計算機硬件技術基礎(第3版)（簡體書）

本書系統介紹計算機體系中硬件組成的原理知識和技術應用。全書主要包括三個部分：計算機硬件的核心知識、計算機硬件的編程技術、計算機硬件的智能應用。其中，核心知識部分包含計算機基礎知識、中央處理器、存儲器、接口和總線知識等；編程技術部分包含8086指令系統、匯編語言程序設計、嵌入式系統程序開發等；智能應用部分包含中斷控制、數據傳輸控制、可編程接口芯片、A/D和D/A轉換等智能應用以及物聯網、傳感器及智能傳感網絡。本書注重跟蹤當下智能化時代最新的計算機硬件開發知識和智能應用背景，增加了可穿戴計算機、GPU、Linux系統內存、嵌入式指令、傳感器及智能傳感網絡等主流前沿知識內容。另外，為了增強讀者對基本概念和理論知識的理解，在內容取捨上盡可能做到少而精，按照學習規律組織硬件知識體系，保留了基本的計算機數制、電路知識和8086/8088的編程邏輯知識，保留了8086指令系統和匯編語言編程的知識。內容安排由淺入深，並給出大量的圖例和程序實用案例。配套的實驗指導書給出了創新實驗的內容和仿真軟件實訓操作過程。本套教材也提供了用於自主學習的習題測試和習題解答。
本書主要目的是使讀者獲得計算機硬件技術方面的基礎知識、基本思想、學習方法和應用技能，培養讀者熟悉利用硬件與軟件相結合的方法和工具，學習硬件智能的基本編程方法，分析解決本專業及相關專業領域問題的思維方法和實踐能力，培養讀者結合計算機硬件技術提升各專業領域的智能化解決方案。
本書可作為高等學校非計算機專業的計算機硬件技術基礎、計算機組成原理及應用、計算機接口技術等課程教學用書，也可作為研究生的自學用書，還可作為從事計算機應用開發的科技人員參考用書。

焦明海，男，副教授。研究領域與方向：人工智能深度學習、雲計算大數據應用、互聯網絡智能集成應用、數據科學。負責《計算機硬件技術基礎》課程；講授“計算機硬件技術基礎”“高級語言程序設計”“計算機DIY及維護””數碼照片Photoshop處理技術”“計算機文化基礎”“數據庫技術基礎”和“VB語言程序設計”等多門計算機課程。參與“高級語言程序設計”和“大學計算機基礎”精品課程網站策劃和建設。

