微型计算机原理 (第二版) 高等

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出版时间:1900-01-01
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isbn号码:9787801253392
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  • 微型计算机原理
  • 计算机基础
  • 汇编语言
  • 数字电路
  • 高等教育
  • 教材
  • 计算机硬件
  • 微处理器
  • 8086
  • 计算机体系结构
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具体描述

《微型计算机原理》(第二版) 本书深入剖析了现代微型计算机系统的核心构件与运作机制,旨在为读者构建一个清晰、系统的技术理解框架。我们将从最基础的数字逻辑门开始,逐步深入到更为复杂的集成电路设计,最终描绘出构成一台完整微型计算机所需的关键技术。 核心章节概述: 1. 二进制与逻辑运算基础: 本章将带领读者穿越数字世界的基石——二进制表示法。我们将详细介绍各种逻辑门(如AND、OR、NOT、XOR)的功能及其在构建更复杂逻辑电路中的作用。此外,还将探讨布尔代数的基本定理和运算规则,这是理解所有数字电路工作原理的根本。 2. 组合逻辑电路设计: 在掌握了基本逻辑门之后,本章将聚焦于组合逻辑电路的设计。我们将学习如何使用真值表、卡诺图等工具来化简和优化逻辑函数,以及如何设计实现特定功能的组合逻辑电路,例如编码器、译码器、多路选择器和加法器等。这些电路是微处理器内部执行算术和逻辑运算的基本单元。 3. 时序逻辑电路原理: 与组合逻辑电路不同,时序逻辑电路的状态会受到时钟信号的影响,并依赖于其先前的状态。本章将详细介绍触发器(如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器)的工作原理,它们是构成存储单元和同步电路的基础。我们将进一步探讨寄存器、计数器、移位寄存器等关键时序逻辑电路的设计与应用。 4. 存储器系统架构: 计算机的运行离不开存储器。本章将深入探讨不同类型的存储器,包括易失性存储器(RAM)和非易失性存储器(ROM)。我们将详细介绍静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)的结构、工作原理及读写过程。同时,还会介绍只读存储器(PROM、EPROM、EEPROM)的特性及其在系统中的作用。 5. 中央处理器(CPU)设计基础: CPU是微型计算机的“大脑”。本章将分解CPU的核心组成部分,包括算术逻辑单元(ALU)、控制器(Control Unit)和寄存器组。我们将详细阐述指令的获取、译码、执行等基本流程,以及CPU如何通过控制信号协调各个组件的工作,完成数据处理任务。 6. 指令集架构(ISA)入门: ISA定义了CPU能够理解和执行的指令集合。本章将介绍指令的格式、寻址方式以及常见的指令类型(如数据传送指令、算术指令、逻辑指令、控制转移指令)。理解ISA对于编写高效的汇编程序至关重要。 7. 输入/输出(I/O)接口技术: 微型计算机需要与外部设备进行交互。本章将介绍各种I/O接口技术,包括并行接口和串行接口。我们将探讨I/O端口的工作原理,以及CPU如何通过I/O映射或端口映射方式与外部设备进行数据交换。中断机制在I/O操作中的作用也将得到深入阐述。 8. 总线系统与数据传输: 总线是连接微型计算机各个组件的“通信通道”。本章将详细介绍数据总线、地址总线和控制总线的功能及工作方式。我们将探讨总线仲裁、总线控制以及不同总线标准(如ISA、PCI)的基本概念,理解数据如何在CPU、存储器和I/O设备之间高效传输。 9. 微处理器的工作流程与中断处理: 本章将整合前述内容,详细描述一个完整的微处理器指令周期。从指令的提取、译码到执行,以及数据在寄存器和存储器之间的流动。同时,我们将重点讲解中断机制的工作原理,包括中断请求、中断向量、中断服务程序的执行流程,以及中断嵌套等概念,这对于理解计算机响应外部事件至关重要。 10. 汇编语言与底层编程: 为了更深入地理解微型计算机的运作,本章将引入汇编语言。我们将学习如何使用汇编语言编写简单的程序,直接与CPU和存储器交互,从而揭示高级语言在底层是如何被翻译和执行的。通过汇编语言的实践,读者能够更直观地体会到指令执行的细节。 通过对这些关键章节的学习,读者将能够建立起对微型计算机从硬件基础到核心组件,再到系统整体运作的全面认识。本书的目标是让技术爱好者、计算机科学的学生以及任何希望深入了解计算机工作原理的读者,都能获得扎实的理论基础和清晰的实践指导。

