計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)

  計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，了解和掌握計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)是對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的基本要求，并為將來(lái)深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)打下良好基礎(chǔ)，更是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)站建設(shè)等后續(xù)必修課或選修課的基礎(chǔ)。

  近年來(lái)隨著學(xué)院推行模塊化教學(xué)改革和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，原有教材也不能完全適應(yīng)新的要求。《計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)》教材應(yīng)適應(yīng)計(jì)算機(jī)系新教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的變化。

對(duì)于教材的要求如下：

（1）精選內(nèi)容。要根據(jù)高職人才培養(yǎng)目標(biāo)和職業(yè)崗位（群）技能訓(xùn)練的實(shí)際需要精選教材內(nèi)容，安排教材結(jié)構(gòu)，杜絕套用大學(xué)和中專教材的做法，教材內(nèi)容要具有科學(xué)性、思想性。

（2）深淺適度。教材的深淺度要根據(jù)高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)和高職專業(yè)教學(xué)計(jì)劃來(lái)確定和把握，力求重點(diǎn)、難點(diǎn)通俗易懂。

（3）突出實(shí)用性。教材要符合高等職業(yè)技術(shù)應(yīng)用型專門人才培養(yǎng)規(guī)格的要求，要跟上科技發(fā)展和生產(chǎn)工作的實(shí)際需要，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。

（4）新鮮生動(dòng)。教材內(nèi)容要盡可能吸收專業(yè)學(xué)科發(fā)展的新理論、新成果，以及生產(chǎn)實(shí)際中的新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)，力求使教材內(nèi)容新鮮、生動(dòng)、豐富。

  本書是根據(jù)編者講授該課程的經(jīng)驗(yàn)和聽(tīng)取同行意見(jiàn)后寫成的。本書全面系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)硬件的工作原理，包括組成計(jì)算機(jī)硬件的各部件的工作原理、結(jié)構(gòu)及采用的技術(shù)。全書分為9章，第1章總體介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；第2章介紹計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示；第3章介紹計(jì)算機(jī)的基本數(shù)字邏輯電路；第4、5章介紹中央處理器和指令系統(tǒng)；第6～9章介紹存儲(chǔ)系統(tǒng)、外部存儲(chǔ)器、總線及主板、輸入輸出系統(tǒng)。每章后面均附有大量的練習(xí)題，以幫助理解和鞏固所學(xué)內(nèi)容。

  本書充分考慮了實(shí)際教學(xué)需要和專科層次學(xué)生的實(shí)際水平，按照循序漸進(jìn)、理論聯(lián)系實(shí)際、便于自學(xué)的原則編寫。教材內(nèi)容適量、適用，敘述清楚，通俗易懂。

  本書由童世華任主編，武春嶺、李毅、段利文、謝偉任副主編，另外參加本書部分編寫工作的還有付蔚、何歡、何倩、余德容、彭華、趙鵬舉等。在編寫本書的過(guò)程中，作者參閱了部分網(wǎng)絡(luò)資源和其他文獻(xiàn)，在此表示衷心的感謝！

  在本書的編寫過(guò)程中，還得到了中國(guó)水利水電出版社的大力支持和幫助，在此表示感謝。

  由于時(shí)間緊迫及編者水平有限，書中不妥或錯(cuò)誤之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

