计算机硬件技术基础(第3版高等学校计算机基础教育规划教材)

新编教材第三版将对计算机信息化和人工智能技术发展的最新知识和应用技术进行跟踪和更新，结合近几年的教改成果，借鉴同行教材的优点，增加计算机硬件智能传感器芯片技术的编程实例应用，增加智能传感器技术的介绍，增加配套实验的实训内容和电路软件仿真应用，建立自助学习测试习题库。在教材的内容布局上以“厚基础、重实践、继发展、突创新”为原则，以学生“自主学习”为中心，最终打造为精品课程和精品教材。

焦明海，男，副教授。研究领域与方向：人工智能深度学习、云计算大数据应用、互联网络智能集成应用、数据科学。负责《计算机硬件技术基础》课程；讲授“计算机硬件技术基础”“高级语言程序设计”“计算机DIY及维护””数码照片Photoshop处理技术”“计算机文化基础”“数据库技术基础”和“VB语言程序设计”等多门计算机课程。参与“高级语言程序设计”和“大学计算机基础”精品课程网站策划和建设。

目录                                       第一部分计算机硬件的核心知识 第1章计算机基础知识3 1.1计算机的产生3 1.2微处理器发展概述4 1.2.14位微处理器4 1.2.28位微处理器4 1.2.316位微处理器5 1.2.432位微处理器5 1.2.564位微处理器7 1.3微型计算机系统8 1.3.1微型计算机的硬件组成8 1.3.2微型计算机的软件组成10 1.3.3智能可穿戴计算机系统的组成11 1.4计算机数制及算术运算13 1.4.1数制及数制转换13 1.4.2算术运算16 1.5计算机数字电路22 1.5.1逻辑代数22 1.5.2门电路24 1.5.3典型逻辑器件26 习题31 第2章中央处理器34 2.1CPU的功能和组成34 2.1.1CPU的功能34 2.1.2CPU的内部组成35 2.28086/8088的编程结构38 2.2.1执行单元38 2.2.2总线接口单元40 2.2.38086/8088的寄存器42 2.2.48086/8088的总线周期概念46 2.38086/8088 CPU的引脚及其功能47 2.3.18086/8088的引脚信号47 2.3.28086/8088的最小模式49 2.3.38086/8088的最大模式52 2.48086/8088的存储器组织与I/O组织57 2.4.18086/8088的存储器组织57 2.4.28086/8088的I/O组织62 2.58086/8088的CPU时序62 2.5.1总线读操作周期62 2.5.2总线写操作周期65 2.5.3空闲周期66 2.5.4中断响应周期67 2.5.5系统复位和启动69 2.6典型CPU举例70 2.6.1Intel 80486微处理器及体系结构70 2.6.2多核微处理器技术75 2.6.3典型嵌入式处理器技术78 2.7典型GPU举例81 2.7.1深度学习的运算核心——GPU81 2.7.2GPU运算原理和体系结构82 习题83 计算机硬件技术基础（第3版）目录第3章存储器88 3.1存储系统概述88 3.1.1存储器的分类88 3.1.2存储器的主要性能指标89 3.1.3存储系统的层次结构90 3.2半导体存储器92 3.2.1随机存储器与只读存储器92 3.2.2DDR系列存储器92 3.3主存储器95 3.3.1主存储器的基本组成与结构95 3.3.2主存储器的容量扩展98 3.3.3存储器与CPU的连接101 3.3.4高速缓冲存储器103 3.4计算机中的内存管理105 3.4.1DOS下的内存管理105 3.4.2Windows下的内存管理106 3.4.3Linux系统的内存管理107 3.5外存储设备111 3.5.1外存储设备概述111 3.5.2硬盘存储器111 3.5.3固态硬盘117 3.6计算机中的文件管理119 习题123 第4章计算机硬件的接口和总线126 4.1输入输出接口126 4.1.1接口技术的基本知识126 4.1.2输入输出传送方式128 4.1.3I/O端口的寻址方式136 4.1.4I/O接口读写136 4.1.5串行接口和并行接口137 4.2总线140 4.2.1总线的概念140 4.2.2总线分类及特性141 4.2.3总线结构对计算机系统性能的影响147 4.2.4ICH和MCH(GMCH)147 习题149 第二部分计算机硬件的编程技术 第5章8086汇编语言指令系统155 5.18086汇编语言指令的语句格式155 5.2操作数的寻址方式156 