第三版前言

時(shí)光更迭，歷史嬗遞，時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)技術(shù)一如繼往地飛速發(fā)展，進(jìn)入“十一五”，我國(guó)科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育提出了更高、更新的要求。社會(huì)信息化不斷向縱深發(fā)展，各行各業(yè)的信息化進(jìn)程不斷加速。用人單位對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的計(jì)算機(jī)能力要求有增無(wú)減，社會(huì)的信息化對(duì)大學(xué)生的信息素質(zhì)也提出了更高的要求。高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)需要不斷更新教育理念，深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

教育部決定制訂“普通高等教育‘十一五’國(guó)家級(jí)教材”規(guī)劃，加強(qiáng)教材建設(shè)，確保高質(zhì)量教材進(jìn)課堂。并要求編寫(xiě)具有不同風(fēng)格和特色的、反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)、文化的最新成就的、在內(nèi)容和體系上有明顯特色的高質(zhì)量的教材，保證內(nèi)容的思想性和科學(xué)性，以適應(yīng)不同層次、不同類(lèi)型院校對(duì)教材的需求。

《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）》是作者在《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（第二版•Pentium版）》（2003年3月出版）的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的發(fā)展形勢(shì)及教育部“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見(jiàn)》（俗稱(chēng)“白皮書(shū)”）的要求，并借鑒《中國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系2006》（俗稱(chēng)“藍(lán)皮書(shū)”）的相關(guān)內(nèi)容編寫(xiě)而成的，其內(nèi)容基本滿(mǎn)足大學(xué)生所必需的硬件技術(shù)知識(shí)。作者曾任教育部高等學(xué)校本科工科計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革有深刻的理解，具備幾十年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)精心組織、精心安排，與天津大學(xué)執(zhí)教多年的一線(xiàn)教師傾心合作編寫(xiě)而成本書(shū)。

本教材既保留了《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（第二版•Pentium版）》教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、知識(shí)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性的特點(diǎn)，又切實(shí)注意到了我國(guó)學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣和教師的教學(xué)習(xí)慣。在教學(xué)內(nèi)容的安排上由淺入深、循序漸進(jìn)，先從16位的微處理器介紹開(kāi)始，使學(xué)生有一個(gè)完整的微處理器概念；然后再過(guò)渡到32位的微處理器，并且在過(guò)渡的過(guò)程中，盡可能地將16位的知識(shí)與32位的知識(shí)進(jìn)行對(duì)比，然后進(jìn)行延伸，最終平滑地進(jìn)入32位微處理器領(lǐng)域。

由于計(jì)算機(jī)發(fā)展神速，微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)、新知識(shí)日新月異。作者以科學(xué)發(fā)展觀(guān)，以盡可能通俗的語(yǔ)言，把本教材編寫(xiě)成能反映微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)、新知識(shí)的高質(zhì)量、有特色的教材。本書(shū)反映的是當(dāng)代微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的最新成就，是世界先進(jìn)的微機(jī)知識(shí)。

作者以為本書(shū)中的第3章32位微處理器、第6章存儲(chǔ)器及管理技術(shù)、第7章中斷、第8章總線(xiàn)技術(shù)是本書(shū)的核心內(nèi)容，是重點(diǎn)和難點(diǎn)。只要把核心知識(shí)、核心內(nèi)容學(xué)完，學(xué)生在校期間就掌握了目前微機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的最先進(jìn)的知識(shí)和微機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。第4章指令系統(tǒng)、第5章匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)、第9章輸入輸出接口與控制和第10章常用輸入輸出設(shè)備及接口是微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)。第11章高檔微處理器，則是把微機(jī)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)給讀者，使他們對(duì)微機(jī)技術(shù)的認(rèn)知達(dá)到目前世界的先進(jìn)水平。

《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）》教材，是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是自2000年第1版后的二次改版，是落實(shí)教育部對(duì)“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材的要求，適應(yīng)不同層次、不同類(lèi)型院校對(duì)教材的需求。本教材在教學(xué)內(nèi)容的選取和表述上，盡量做到了通俗、簡(jiǎn)捷、實(shí)用，而又兼顧到了內(nèi)容的知識(shí)性、先進(jìn)性和系統(tǒng)性。

