微型計算機組成原理

前言

本書自第1版出版以來，已有數(shù)年，其間微型計算機組成領域又推出了許多新技術，計算機體系結構也有所變化。為了使教材盡量跟上計算機制造技術的發(fā)展，決定對原書進行修訂。本次修訂涉及6章。第三章增加了對新型存儲器DDR2／DDR3的介紹。第八章增加了對微處理器新技術（超線程、多核結構）以及新型處理器（Core2Duo）的介紹。改寫了對Pentium4和Xeon微處理器的介紹。AMD微處理器簡介中也納入了最新成果。第九章大幅精簡AGP一節(jié)，僅從了解歷史的角度對其做簡單介紹；增加了對新一代主流總線PCIExpress的介紹；對PCI總線部分做了少量擴充（涉及編者所做的實際工作，幫助理解總線協(xié)議），同時精簡了部分原有內容。第十章大幅精簡SCSI總線的內容，略去一些技術細節(jié)，USB總線部分將協(xié)議芯片簡介改成V2．0的。第十一章增加了對支持PCIExpress的芯片組、采用該芯片組的微型計算機的體系結構的介紹，內存條、主板部分均按照最新主流結構進行介紹，刪除了3GIO的內容（其正式版本PCIEx．press的內容移至第九章），增加了服務器體系結構舉例。

內容概要

　　《微型計算機組成原理（第2版）》從微型計算機組成原理必備的基礎知識講起，系統(tǒng)地介紹16位和包括超線程、多核處理器、DDR2／DDR3、PCIExpreSs在內的現(xiàn)代32位微型計算機的組成原理、體系結構及基本接口技術。主要內容涉及微型計算機組成基礎、各種檔次的微處理器的結構、各種類型的半導體存儲器、輸入輸出接口、可編程接口芯片、傳統(tǒng)和現(xiàn)代的控制邏輯、面向現(xiàn)代微型計算機的總線技術以及微型計算機體系結構的發(fā)展變化等。　　《微型計算機組成原理（第2版）》在保持第1版特色（基礎部分簡要，講解通俗易懂；突出現(xiàn)代微型計算機的組成；大部分程序示例采用高級語言編寫；內容的選擇、深度及順序安排經過精心設計）的基礎上，納入微型計算機組成方面的最新技術和最新結構?！　　段⑿陀嬎銠C組成原理（第2版）》可作為高等院校計算機科學與技術及相關專業(yè)本科的“微型計算機組成原理”課程教材，亦可作為從事研發(fā)、生產、教學和應用開發(fā)的廣大科技工作者的參考書。

作者簡介

陸志才，男，1946年生人，南開大學信息技術科學學院計算機系教授。從事計算機工作已有40年，起初參與計算機制造，并進行了大量設計。1980年初走上教學崗位。經過長期的教學實踐以及持之以恒的學習，對計算機組成原理、微機組成原理以及相關課程，如脈沖數(shù)字電路、計算機網絡、操作系統(tǒng)、計算機測控技術、接口技術、程序設計（匯編語言和c等高級語言）等，有較為深入的理解，并隨著計算機的發(fā)展，不斷更新相關知識。所講各課程受到歷屆學生普遍好評。計算機原理課程（以微型計算機為主要講解對象）在2000年被評為校級優(yōu)秀課程，2004年被評為校級精品課程。2001年獲南開大學教學改革創(chuàng)新獎。高度重視實驗教學，先后成功研制了用于高檔微型計算機的ISA總線實驗裝置，基于PCI總線、硬件描述語言和FPGA的新一代微機原理與接口實驗系統(tǒng)（面向計算機專業(yè)以及面向軟件類專業(yè)兩種）。主要研究方向為計算機體系結構、接口技術、軟／硬件協(xié)同開發(fā)、計算機測控技術，負責或參與科研項目10多項，發(fā)表學術論文26篇。