前言
第1章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1
1.1  計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類和應(yīng)用 1
1.1.1  計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.2  計(jì)算機(jī)的分類 2
1.1.3  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 3
1.2  計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 4
1.2.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 4
1.2.2  計(jì)算機(jī)硬件的基本組成 4
1.2.3  計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu) 6
1.3  計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng) 7
1.3.1  軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的層次及分類 7
1.3.2  系統(tǒng)軟件 7
1.3.3  應(yīng)用軟件 8
1.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 9
習(xí)題一 10
第2章  計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示 13
2.1  計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換 13
2.1.1  進(jìn)位計(jì)數(shù)制 13
2.1.2  常見(jiàn)的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制 14
2.1.3  數(shù)制的轉(zhuǎn)換 16
2.2  計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 19
2.2.1  機(jī)器數(shù)和真值 19
2.2.2  機(jī)器數(shù)的表示 22
2.2.3  機(jī)器數(shù)的運(yùn)算及溢出判斷 25
2.3  計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 28
2.3.1  二—十進(jìn)制數(shù)字編碼 28
2.3.2  字符編碼 30
2.3.3  漢字編碼 31
2.3.4  其他信息編碼 32
2.4  數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼 33
習(xí)題二 34
第3章  計(jì)算機(jī)的基本數(shù)字邏輯電路 37
3.1  邏輯代數(shù) 37
3.1.1  “與”運(yùn)算 37
3.1.2  “或”運(yùn)算 38
3.1.3  “非”運(yùn)算 38
3.1.4  邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則 39
3.2  基本邏輯電路 40
3.2.1  與門電路 40
3.2.2  或門電路 40
3.2.3  非門電路 41
3.2.4  與非門電路 41
3.2.5  或非門電路 41
3.2.6  異或門電路 42
3.2.7  同或門電路 42
3.3  二進(jìn)制數(shù)的加、減法電路 43
3.3.1  二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算 43
3.3.2  半加器 44
3.3.3  全加器 44
3.3.4  二進(jìn)制數(shù)的加法電路 45
3.3.5  二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算 46
3.3.6  可控反相器及加、減法電路 46
3.4  算術(shù)邏輯單元 48
3.5  觸發(fā)器 48
3.5.1  RS觸發(fā)器 48
3.5.2  D觸發(fā)器 49
3.5.3  JK觸發(fā)器 49
3.6  寄存器 50
3.6.1  緩沖寄存器 50
3.6.2  移位寄存器 51
3.6.3  計(jì)數(shù)器 52
3.6.4  累加器 53
3.7  二進(jìn)制譯碼器 54
3.8  三態(tài)輸出電路 55
習(xí)題三 56
第4章  中央處理器 59
4.1  中央處理器的發(fā)展 59
4.2  中央處理器的組成及功能 59
4.2.1  中央處理器的組成 59
4.2.2  中央處理器的功能 62
4.3  中央處理器的主要寄存器 62
4.4  操作控制器及時(shí)序產(chǎn)生器 64
4.5  中央處理器的工作過(guò)程 64
4.5.1  執(zhí)行一條指令的過(guò)程 65
4.5.2  執(zhí)行程序的過(guò)程 65
4.6  中央處理器的性能指標(biāo) 69
4.6.1  字長(zhǎng) 69
4.6.2  時(shí)鐘頻率、主頻、外頻及倍頻 69
4.6.3  兩級(jí)高速緩沖存儲(chǔ)器的容量及速率 71
4.6.4  一些其他指標(biāo) 71
習(xí)題四 72
第5章  指令系統(tǒng) 74
5.1  指令系統(tǒng)概述 74
5.2  尋址方式 75
5.2.1  操作數(shù)尋址 75
5.2.2  指令尋址 80
5.3  指令的結(jié)構(gòu)與分類 84
5.4  指令周期 86
習(xí)題五 87
第6章  存儲(chǔ)系統(tǒng) 89
6.1  存儲(chǔ)器 89
6.1.1  存儲(chǔ)器的分類 89
6.1.2  內(nèi)存的組成及讀寫原理 90
6.1.3  存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo) 92
6.2  RAM 93
6.2.1  SRAM 93
6.2.2  DRAM 94
6.2.3  RAM與CPU連接 95
6.3  ROM 97
6.4  存儲(chǔ)體系 97
6.4.1  存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 97
6.4.2  高速緩沖存儲(chǔ)器Cache 98
6.4.3  虛擬存儲(chǔ)器 103
6.5  存儲(chǔ)技術(shù)的主流技術(shù) 106
6.5.1  各種形式的內(nèi)存 106
6.5.2  存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展 110
習(xí)題六 112
第7章  外部存儲(chǔ)器 115
7.1  硬盤 115
7.1.1  硬盤的發(fā)展及分類 115
7.1.2  硬盤的構(gòu)成 116
7.1.3  硬盤的工作原理 119
7.1.4  硬盤的性能參數(shù) 122
7.1.5  硬盤技術(shù)的最新發(fā)展 124
7.2  軟盤 126
7.2.1  軟盤的發(fā)展及分類 126
7.2.2  軟盤的構(gòu)成 127
7.2.3  軟盤的工作原理 128
7.2.4  軟盤技術(shù)的最新發(fā)展 128
7.3  光盤 129
7.3.1  光盤的發(fā)展及其特點(diǎn) 129
7.3.2  光盤的分類 130
7.3.3  CD光盤的物理構(gòu)造 132
7.3.4  CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的工作原理 134
7.3.5  光驅(qū)的接口 134
7.3.6  光驅(qū)的主要技術(shù)指標(biāo) 135
7.3.7  CD光盤與DVD光盤的區(qū)別 137
7.4  移動(dòng)硬盤 138
7.4.1  移動(dòng)硬盤的發(fā)展及分類 139
7.4.2  移動(dòng)硬盤的組成 139
7.4.3  移動(dòng)硬盤的主要技術(shù)指標(biāo) 140
習(xí)題七 141
第8章  總線與主板技術(shù) 143
8.1  總線技術(shù) 143
8.1.1  總線的基本概念 143
8.1.2  總線的層次結(jié)構(gòu) 144
8.1.3  系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)化 146
8.2  常見(jiàn)的系統(tǒng)總線 146
8.2.1  ISA總線 147
8.2.2  PCI總線 148
8.2.3  AGP總線 150
8.2.4  新型總線PCI Express 152
8.3  主板 153
8.3.1  主板上的主流芯片組簡(jiǎn)介 154
8.3.2  主板的主要組成部件 158
8.3.3  主板的新技術(shù) 161
習(xí)題八 163
第9章  輸入輸出系統(tǒng) 164
9.1  輸入輸出系統(tǒng)概述 164
9.1.1  輸入輸出系統(tǒng)的功能與組成 164
9.1.2  接口的功能與類型 164
9.2  外設(shè)的編址方式 166
9.3  數(shù)據(jù)傳送控制方式 167
9.3.1  程序控制方式 167
9.3.2  中斷傳送方式 168
9.3.3  DMA輸入輸出方式 169
9.3.4  I/O處理機(jī)方式 170
9.4  外部設(shè)備 171
9.4.1  外部設(shè)備的分類 171
9.4.2  常用輸入設(shè)備 171
9.4.3  常用輸出設(shè)備 174
習(xí)題九 177
參考文獻(xiàn) 178