本教材第1章由李英慧、艾德才編寫(xiě)，第2章由遲麗華編寫(xiě)，第5章由遲麗華、艾德才編寫(xiě)，第9章由李英慧、遲麗華編寫(xiě)，其他各章由艾德才編寫(xiě)。參加本書(shū)編寫(xiě)的還有劉捐獻(xiàn)、胡敏、于健、談嫻茹、張運(yùn)杰、鮑磊、艾菲、秦鵬、郭青、邊佳、劉桂芬、韓麗軍、王靜，由艾德才教授審校了全部書(shū)稿。

本次作為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，進(jìn)行了第二次改版，意味著榮譽(yù)、重?fù)?dān)和責(zé)任。給學(xué)生一冊(cè)好的《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》教材是作者的責(zé)任，雖盡全力而欲做好，但由于作者水平有限，難免有不足之處，殷切希望能得到廣大同仁和讀者的批評(píng)指正，尤其本書(shū)中出現(xiàn)的許多新技術(shù)、新詞匯還有待讀者、同仁不吝賜教，以便使本書(shū)的質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

在使用本教材時(shí)，如遇到什么問(wèn)題或需研討或需商榷，可與作者聯(lián)系，電子信箱：decaiai@tju.edu.cn。

編 者

2007年5月于天津大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 1
1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1
1.2 微型計(jì)算機(jī)與微處理器 5
1.3 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成 5
1.3.1 微型計(jì)算機(jī)硬件組成 5
1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件的組成 8
1.4 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程 8
1.5 數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示 9
1.5.1 帶符號(hào)數(shù)的表示 9
1.5.2 補(bǔ)碼的運(yùn)算 10
1.6 定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù) 11
1.7 二進(jìn)制編碼 12
1.7.1 三種二進(jìn)制編碼的表示 12
1.7.2 二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算 13
1.8 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 14
1.9 數(shù)據(jù)單位表示 15
1.9.1 常用的術(shù)語(yǔ) 15
1.9.2 表示存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位 16
1.9.3 編址與尋址 17
1.10 微型計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo) 17
習(xí)題一 18
第2章 16位微處理器 19
2.1 8086/8088內(nèi)部寄存器 19
2.1.1 通用寄存器 20
2.1.2 段寄存器 21
2.1.3 控制寄存器 21
2.2 8086 CPU的功能結(jié)構(gòu) 23
2.2.1 總線(xiàn)接口部件BIU 23
2.2.2 執(zhí)行部件EU 24
2.2.3 8086微處理器操作方式比較 24
2.3 8086的操作模式及引腳信號(hào) 25
2.3.1 8086的兩種操作模式 25
2.3.2 8086微處理器芯片的引腳 25
2.3.3 8088與8086微處理器的比較 29
2.4 8086/8088的存儲(chǔ)管理 30
2.4.1 存儲(chǔ)器分段和物理地址 30
2.4.2 訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器各段的默認(rèn)規(guī)則 32
2.5 8086/8088的不足 33
習(xí)題二 34
第3章 32位微處理器 35
3.1 CISC和RISC 35
3.1.1 復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)——CISC 35
3.1.2 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)——RISC 36
3.2 Pentium體系結(jié)構(gòu) 36
3.2.1 Pentium寄存器 36
3.2.2 Pentium 體系結(jié)構(gòu) 44
3.3 Pentium采用的新技術(shù) 46
3.3.1 超標(biāo)量執(zhí)行 46
3.3.2 分支轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)技術(shù) 47
3.3.3 流水線(xiàn)技術(shù) 49
3.4 Pentium操作模式 55
3.5 浮點(diǎn)部件 55
3.5.1 浮點(diǎn)部件體系結(jié)構(gòu) 57
3.5.2 浮點(diǎn)部件流水線(xiàn)操作 61
習(xí)題三 62
第4章 指令系統(tǒng) 64
4.1 指令格式 64
4.1.1 指令系統(tǒng) 64
4.1.2 指令格式 65
4.2 尋址方式 68
