微型计算机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:贾金玲 编

出品人:

页数:530

译者:

出版时间:2006-8

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787562437826

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机原理
• 计算机应用
• 微机原理
• 汇编语言
• 数字电路
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 单片机
• 嵌入式系统

《数字世界的基石：微型计算机原理与实践》 在信息技术日新月异的今天，微型计算机已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、家用电器到汽车电子、工业控制，无处不在。理解微型计算机的运行原理，掌握其应用技术，不仅是计算机科学和工程专业学生的必修课，更是现代社会每个人都应具备的基础素养。本书正是为这一目标而生，它将带领读者深入探索微型计算机的内部世界，揭示数字信号如何被处理、指令如何被执行，以及这些微小的机器如何支撑起庞大的信息网络。 本书内容涵盖了微型计算机的核心硬件组成，指令系统与程序设计，存储器与输入输出系统，以及外围设备与接口技术等关键领域。我们力求以清晰的逻辑、严谨的论述和丰富的实例，帮助读者构建起对微型计算机的全面认知。 第一部分：微型计算机的硬件架构 微型计算机的灵魂在于其精巧的硬件设计。本部分将从最基础的层面开始，逐一剖析微型计算机的核心部件。 中央处理器（CPU）： 作为微型计算机的大脑，CPU负责执行指令、处理数据。我们将详细介绍CPU的内部结构，包括运算器（ALU）、控制器和寄存器。运算器是执行算术和逻辑运算的关键，我们将深入探讨其工作原理，例如加法器、减法器、逻辑门电路等。控制器则如同CPU的指挥官，负责从内存中读取指令、译码并发出控制信号，驱动其他部件协同工作。寄存器则是CPU内部用于临时存储数据和指令的小型高速存储区域，我们将分析不同类型寄存器的作用，如通用寄存器、指令寄存器、程序计数器（PC）等。此外，我们还将介绍CPU的时钟信号，它是CPU工作的节拍器，决定了CPU的运行速度。 存储器系统： 存储器是微型计算机存储信息的重要场所。我们将区分主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。主存储器，如随机存取存储器（RAM），是CPU直接访问的区域，用于存放当前正在运行的程序和数据。我们将探讨RAM的读写机制，以及动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）的区别与应用。同时，我们也会介绍只读存储器（ROM），它用于存放固件，如BIOS，在计算机启动时发挥关键作用。辅助存储器，如硬盘驱动器（HDD）和固态硬盘（SSD），则用于长期存储大量数据和程序。我们将简要介绍它们的工作原理和存储方式。 输入输出（I/O）系统： 为了让微型计算机能够与外界交互，输入输出系统必不可少。我们将介绍各种输入设备，如键盘、鼠标、扫描仪，以及它们的信号如何被CPU接收和处理。同时，我们将阐述输出设备，如显示器、打印机、扬声器，以及CPU如何将处理结果发送给它们。I/O系统还包括各种控制器和接口电路，它们负责管理数据在CPU、内存和外部设备之间的传输。 第二部分：指令系统与程序设计基础 微型计算机之所以能够执行复杂的任务，都离不开一套精密的指令系统。本部分将深入探究指令的本质以及程序设计的基本概念。 指令集架构（ISA）： ISA是CPU能够理解和执行的指令的集合。我们将介绍指令的格式，包括操作码（Opcode）和操作数（Operand）。操作码指示CPU执行何种操作，而操作数则指定操作的对象（如寄存器、内存地址或立即数）。我们将探讨不同类型的指令，如数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令等。 寻址模式： CPU如何找到指令和数据是至关重要的。