5.2.1立即数寻址157 5.2.2寄存器寻址157 5.2.3直接寻址157 5.2.4寄存器间接寻址158 5.2.5相对寄存器间接寻址160 5.3堆栈概念与堆栈操作162 5.48086指令系统165 5.4.1数据传送指令165 5.4.2算术运算指令171 5.4.3逻辑运算和移位指令177 5.4.4串操作指令181 5.4.5控制转移指令183 5.4.6中断指令187 5.4.7DOS和BIOS调用188 5.4.8处理器控制指令192 5.5指令系统的发展192 5.5.1对指令系统的要求192 5.5.2CISC与RISC193 习题194 第6章汇编语言程序设计199 6.1汇编语言源程序的基本结构和语法199 6.1.1常用伪指令200 6.1.2简化段定义伪指令207 6.1.3常量、变量和表达式209 6.2汇编语言程序设计213 6.2.1结构化程序设计213 6.2.2EXE文件和COM文件216 6.2.3汇编语言与高级语言的混合设计217 习题220 第7章嵌入式系统程序开发224 7.1嵌入式开发入门224 7.1.1ARM架构入门知识224 7.1.2Thumb指令集227 7.1.3NEON知识240 7.1.4选择合适的智能处理器244 7.2嵌入式开发应用245 7.2.1嵌入式程序开发245 7.2.2嵌入式程序调试248 7.2.3编写优化C程序252 习题255 第三部分计算机硬件的智能应用 第8章中断控制的智能应用261 8.1中断的概念261 8.1.1中断源261 8.1.2中断过程262 8.1.3中断优先级及嵌套264 8.1.48086/8088中断系统264 8.2中断控制器8259A268 8.2.18259A的引脚功能268 8.2.28259A的内部结构及工作方式269 8.2.38259A的命令字272 8.2.48259A级联274 8.3中断控制器应用编程276 8.3.1认识中断控制程序276 8.3.2键盘字符智能控制283 习题287 第9章数据传输控制的智能应用291 9.1数据传输控制的概念291 9.2数据传输控制器8237的原理及应用292 9.2.1引脚及功能292 9.2.2工作时序294 9.2.3工作方式295 9.2.4内部寄存器297 9.2.5寻址及连接301 9.3数据传输控制器应用编程304 9.3.1数据传输控制初始化304 9.3.2数据的自动传送实例306 习题308 第10章可编程接口芯片的智能应用310 10.1并行接口芯片8255A310 10.1.1并行通信和并行接口310 10.1.2内部结构和引脚信号311 10.1.3控制字格式313 10.1.4工作模式316 10.1.58255A的智能应用实例325 10.2串行通信接口芯片8251A331 10.2.1串行接口与串行通信331 10.2.2基本工作原理340 10.2.38251A的智能应用实例351 10.3可编程计数器/定时器8253356 10.3.1定时信号356 10.3.2基本工作原理357 10.3.3编程结构358 10.3.4工作模式 364 10.3.58253的智能应用实例371 10.4可编程芯片智能应用综合实例374 10.4.1乐曲自动演奏应用程序375 10.4.2交通灯自动控制应用程序379 习题383 第11章A/D和D/A转换387 11.1A/D转换和D/A转换概述387 11.2A/D转换器388 11.2.1A/D转换的基本原理388 11.2.2A/D转换的主要技术指标391 11.2.3A/D转换器ADC0809的结构392 11.3D/A转换器398 11.3.1D/A转换的基本原理398 11.3.2D/A转换器的主要性能参数400 11.3.3D/A转换器DAC0832的结构401 11.4计算机的ADC/DAC应用实例——信号的采集转换403 习题407 第12章物联网、传感器及智能传感网络409 12.1物联网409 12.1.1物联网的概念409 12.1.2物联网的基本框架410 12.1.3物联网支撑技术411 12.2传感器415 12.2.1传感器的概念415 12.2.2传感器的性能指标416 12.2.3常见传感器的工作原理417 12.2.4智能传感器的特点及应用421 12.3智能传感网络423 12.3.1智能传感网络的基本结构423 12.3.2智能传感网络的核心技术424 习题426 附录ASCII编码表428 参考文献429