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读后感

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用户评价

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这本书的出版,恰逢当前微型计算机技术飞速发展的时代浪潮,可以说是一部应时而生的佳作。作为一名对计算机底层原理充满好奇的爱好者,我一直苦苦寻觅一本能够系统梳理微处理器结构、指令集、存储器接口以及各种外设通信机制的权威读物。《微型计算机原理 (第二版) 高等》恰好满足了我的这一需求。我之所以选择它,首先是被其“第二版”的标签所吸引,这意味着作者在第一版的基础上,很可能对内容进行了更新和优化,以适应不断发展的技术标准。而“高等”二字,则预示着这本书的深度和广度,它并非浅尝辄止的科普读物,而是旨在为读者构建一个扎实的理论基础,理解微型计算机心脏——CPU的运作方式,以及它如何与内存、 I/O 设备协同工作,完成复杂的计算任务。我对书中的章节设置充满了期待,希望能够深入了解中断机制、DMA 控制器、以及各种总线协议(如 ISA, PCI, USB 等)的工作原理。尤其是在操作系统层面,理解微型计算机硬件的运行规律,对于编写高效、可靠的驱动程序至关重要。我更希望通过这本书,能够对嵌入式系统的设计开发有一个初步的认识,毕竟,如今的物联网、人工智能等前沿技术,都离不开强大的微型计算机作为支撑。这本书的出现,无疑为我打开了一扇通往更深层次计算机世界的大门,我已迫不及待地想要开始这段探索之旅。

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我是一位在教育一线耕耘多年的计算机科学教师,多年来一直致力于将复杂的计算机原理以清晰、易懂的方式传授给学生。《微型计算机原理 (第二版) 高等》的出版,对于我更新教学内容和改进教学方法来说,具有非常重要的意义。目前,许多教材在讲解微处理器时,往往侧重于特定型号的体系结构,而本书的“原理”二字,预示着它可能更侧重于普遍适用的核心概念。我希望能够从这本书中学习到如何更系统地讲解 CPU 的流水线技术、指令预取、分支预测等提高性能的关键技术。同时,对于中断控制器、DMA 控制器以及各种 I/O 接口的工作原理,我也希望能够获得更深入的、可以转化为教学案例的理解。这本书的“第二版”更新,或许会包含对一些最新的总线技术,例如 USB 3.x 或 Thunderbolt 的介绍,这对于让学生了解当前计算机系统的连接方式非常有益。我更希望这本书能够提供一些有趣的实验或仿真案例,帮助学生在实践中巩固理论知识,从而激发他们对计算机硬件的兴趣。这本书无疑将成为我教学库中一份宝贵的财富。

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作为一名对编程怀有极大热情,但又深感理论知识不足的自学者,我一直在寻找一本能够系统性地讲解计算机底层运作的书籍。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这个书名,听起来就充满了知识的厚重感。我希望通过这本书,能够了解计算机的“心脏”——CPU,是如何理解和执行指令的。我渴望弄明白,我们用高级语言编写的代码,最终是如何被转换成机器能够识别的二进制指令,并在 CPU 中执行的。我特别想深入学习指令集架构(ISA),了解不同指令的格式、寻址方式以及它们的执行效率。内存管理也是我非常头疼的一个问题,我希望了解内存是如何组织的,CPU 如何通过地址总线和数据总线与内存进行通信,以及分页、分段等技术是如何实现的。此外,关于输入/输出(I/O)设备的工作原理,例如键盘、鼠标、显示器是如何与 CPU 交互的,我也是充满好奇。这本书的“第二版”更新,可能意味着它会包含一些关于现代微控制器(如 STM32 系列)的原理介绍,这对于我学习嵌入式开发将非常有帮助。我期待这本书能成为我从“会用”到“理解”计算机的转折点。