第一部分 計算機硬件的核心知識
第1章 計算機基礎知識
1.1 計算機的產生
1.2 微處理器發展概述
1.2.1 4位微處理器
1.2.2 8位微處理器
1.2.3 16位微處理器
1.2.4 32位微處理器
1.2.5 64位微處理器
1.3 微型計算機系統
1.3.1 微型計算機的硬件組成
1.3.2 微型計算機的軟件組成
1.3.3 智能可穿戴計算機系統的組成
1.4 計算機數制及算術運算
1.4.1 數制及數制轉換
1.4.2 算術運算
1.5 計算機數字電路
1.5.1 邏輯代數
1.5.2 門電路
1.5.3 典型邏輯器件
習題
第2章 中央處理器
2.1 CPU的功能和組成
2.1.1 CPU的功能
2.1.2 CPU的內部組成
2.2 8086/8088的編程結構
2.2.1 執行單元
2.2.2 總線接口單元
2.2.3 8086/8088的寄存器
2.2.4 8086/8088的總線週期概念
2.3 8086/8088 CPU的引腳及其功能
2.3.1 8086/8088的引腳信號
2.3.2 8086/8088的最小模式
2.3.3 8086/8088的最大模式
2.4 8086/8088的存儲器組織與I/O組織
2.4.1 8086/8088的存儲器組織
2.4.2 8086/8088的I/O組織
2.5 8086/8088的CPU時序
2.5.1 總線讀操作週期
2.5.2 總線寫操作週期
2.5.3 空閒週期
2.5.4 中斷響應週期
2.5.5 系統複位和啟動
2.6 典型CPU舉例
2.6.1 Intel 80486微處理器及體系結構
2.6.2 多核微處理器技術
2.6.3 典型嵌入式處理器技術
2.7 典型GPU舉例
2.7.1 深度學習的運算核心――GPU
2.7.2 GPU運算原理和體系結構
習題
第3章 存儲器
3.1 存儲系統概述
3.1.1 存儲器的分類
3.1.2 存儲器的主要性能指標
3.1.3 存儲系統的層次結構
3.2 半導體存儲器
3.2.1 隨機存儲器與只讀存儲器
3.2.2 DDR系列存儲器
3.3 主存儲器
3.3.1 主存儲器的基本組成與結構
3.3.2 主存儲器的容量擴展
3.3.3 存儲器與CPU的連接
3.3.4 高速緩沖存儲器
3.4 計算機中的內存管理
3.4.1 DOS下的內存管理
3.4.2 Windows下的內存管理
3.4.3 Linux系統的內存管理
3.5 外存儲設備
3.5.1 外存儲設備概述
3.5.2 硬盤存儲器
3.5.3 固態硬盤
3.6 計算機中的文件管理
習題
第4章 計算機硬件的接口和總線
4.1 輸入輸出接口
4.1.1 接口技術的基本知識
4.1.2 輸入輸出傳送方式
4.1.3 I/O端口的尋址方式
4.1.4 I/O接口讀寫
4.1.5 串行接口和並行接口
4.2 總線
4.2.1 總線的概念
4.2.2 總線分類及特性
4.2.3 總線結構對計算機系統性能的影響
4.2.4 ICH和MCH(GMCH)
習題
第二部分 計算機硬件的編程技術
第5章 8086匯編語言指令系統
5.1 8086匯編語言指令的語句格式
5.2 操作數的尋址方式
5.2.1 立即數尋址
5.2.2 寄存器尋址
5.2.3 直接尋址
5.2.4 寄存器間接尋址
5.2.5 相對寄存器間接尋址
5.3 堆棧概念與堆棧操作
5.4 8086指令系統
5.4.1 數據傳送指令
5.4.2 算術運算指令
5.4.3 邏輯運算和移位指令
5.4.4 串操作指令
5.4.5 控制轉移指令
5.4.6 中斷指令
5.4.7 DOS和BIOS調用
5.4.8 處理器控制指令
5.5 指令系統的發展
5.5.1 對指令系統的要求
5.5.2 CISC與RISC
習題
第6章 匯編語言程序設計
6.1 匯編語言源程序的基本結構和語法
6.1.1 常用偽指令
6.1.2 簡化段定義偽指令
6.1.3 常量、變量和表達式
6.2 匯編語言程序設計
6.2.1 結構化程序設計
6.2.2 EXE文件和COM文件
6.2.3 匯編語言與高級語言的混合設計
習題
第7章 嵌入式系統程序開發
7.1 嵌入式開發入門
7.1.1 ARM架構入門知識
7.1.2 Thumb指令集
7.1.3 NEON知識
7.1.4 選擇合適的智能處理器
7.2 嵌入式開發應用
7.2.1 嵌入式程序開發
7.2.2 嵌入式程序調試
7.2.3 編寫優化C程序
習題
第三部分 計算機硬件的智能應用
第8章 中斷控制的智能應用
8.1 中斷的概念
8.1.1 中斷源
8.1.2 中斷過程
8.1.3 中斷優先級及嵌套
8.1.4 8086/8088中斷系統
8.2 中斷控制器8259A
8.2.1 8259A的引腳功能
8.2.2 8259A的內部結構及工作方式
8.2.3 8259A的命令字
8.2.4 8259A級聯
8.3 中斷控制器應用編程
8.3.1 認識中斷控制程序
8.3.2 鍵盤字符智能控制
習題
第9章 數據傳輸控制的智能應用
9.1 數據傳輸控制的概念
9.2 數據傳輸控制器8237的原理及應用
9.2.1 引腳及功能
9.2.2 工作時序
9.2.3 工作方式
9.2.4 內部寄存器
9.2.5 尋址及連接
9.3 數據傳輸控制器應用編程
9.3.1 數據傳輸控制初始化
9.3.2 數據的自動傳送實例
習題
第10章 可編程接口芯片的智能應用
10.1 並行接口芯片8255A
10.1.1 並行通信和並行接口
10.1.2 內部結構和引腳信號
10.1.3 控制字格式
10.1.4 工作模式
10.1.5 8255A的智能應用實例
10.2 串行通信接口芯片8251A
10.2.1 串行接口與串行通信
10.2.2 基本工作原理
10.2.3 8251A的智能應用實例
10.3 可編程計數器/定時器
10.3.1 定時信號
10.3.2 基本工作原理
10.3.3 編程結構
10.3.4 工作模式
10.3.5 8253的智能應用實例
10.4 可編程芯片智能應用綜合實例
10.4.1 樂曲自動演奏應用程序
10.4.2 交通燈自動控制應用程序
習題
第11章 A/D和D/A轉換
11.1 A/D轉換和D/A轉換概述
11.2 A/D轉換器
11.2.1 A/D轉換的基本原理
11.2.2 A/D轉換的主要技術指標
11.2.3 A/D轉換器ADC0809的結構
11.3 D/A轉換器
11.3.1 D/A轉換的基本原理
11.3.2 D/A轉換器的主要性能參數
11.3.3 D/A轉換器DAC0832的結構
11.4 計算機的ADC/DAC應用實例――信號的採集轉換
習題
第12章 物聯網、傳感器及智能傳感網絡
12.1 物聯網
12.1.1 物聯網的概念
12.1.2 物聯網的基本框架
12.1.3 物聯網支撐技術
12.2 傳感器
12.2.1 傳感器的概念
12.2.2 傳感器的性能指標
12.2.3 常見傳感器的工作原理
12.2.4 智能傳感器的特點及應用
12.3 智能傳感網絡
12.3.1 智能傳感網絡的基本結構
12.3.2 智能傳感網絡的核心技術
習題
附錄 ASCII編碼表
參考文獻