書籍目錄

第一章 微型計算機組成基礎1．1 計算機中數(shù)據(jù)的表示1．1．1 計算機中數(shù)的進位制1．1．2 字符編碼1．1．3 帶符號數(shù)的表示1．1．4 溢出1．1．5 定點數(shù)與浮點數(shù)1．2 計算機的組成與運行原理1．2．1 體系結構1．2．2 運算器的組成1．2．3 控制器的組成1．2．4 內存儲器的組成1．2．5 主機的運行原理1．3 微型計算機的基本結構1．3．1 微處理器的概念1．3．2 總線的基本概念1．3．3 微型計算機的基本結構1．4 微型計算機的基本數(shù)據(jù)類型1．5 堆棧1．5．1 堆棧的引進和定義1．5．2 堆棧的操作習題一第二章 8086系統(tǒng)結構2．1 8086微處理器的結構2．1．1 8086微處理器的功能結構與指令流水線2．1．2 8086微處理器的存儲器分段結構2．1．3 8086的寄存器結構2．2 8086的總線周期2．2．1 8086的時序2．2．2 8086的存儲器讀周期2．2．3 8086的I／O讀周期2．2．4 8086的存儲器寫周期2．2．5 8086的I／O寫周期2．2．6 在總線周期中插入等待時鐘2．2．7 空閑時鐘周期2．3 8086系統(tǒng)總線的形成2．3．1 8086引腳功能2．3．2 最小模式下系統(tǒng)總線的形成2．3．3 最大模式下系統(tǒng)總線的形成2．4 8088簡介習題二第三章 半導體存儲器3．1 半導體存儲器概述3．1．1 半導體存儲器的分類3．1．2 半導體存儲芯片的一般結構3．1．3 半導體存儲器芯片的主要技術指標3．2 靜態(tài)隨機存取存儲器3．2．1 六管靜態(tài)基本單元電路3．2．2 靜態(tài)RAM芯片舉例3．3 動態(tài)隨機存取存儲器3．3．1 單管動態(tài)基本單元電路3．3．2 動態(tài)RAM的電路結構3．3．3 動態(tài)RAM芯片舉例3．3．4 再談動態(tài)RAM的刷新3．4 只讀存儲器3．4．1 掩模型ROM3．4．2 PROM3．4．3 EPROM3．4．4 EEPROM3．4．5 閃速存儲器3．5 半導體存儲器與CPU的連接及簡單存儲器子系統(tǒng)的設計3．5．1 半導體存儲器與CPU的連接3．5．2 簡單存儲器子系統(tǒng)的設計3．5．3 動態(tài)RAM與CPU的連接3．6 8086的存儲器組織簡介3．7．高速緩沖存儲器3．7．1 Cache的工作原理3．7．2 主存與Cache的地址映像3．7．3 替換算法3．7．4 Pentium微型計算機Cache結構簡介3．8 層出不窮的半導體存儲器新技術3．8．1 靜態(tài)RAM3．8．2 動態(tài)RAM3．8．3 專用的半導體存儲器習題三第四章 輸入輸出接口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接口的典型結構4．2 I／O端口的編址方式4．2．1 存儲器統(tǒng)一編址4．2．2 I／O獨立編址4．3 I／O指令及高級語言程序對I／O端口的訪問4．3．1 I／O指令4．3．2 高級語言程序對I／O端口的訪問4．4 輸入輸出傳送方式4．4．1 無條件傳送方式4．4．2 查詢傳送方式4．4．3 中斷傳送方式4．4．4 DMA傳送方式4．4．5 I／O處理機方式4．5 簡單輸入輸出接口的設計4．5．1 CPU或系統(tǒng)總線的I／O接口信號4．5．2 端口地址安排4．5．3 端口地址譯碼4．5．4 基地址可變4．5．5 端口的設計4．5．6 接口電路設計舉例習題四第五章 中斷系統(tǒng)5．1 中斷的基本概念5．1．1 中斷5．1．2 中斷系統(tǒng)5．1．3 中斷源5．1．4 中斷的基本過程5．1．5 中斷優(yōu)先級5．1．6 多重中斷(中斷嵌套)5．1．7 中斷屏蔽5．1．8 可屏蔽中斷、不可屏蔽中斷、中斷允許標志位5．2 中斷管理5．2．1 CPU響應中斷的條件5．2．2 中斷響應5．2．3 中斷源識別5．2．4 中斷判優(yōu)5．3 可編程中斷控制器8259A5．3．1 8259A的內部結構及引腳信號5．3．2 8259A的工作方式5．3．3 8259A的初始化命令字5．3．4 8259A的初始化編程5．3．5 8259A的操作命令字5．4 PC／AT型微機的中斷系統(tǒng)5．4．1 中斷向量與中斷向量表5．4．2 中斷源及外部可屏蔽中斷的控制邏輯5．4．3 中斷處理過程5．4．4 自編中斷服務程序舉例習題五第六章 可編程接口芯片6．1 可編程并行輸入輸出接口8255A6．1．1 8255A的結構6．1．2 8255A的工作方式概述6．1．3 8255A的控制字6．1．4 8255A三種工作方式的功能說明6．1．5 從端口C中讀狀態(tài)字6．1．6 8255A應用舉例6．2 可編程間隔定時器8253／82546．2．1 8253的基本功能和結構6．