4.2.1 常用尋址方式 69
4.2.2 有效地址計(jì)算 76
4.3 指令系統(tǒng) 77
4.3.1 數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令 78
4.3.2 算術(shù)運(yùn)算指令 81
4.3.3 邏輯運(yùn)算指令 90
4.3.4 控制轉(zhuǎn)移指令 92
4.3.5 處理器控制指令 96
4.3.6 輸入/輸出指令 97
4.3.7 新增加的指令 98
習(xí)題四 99
第5章 匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì) 102
5.1 匯編語(yǔ)言基礎(chǔ) 102
5.1.1 匯編語(yǔ)言概述 102
5.1.2 匯編語(yǔ)言源程序結(jié)構(gòu) 103
5.1.3 匯編語(yǔ)言語(yǔ)句格式 103
5.2 常用偽指令 105
5.2.1 段定義偽指令SEGMENT/ENDS 105
5.2.2 指定段寄存器偽指令A(yù)SSUME 106
5.2.3 過(guò)程定義偽指令PROC/ENDP 107
5.2.4 變量定義偽指令DB/DW/DD 108
5.2.5 符號(hào)定義偽指令（EQU/=） 109
5.3 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 110
5.3.1 簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)入門(mén) 110
5.3.2 順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 113
5.3.3 分支程序設(shè)計(jì) 115
5.3.4 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 117
5.3.5 子程序 120
5.3.6 發(fā)聲程序 123
習(xí)題五 124
第6章 存儲(chǔ)器及管理技術(shù) 125
6.1 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 125
6.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 126
6.2.1 內(nèi)存儲(chǔ)器 126
6.2.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM 126
6.2.3 只讀存儲(chǔ)器ROM 128
6.2.4 內(nèi)存儲(chǔ)器條 128
6.2.5 內(nèi)存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo) 129
6.3 虛擬存儲(chǔ)技術(shù) 130
6.3.1 虛擬存儲(chǔ)技術(shù) 130
6.3.2 分段存儲(chǔ)管理技術(shù) 131
6.3.3 分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù) 134
6.3.4 保護(hù)模式下的多任務(wù)處理 138
6.4 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache 139
6.4.1 存儲(chǔ)體系 139
6.4.2 Cache存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 141
6.4.3 Cache性能 142
6.4.4 Cache存儲(chǔ)器映射 144
6.4.5 Cache存儲(chǔ)器寫(xiě)策略 145
6.4.6 替換算法和替換規(guī)則 146
習(xí)題六 147
第7章 中斷 149
7.1 中斷的概念 149
7.1.1 概述 149
7.1.2 中斷系統(tǒng) 150
7.2 異常與中斷 151
7.2.1 中斷源的分類(lèi) 151
7.2.2 中斷控制器 152
7.2.3 異常和中斷向量 152
7.3 允許及禁止中斷 153
7.3.1 不可屏蔽中斷對(duì)未來(lái)的不可屏蔽中斷的屏蔽 153
7.3.2 IF屏蔽INTR 154
7.3.3 恢復(fù)標(biāo)志位RF 對(duì)調(diào)試故障的屏蔽 154
7.3.4 MOV和POP指令對(duì)堆棧段中某些異常和中斷的屏蔽 154
7.4 中斷描述符表 154
7.4.1 異常和中斷同時(shí)存在時(shí)的優(yōu)先級(jí) 154
7.4.2 中斷描述符表IDT 155
7.4.3 中斷描述符表內(nèi)的描述符 156
7.5 中斷任務(wù)和中斷過(guò)程 157
7.5.1 中斷過(guò)程 157
7.5.2 中斷任務(wù) 158
習(xí)題七 159
第8章 總線(xiàn)技術(shù) 160
8.1 總線(xiàn)的概念 160
8.1.1 概念 160
8.1.2 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的特性 161
8.1.3 總線(xiàn)的分類(lèi) 161
8.1.4 總線(xiàn)操作 162
8.2 總線(xiàn)周期 163
8.3 EISA局部總線(xiàn) 164
8.3.1 EISA 總線(xiàn) 164
8.3.2 高性能特征 166
8.3.3 EISA適配器 166
8.4 VESA局部總線(xiàn) 166
8.4.1 高速圖形適配器 166
8.4.2 總線(xiàn)頻率和數(shù)據(jù)傳送速率 167
8.4.3 DMA和中斷 167