我们将分析各种寻址模式，例如立即寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址等。不同的寻址模式提供了灵活的数据访问方式，极大地提高了程序设计的效率。 汇编语言： 汇编语言是低级程序设计语言，它与计算机的指令集直接对应。我们将介绍汇编语言的基本语法和结构，包括指令助记符、标号、伪指令等。通过学习汇编语言，读者可以更直观地理解CPU如何执行程序，以及程序是如何与硬件交互的。我们将通过一些简单的示例，展示如何使用汇编语言编写小程序，例如进行加减乘除运算、数据转移等。 高级语言与编译/解释： 虽然汇编语言能帮助我们理解底层原理，但复杂的应用程序通常使用高级语言（如C、Python等）编写。我们将简要介绍高级语言的特点，以及编译器和解释器的作用。编译器将高级语言源代码翻译成机器码，而解释器则逐条执行源代码。理解这个过程有助于我们认识到，我们编写的代码最终是如何转化为微型计算机能够执行的机器指令的。 第三部分：存储器与I/O系统的深入分析 微型计算机的性能很大程度上取决于其存储器和I/O系统的效率。本部分将对这两个关键部分进行更深入的探讨。 存储器层次结构： 为了平衡速度、容量和成本，现代微型计算机采用了存储器层次结构。我们将介绍高速缓存（Cache）的作用，它位于CPU和主内存之间，用于存放CPU近期最常访问的数据和指令，显著提高了数据访问速度。我们将探讨不同级别的缓存（L1、L2、L3）以及它们的缓存命中率和替换策略。 总线系统： 总线是微型计算机内部各部件之间进行数据传输的通道。我们将详细介绍数据总线、地址总线和控制总线的功能。数据总线用于传输数据，地址总线用于传输内存地址或I/O端口地址，控制总线则用于传输控制信号。我们将分析不同类型的总线，如系统总线、I/O总线，以及它们如何协同工作。 I/O端口与接口： 微型计算机通过I/O端口与外部设备进行通信。我们将介绍端口映射I/O（Memory-mapped I/O）和独立I/O（Port-mapped I/O）两种I/O方式。端口映射I/O将I/O设备看作是内存的一部分，而独立I/O则有独立的I/O地址空间。我们将分析各种I/O接口控制器，例如串行接口（UART）、并行接口（Centronics）、USB接口等，它们负责将原始的I/O信号转化为CPU可以理解的格式，反之亦然。 中断系统： 中断是一种重要的I/O处理机制。当外部设备需要CPU服务时，它会发出一个中断请求。我们将解释中断的产生、中断处理过程，以及中断向量表的作用。中断机制使得CPU能够高效地处理来自多个设备的请求，而无需一直轮询检查。 第四部分：外围设备与接口技术 微型计算机的强大功能离不开各种外围设备的协同工作。本部分将介绍一些常见的外围设备及其接口技术。 显示与图形： 我们将介绍图形显示器的基本工作原理，包括像素、分辨率、刷新率等概念。还将简要介绍图形控制器的作用，它负责将CPU处理的图形数据转化为显示器能够识别的信号。 存储设备接口： 除了前面提到的HDD和SSD，我们还将介绍与之相关的接口技术，如SATA（Serial ATA）和NVMe（Non-Volatile Memory Express），它们是现代高速存储设备的关键。 网络通信： 随着互联网的普及，网络接口卡（NIC）和相关的通信协议（如TCP/IP）成为微型计算机不可或缺的一部分。我们将简要介绍网络通信的基本原理。 通用串行总线（USB）： USB接口以其通用性和便捷性，已经成为连接各种外围设备（如鼠标、键盘、打印机、U盘等）的标准。我们将介绍USB接口的工作原理和不同版本的特点。 嵌入式系统中的微型计算机： 现代微型计算机的应用已远超个人电脑，在嵌入式系统中扮演着越来越重要的角色。我们将简要介绍嵌入式系统中微型计算机的特点，如资源受限、实时性要求高等，以及常见的嵌入式微处理器架构。 通过对以上各个部分的深入学习，读者将能够构建起对微型计算机原理的扎实理解。本书不仅关注理论知识，更注重实践应用的启迪。我们相信，掌握了微型计算机的核心原理，将为读者在未来更广阔的计算机科学和技术领域打下坚实的基础，激发探索数字世界更多奥秘的兴趣。

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