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我是一名长期关注计算机技术发展的科技媒体编辑,肩负着向广大读者传递前沿技术信息和深度解读的责任。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书的出现,无疑为我提供了一个绝佳的选题和深入研究的素材。在撰写关于人工智能、物联网、边缘计算等文章时,我越来越感觉到对底层硬件原理缺乏足够深入的理解,而微型计算机正是这些技术的基石。我希望通过这本书,能够全面了解当前主流微处理器的设计理念和工作机制,包括其指令流水线、缓存机制、功耗管理策略等。此外,了解不同类型的总线接口(如 PCIe, NVMe, USB4)的演进以及它们在数据传输中的作用,对于解释现代计算机的高性能至关重要。本书“第二版”的更新,很可能包含了对 RISC-V 等新兴指令集架构的介绍,这对于预测未来的计算趋势具有重要意义。我也希望能从中学习到如何清晰地向非专业读者解释复杂的计算机原理,例如,如何用通俗易懂的语言描述中断是如何工作的,或者 CPU 和内存是如何交互的。这本书的出版,必将为我撰写高质量的科技文章提供坚实的理论支撑和丰富的素材。

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作为一名正在攻读计算机科学的在校学生,我对于《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书抱有极高的期望。目前,我们课程体系中涉及了数字逻辑、计算机组成原理等基础课程,但我总觉得缺少了将这些零散知识串联起来,形成一个完整微观计算机运行模型的桥梁。这本书的名称“微型计算机原理”,恰恰点出了我学习的重点和难点。我希望通过阅读这本书,能够将抽象的逻辑门电路、寄存器、ALU 等概念,与实际的微处理器内部架构联系起来,理解指令的执行流程,包括取指、译码、执行、写回等阶段。内存管理也是我非常感兴趣的部分,我希望能够了解内存分段、分页机制,以及 CPU 如何通过地址总线访问不同内存区域。此外,对于各种外设接口,如串行接口、并行接口、定时器/计数器等,我也希望能有深入的理解,弄清楚它们是如何与 CPU 进行数据交换和通信的。这本书的“第二版”更新,或许包含了对新一代微处理器架构的介绍,例如流水线技术、超标量执行、分支预测等,这些都是提升计算机性能的关键技术。我坚信,通过扎实的微型计算机原理知识,我将能更好地理解操作系统、编译原理等高级课程,并在未来的软件开发和系统设计中打下坚实的基础。我期待这本书能够引领我深入理解“计算机是如何工作的”这一根本问题。

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我在一家科技公司从事嵌入式软件开发工作已有数年,虽然日常工作主要围绕着编写驱动程序和应用软件,但我始终认为,对底层硬件原理的深刻理解,是提升开发效率和解决复杂问题的关键。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书的出现,正是我职业生涯中期待已久的一本参考书。目前,我们项目组正在开发一款基于 ARM Cortex-M 系列微控制器的物联网设备,其中涉及到大量的实时操作系统调度、低功耗管理以及传感器数据采集等工作。我希望通过这本书,能够更深入地理解 ARM 架构的特点,包括其指令集、流水线设计以及中断处理机制。理解 CPU 的工作状态(如用户模式、特权模式)以及它们之间的切换过程,对于编写安全、稳定的固件至关重要。此外,对于内存映射 I/O (MMIO) 和端口 I/O (PIO) 的区别,以及如何通过寄存器直接控制外设,我也希望能够获得更清晰的认识。本书的“高等”定位,也暗示着它可能会涉及一些更高级的主题,例如缓存一致性、多核处理器通信等,这些内容对于我们正在进行的复杂项目无疑具有极高的参考价值。我迫切地想从这本书中汲取知识,以更专业的视角审视和优化我们的嵌入式系统设计。

