2.4 IDE控制器中的寄存器
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.5 IDE命令简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.6 从UltraATA/33到UltraATA
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3 通用串行总线USB
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.1 USB的主要特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.3.2 USB的硬件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.3 USB系统的软件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.3.4 USB总线数据编码方式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.3.5 USB总线上的数据传输
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.3.6 USB协议简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.3.7 USB设备配置简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.3.8 USB设备开发简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.4 FireWire串行总线(IEEE1394)简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 习题十
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第十一章 微型计算机系统的硬件组成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.1 系统控制逻辑及控制芯片组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.1.1 系统控制逻辑及控制芯片组简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.1.2 早期的芯片组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.1.3 采用北桥/南桥体系结构的芯片组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.1.4 采用Hub体系结构的芯片组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.1.5 支持PCIExpress的芯片组
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2 内存条
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.2.1 内存芯片Bank与芯片容量的新表示
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.2.2 内存条的组成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.3 主板
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.4 微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.4.1 早期微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.4.2 控制芯片组出现初期的微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.4.3 采用北桥/南桥芯片组的微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.4.4 采用Hub芯片组的微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.4.5 采用支持PCIExpress芯片组的微型计算机的体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • *11.5 服务器体系结构举例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题十一
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第十二章 串行通信
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.1 数据通信基础知识
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.1.1 数据传输形式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.1.2 单向与双向通信
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.1.3 同步技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.2 RS-232C总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.2.1 RS-232C总线标准
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.2.2 RS-232C接口的连接
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.2.3 20mA电流环回路标准
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.3 PC系列机的串行通信
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.3.1 8250内部寄存器
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.3.2 8250的初始化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.3.3 NS16550相对8250的改进
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.3.4 异步通信BIOS功能调用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.3.5 TurboC中的异步通信功能调用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.3.6 Windows平台上的串行通信简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • *12.4 RS-422总线与RS-485总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.4.1 RS-422总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.4.2 RS-485总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.4.3 RS-232C/RS-422/RS-485转换器简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • *12.5 通信协议简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 习题十二
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录 部分小规模集成电路国家标准与国外流行表示对照
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 参考文献(第1版/第2版)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          相关图书