計算機硬件基礎是計算機類專業(yè)的專業(yè)基礎課，了解和掌握計算機硬件知識是對計算機類專業(yè)學生的基本要求，并為將來深入學習計算機技術打下良好基礎，更是網絡技術、網站建設等后續(xù)必修課或選修課的基礎。

  近年來隨著學院推行模塊化教學改革和計算機技術的飛速發(fā)展，原有教材也不能完全適應新的要求。《計算機硬件基礎》教材應適應計算機系新教學計劃和教學大綱的變化。

對于教材的要求如下：

（1）精選內容。要根據高職人才培養(yǎng)目標和職業(yè)崗位（群）技能訓練的實際需要精選教材內容，安排教材結構，杜絕套用大學和中專教材的做法，教材內容要具有科學性、思想性。

（2）深淺適度。教材的深淺度要根據高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標和高職專業(yè)教學計劃來確定和把握，力求重點、難點通俗易懂。

（3）突出實用性。教材要符合高等職業(yè)技術應用型專門人才培養(yǎng)規(guī)格的要求，要跟上科技發(fā)展和生產工作的實際需要，具有較強的針對性和實用性。

（4）新鮮生動。教材內容要盡可能吸收專業(yè)學科發(fā)展的新理論、新成果，以及生產實際中的新技術、新經驗，力求使教材內容新鮮、生動、豐富。

  本書是根據編者講授該課程的經驗和聽取同行意見后寫成的。本書全面系統地介紹了計算機硬件的工作原理，包括組成計算機硬件的各部件的工作原理、結構及采用的技術。全書分為9章，第1章總體介紹計算機系統；第2章介紹計算機中數據的表示；第3章介紹計算機的基本數字邏輯電路；第4、5章介紹中央處理器和指令系統；第6～9章介紹存儲系統、外部存儲器、總線及主板、輸入輸出系統。每章后面均附有大量的練習題，以幫助理解和鞏固所學內容。

  本書充分考慮了實際教學需要和專科層次學生的實際水平，按照循序漸進、理論聯系實際、便于自學的原則編寫。教材內容適量、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。在編寫本書的過程中，作者參閱了部分網絡資源和其他文獻，在此表示衷心的感謝！

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

  由于時間緊迫及編者水平有限，書中不妥或錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

前言
第1章  計算機系統概述 1
1.1  計算機的發(fā)展、分類和應用 1
1.1.1  計算機的發(fā)展簡史及發(fā)展趨勢 1
1.1.2  計算機的分類 2
1.1.3  計算機的應用 3
1.2  計算機的硬件系統 4
1.2.1  計算機系統概述 4
1.2.2  計算機硬件的基本組成 4
1.2.3  計算機的總線結構 6
1.3  計算機的軟件系統 7
1.3.1  軟件在計算機系統中的層次及分類 7
1.3.2  系統軟件 7
1.3.3  應用軟件 8
1.4  計算機系統的主要性能指標 9
習題一 10
第2章  計算機中數據的表示 13
2.1  計數制及其相互轉換 13
2.1.1  進位計數制 13
2.1.2  常見的幾種進位計數制 14
2.1.3  數制的轉換 16
2.2  計算機中數值數據的表示 19
2.2.1  機器數和真值 19
2.2.2  機器數的表示 22
2.2.3  機器數的運算及溢出判斷 25
2.3  計算機中非數值數據的表示 28
2.3.1  二—十進制數字編碼 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  數據校驗碼 33
習題二 34
第3章  計算機的基本數字邏輯電路 37
3.1  邏輯代數 37
3.1.1  “與”運算 37
3.1.2  “或”運算 38
3.1.3  “非”運算 38
3.1.4  邏輯代數的基本運算法則 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  二進制數的加、減法電路 43
3.3.1  二進制數的加法運算 43
3.3.2  半加器 44
3.3.3  全加器 44
3.3.4  二進制數的加法電路 45
3.3.5  二進制數的減法運算 46
3.3.6  可控反相器及加、減法電路 46
3.4  算術邏輯單元 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  計數器 52
3.6.4  累加器 53
3.7  二進制譯碼器 54
3.8  三態(tài)輸出電路 55
習題三 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  操作控制器及時序產生器 64
4.5  中央處理器的工作過程 64
4.5.1  執(zhí)行一條指令的過程 65
4.5.2  執(zhí)行程序的過程 65
4.6  中央處理器的性能指標 69
4.6.1  字長 69
4.6.2  時鐘頻率、主頻、外頻及倍頻 69
4.6.3  兩級高速緩沖存儲器的容量及速率 71
4.6.4  一些其他指標 71
習題四 72
第5章  指令系統 74
5.1  指令系統概述 74
5.2  尋址方式 75
5.2.1  操作數尋址 75
5.2.2  指令尋址 80
5.3  指令的結構與分類 84
5.4  指令周期 86
習題五 87
第6章  存儲系統 89
6.1  存儲器 89
6.1.1  存儲器的分類 89
6.1.2  內存的組成及讀寫原理 90
6.1.3  存儲器的主要性能指標 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  存儲體系 97
6.4.1  存儲系統的層次結構 97
6.4.2  高速緩沖存儲器Cache 98
6.4.3  虛擬存儲器 103
6.5  存儲技術的主流技術 106
6.5.1  各種形式的內存 106
6.5.2  存儲技術的發(fā)展 110
習題六 112
第7章  外部存儲器 115
7.1  硬盤 115
7.1.1  硬盤的發(fā)展及分類 115
7.1.2  硬盤的構成 116
7.1.3  硬盤的工作原理 119
7.1.4  硬盤的性能參數 122
7.1.5  硬盤技術的最新發(fā)展 124
7.2  軟盤 126
7.2.1  軟盤的發(fā)展及分類 126
7.2.2  軟盤的構成 127
7.2.3  軟盤的工作原理 128
7.2.4  軟盤技術的最新發(fā)展 128
7.3  光盤 129
7.3.1  光盤的發(fā)展及其特點 129
7.3.2  光盤的分類 130
7.3.3  CD光盤的物理構造 132
7.3.4  CD-ROM驅動器的工作原理 134
7.3.5  光驅的接口 134
7.3.6  光驅的主要技術指標 135
7.3.7  CD光盤與DVD光盤的區(qū)別 137
7.4  移動硬盤 138
7.4.1  移動硬盤的發(fā)展及分類 139
7.4.2  移動硬盤的組成 139
7.4.3  移動硬盤的主要技術指標 140
習題七 141
第8章  總線與主板技術 143
8.1  總線技術 143
8.1.1  總線的基本概念 143
8.1.2  總線的層次結構 144
8.1.3  系統總線的標準化 146
8.2  常見的系統總線 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介 154
8.3.2  主板的主要組成部件 158
8.3.3  主板的新技術 161
習題八 163
第9章  輸入輸出系統 164
9.1  輸入輸出系統概述 164
9.1.1  輸入輸出系統的功能與組成 164
9.1.2  接口的功能與類型 164
9.2  外設的編址方式 166
9.3  數據傳送控制方式 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處理機方式 170
9.4  外部設備 171
9.4.1  外部設備的分類 171
9.4.2  常用輸入設備 171
9.4.3  常用輸出設備 174
習題九 177
參考文獻 178