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我是一名软件工程师,主要从事后端服务开发,但在一次关于系统性能优化的讨论中,我意识到对底层硬件原理的了解不足,限制了我对性能瓶颈的深层分析。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书,是我想要填补这一知识空白的理想读物。我希望通过它,能够理解 CPU 的缓存层次结构(L1, L2, L3 Cache)是如何工作的,以及缓存未命中(cache miss)是如何影响程序执行速度的。我同样对分支预测的原理和其对性能的影响感兴趣,理解 CPU 如何预测代码执行路径,并避免流水线停顿。此外,我希望了解内存带宽、内存延迟对应用程序性能的影响,以及如何通过数据结构和算法的设计来优化内存访问模式。本书“第二版”的更新,很可能包含了对最新 CPU 架构的特性介绍,例如 AVX 指令集在科学计算和数据处理中的应用,或者对多核处理器协同工作的机制的深入分析。我期待这本书能够帮助我从更宏观的视角理解系统性能,并为我的代码优化提供更扎实的理论依据。

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作为一名对计算机历史和发展趋势充满兴趣的科技爱好者,我一直试图追溯计算机技术演进的脉络,而微型计算机的发展史无疑是其中最精彩的篇章之一。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书的出现,正是我探寻这一历史的钥匙。我希望通过阅读这本书,能够了解从早期的 8086、80286 到后来的 80386、Pentium 系列,以及如今的 ARM、x86-64 等主流架构,它们在设计理念、指令集、内存管理等方面是如何演进的。理解这些历史性的变革,有助于我理解当前计算机技术发展的方向和潜在的未来趋势。我尤其对不同指令集架构(如 CISC vs RISC)的优劣和它们在不同应用场景下的适用性感到好奇。本书“第二版”的更新,很可能包含了对近年来新兴的指令集架构,例如 RISC-V 的详细介绍,以及它们在物联网、嵌入式设备等领域的应用前景。我还希望能从书中了解到一些经典的微型计算机设计案例,从中学习前人的智慧和创新。这本书不仅仅是关于技术原理,更是一部微型计算机发展的编年史,我期待从中获得深刻的启示。

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作为一名业余硬件爱好者,我平时喜欢研究各种电子元件和电路设计。最近,我迷上了制作一些小型智能设备,但总感觉在软件与硬件的交互层面存在一些知识盲区。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书对我来说,就像一本“打通任督二脉”的秘籍。我一直对微处理器内部如何处理中断信号、如何进行数据传输感到好奇。这本书的“原理”二字,让我看到了揭开这些神秘面纱的希望。我尤其希望了解像 8051、AVR 这样的经典微控制器,或者更现代的 ARM Cortex 系列微处理器,它们的核心结构是怎样的?指令集是怎样工作的?时序图又代表着什么?我想知道,当我按下按钮时,信号是如何从输入端口传递到 CPU, CPU又是如何执行相应的指令,最终控制输出设备(比如 LED 闪烁)的。这本书的“第二版”更新,可能意味着它会介绍一些更新的微处理器型号或总线技术,这对于我跟随技术潮流的学习非常重要。我希望能从这本书中学习到如何通过汇编语言来直接控制硬件,这样我才能更灵活地实现我的创意。这本书的出现,让我看到了将我的硬件设计与更精妙的软件控制结合起来的可能。

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我是一名对嵌入式系统设计充满热情的研究生,我的研究方向是低功耗物联网设备的设计与优化。《微型计算机原理 (第二版) 高等》这本书恰好契合了我的研究需求。在设计低功耗设备时,对微控制器核心架构的深入理解至关重要,这直接影响到能源效率的优化。我希望通过这本书,能够详细了解不同微控制器(如 ARM Cortex-M系列,RISC-V)的功耗管理特性,包括其时钟门控、睡眠模式、唤醒机制等。我特别希望深入研究 CPU 如何管理内存访问,以及如何通过优化指令序列来减少能源消耗。本书“第二版”的更新,很可能包含了对近年来在低功耗技术方面取得突破的新型微处理器的介绍,这将是我研究的重要参考。此外,我希望能够了解各种通信接口(如 SPI, I2C, UART)在低功耗模式下的工作方式,以及如何通过 DMA 来分担 CPU 的负担,进一步降低功耗。这本书的“高等”定位,也暗示着它可能会涉及一些更深入的理论,比如如何通过分析指令时序来预测能耗,或者如何利用硬件加速器来提高效率。我期待这本书能为我的研究提供理论指导和技术支持。

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