8.4.4 VESA適配器 168
8.5 PCI局部總線(xiàn) 168
8.5.1 PCI局部總線(xiàn)的特征 168
8.5.2 即插即用（Plug and Play） 169
8.5.3 PCI標(biāo)準(zhǔn)化 169
8.5.4 PCI性能 170
8.5.5 PCI總線(xiàn)橋 170
8.5.6 PCI總線(xiàn)操作 171
8.5.7 總線(xiàn)命令 172
8.5.8 DMA和中斷 172
8.5.9 PCI適配器 173
8.5.10 PCI總線(xiàn)信號(hào) 173
8.6 高速圖形端口A(yíng)GP 175
8.7 USB通用串行總線(xiàn) 176
8.7.1 USB接口 176
8.7.2 USB的特點(diǎn) 176
8.7.3 USB硬件 177
8.7.4 USB系統(tǒng)軟件 179
8.7.5 USB協(xié)議 179
8.7.6 USB傳輸過(guò)程 179
8.7.7 Windows 系統(tǒng)對(duì)USB的支持 179
習(xí)題八 179
第9章 輸入/輸出接口與控制 181
9.1 接口技術(shù)基礎(chǔ) 181
9.1.1 接口的基本功能 181
9.1.2 CPU和接口的數(shù)據(jù)傳輸方式 183
9.2 輸入/輸出控制 187
9.2.1 可編程中斷控制器 82C59A芯片 187
9.2.2 并行接口82C55A芯片 193
9.3 串行接口 198
9.3.1 串行數(shù)據(jù)的傳送方式 199
9.3.2 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 200
9.3.3 RS-232C接口 201
9.3.4 通用可編程串行接口16550 203
9.4 SCSI接口 209
9.4.1 SCSI接口操作步驟 209
9.4.2 SCSI接口的操作信號(hào) 210
9.4.3 SCSI接口信息 211
9.4.4 SCSI接口命令 211
9.5 數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器 213
9.5.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 213
9.5.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 218
習(xí)題九 221
第10章 常用輸入輸出設(shè)備及接口 224
10.1 鍵盤(pán)及接口 224
10.1.1 鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu) 224
10.1.2 鍵盤(pán)的分類(lèi) 225
10.1.3 鍵盤(pán)接口 226
10.2 鼠標(biāo)器及接口 227
10.2.1 鼠標(biāo)的分類(lèi) 227
10.2.2 鼠標(biāo)的接口 227
10.2.3 鼠標(biāo)的工作原理 228
10.3 筆輸入設(shè)備及接口 229
10.3.1 筆輸入設(shè)備的組成 230
10.3.2 筆輸入設(shè)備的分類(lèi) 230
10.4 掃描儀及接口 231
10.4.1 掃描儀的結(jié)構(gòu)和工作原理 231
10.4.2 掃描儀的分類(lèi) 231
10.4.3 掃描儀的接口 231
10.5 數(shù)字照相機(jī)及接口 232
10.5.1 數(shù)字照相機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 233
10.5.2 數(shù)字照相機(jī)的主要性能指標(biāo) 233
10.5.3 數(shù)字照相機(jī)的分類(lèi) 234
10.6 顯示器及接口 234
10.6.1 CRT顯示器 234
10.6.2 LCD液晶顯示器 235
10.6.3 顯示控制卡 236
10.6.4 VGA接口 236
10.7 聲音輸出設(shè)備及接口 237
10.7.1 聲卡 237
10.7.2 聲卡的結(jié)構(gòu)和接口 238
10.8 打印機(jī)及其接口技術(shù) 239
10.8.1 打印機(jī)的基本工作原理 239
10.8.2 打印機(jī)的接口 240
習(xí)題十 242
第11章 高檔微處理器 244
11.1 高能奔騰——Pentium Pro 244
11.2 多能奔騰——Pentium MMX 245
11.3 二代奔騰——Pentium Ⅱ 247
11.4 多能奔騰二代——Pentium Ⅲ 250
11.5 Pentium 4 251
11.6 64位技術(shù) 254
11.7 雙核技術(shù) 257
11.7.1 雙核處理器 257
11.7.2 雙核技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 257
11.7.3 雙核微體系結(jié)構(gòu) 258
習(xí)題十一 259
附錄 Pentium指令系統(tǒng) 260
參考文獻(xiàn) 271　　

1. 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)（上冊(cè)•微機(jī)原理部分） [鄒逢興 主 編]
2. 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)（下冊(cè) 微機(jī)接口部分） [鄒逢興 陳立剛 李迅 編著]
3. 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程 [張志勇 戴金波 主編]