2．2 8253的控制字及初始化6．2．3 8253的工作方式6．2．4 間隔定時器82546．2．5 8253／8254的應用6．3 DMA控制器8237A6．3．1 8237A的工作周期6．3．2 8237A的引腳6．3．3 8237A的工作模式6．3．4 8237A的傳送類型6．3．5 8237A的寄存器組6．3．6 8237A的軟件命令6．3．7 8237A的編程6．3．8 8237A的應用習題六第七章 80386系統(tǒng)結構7．1 80386微處理器結構7．1．1 80386微處理器的特點和工作模式7．1．2 邏輯部件7．1．3 內部寄存器7．1．4 數(shù)據(jù)類型7．1．5 引腳信號及其功能7．2 80386的總線周期7．2．1 總線周期的分類7．2．2 非地址流水線讀／寫周期7．2．3 地址流水線讀／寫周期7．3 80386的一些內部機制7．3．1 存儲器管理功能7．3．2 描述符7．3．3 多任務機制7．3．4 保護功能7．3．5 保護模式下的中斷7．4 80386系統(tǒng)的構成7．4．1 系統(tǒng)組成7．4．2 存儲器結構7．4．3 輸入輸出結構7．4．4 基本的存儲器結構習題七第八章 高檔微處理器8．1 高檔微處理器中的新技術8．1．1 RISC技術8．1．2 CPU內部設置Cache8．1．3 采用雙獨立總線體系結構8．1．4 增加指令流水線條數(shù)8．1．5 分支指令預測技術8．1．6 超順序執(zhí)行技術8．1．7 采用深度指令流水線結構8．1．8 MMX技術與3DNOW!技術8．1．9 超線程技術8．1．1 0多核處理器結構8．2 從80486到Core2Duo及Xeon8．2．1 804868．2．2 Pentium8．2．3 PelltiumPr08．2．4 MMXXPentium8．2．5 PentiumⅡ8．2．6 PelltiumⅢ8．2．7 Pelltium48．2．8 Core2Duo8．2．9 Xeon8．3 AMD公司微處理器簡介習題八第九章 總線技術Ⅰ——內部總線第十章 總線技術Ⅱ——設備總線第十一章 微型計算機系統(tǒng)的硬件組成第十二章 串行通信附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．3．2總線的基本概念總線是傳送信息的公共通道?？偩€技術早已被采用，因為使用總線可以減少連線的數(shù)量。例如，有n個站點彼此需要交換信息，若兩兩連線則需要n（n一1）／2根線（這里假定交換的信息的寬度為一位），而采用總線技術，僅需一根線就把所有站點都連接起來，分時利用這條公共通道傳送信息?？偩€技術在微型計算機中應用得更為廣泛。總線在物理上是由傳輸線和三態(tài)器件（三態(tài)門）構成的。所謂三態(tài)器件，是指它的輸出，除了高電平或低電平外，還有第三種狀態(tài)，即輸出端和輸入端之間呈現(xiàn)高阻抗。采用三態(tài)器件可使連接在（或者說掛接在）總線上的信息源在不發(fā)送信息時，和總線呈高阻態(tài)，即和總線是“脫開”的，從而保證總線上的信息能夠正確傳輸。需要指出的是，當采用并行傳送方式時，一根總線在一個時刻只能傳送一位二進制信息，若要同時傳送n位信息，則需要n根總線。當然，至少還需要一根線以提供這些信息所對應的公共電位，通常是地電位。也就是說，總線中應包括地線。按信息傳送的方向來劃分，總線可分為單向總線和雙向總線；按傳送信息的類型來劃分，總線可分為三種：數(shù)據(jù)總線（傳送數(shù)據(jù)）、地址總線（傳送地址）和控制總線（傳送控制信號）；按總線所處的物理位置來劃分，總線可分成四種：芯片內部總線、模板內部總線（在模板上的各芯片或其他組件之間傳輸信息）、機器內部總線（本機內各模板之間傳輸信息）和外部總線（計算機與計算機之間或計算機與外圍設備之間傳輸信息）。

編輯推薦

《微型計算機組成原理(第2版)》：本教材是對計算機硬件教學的一項改革，將傳統(tǒng)的“計算機組成原理”和“微機原理與接口技術”有機地結合起來，并且真正做到面向現(xiàn)代微型計算機，適用于計算機科學與技術專業(yè)以及自動化、通信工程、電子工程、軟件工程等專業(yè)?！段⑿陀嬎銠C組成原理(第2版)》保持了第1版的特色，基礎部分簡要，講解通俗易懂；突出現(xiàn)代微型計算機的組成；大部分程序示例采用高級語言編寫；內容的選擇、深度及順序安排均經過精心設計。加強實踐環(huán)節(jié)，以案例為先行和歸宿?！段⑿陀嬎銠C組成原理(第2版)》在第1版的基礎上進行修訂，納入微型計算機組成方面的最新技術和最新結構?！段⑿陀嬎銠C組成原理(第2版)》的多媒體教學課件兼顧教師、學生的需要，各章節(jié)內容均由編者親自制作，將多年教學經驗融入其中。

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