微机原理及应用

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王惠中,王强,李建海 著
图书标签:
  • 微机原理
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  • 计算机组成原理
  • 电子技术
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111524366
版次:2
商品编码:11943603
品牌:机工出版
包装:平装
丛书名: 普通高等教育“十三五”规划教材
开本:16开
出版时间:2016-07-01
用纸:胶版纸
页数:354

具体描述

内容简介

  本书系统地介绍了以Intel8086/8088微处理器为核心的微型计算机的基本组成、工作原理及接口技术。全书在编写上坚持内容由浅人深,循序渐进,理沦联系实际的原则。在程序例题中给出了较为详细的注释,便于学生更好地理解程序。

目录

前言
第1章微型计算机概论1
1.1微型计算机概述1
1.1.1计算机的发展1
1.1.2微型计算机的分类及主要性
能指标1
1.1.3微型计算机的发展2
1.2微型计算机的基本结构3
1.2.1微型计算机系统、微型计
算机4
1.2.2微处理器5
1.2.3单片机、单板机、多板机6
1.3微型计算机的基础知识7
1.3.1计算机数制及其相互转换7
1.3.2计算机数值表示及其运算10
1.3.3数值运算14
1.3.4符号数的二进制算术运算15
1.3.5数的定点和浮点表示16
1.3.6溢出的概念及判断方法17
1.4常用编码及其表示18
1.4.1BCD码18
1.4.2ASCII码19
习题20
第2章8086/8088 微处理器21
2.18086/8088 CPU概述21
2.28086/8088 CPU的基本结构22
2.2.18086/8088微处理器的内部
结构22
2.2.28086/8088的内部寄存器25
2.38086/8088 CPU的引脚功能及其
工作模式29
2.3.18086/8088 CPU在最小模
式中引脚定义30
2.3.28086/8088 CPU在最大模
式中引脚定义34
2.48086的存储器组织结构35
2.4.1存储器的分段管理35
2.4.2内存的物理地址形成36
2.4.38086存储器的分体结构37
2.58086/8088系统配置39
2.5.18086/8088最小模式39
2.5.28086/8088最大模式42
2.68086/8088 CPU的总线操作及
时序45
2.6.18086/8088的工作周期45
2.6.2系统的复位及启动46
2.6.38086最小模式下的总线
操作46
习题50
第3章存储器52
3.1存储器的基本知识52
3.1.1存储器的概述52
3.1.2半导体存储器的分类53
3.1.3半导体存储器主要技术
指标54
3.1.4半导体存储器的结构55
3.2随机存取存储器(RAM)56
3.2.1静态随机存取存储器
(SRAM)56
3.2.2动态随机存取存储器
(DRAM)59
3.2.3集成随机存取存储器
(IRAM)62
3.3只读存储器(ROM)62
3.3.1只读存储器(ROM)的结构及
工作原理63
3.3.2只读存储器(ROM) 典型
芯片66
3.4存储器与CPU的连接72
3.4.1存储器与CPU连接时应注意
的问题72
3.4.2存储器芯片的扩展73
3.4.3CPU与存储器的连接75
3.4.4CPU与存储器的连接应用
举例79
习题86
第4章8086/8088指令系统82
4.1概述82
4.1.1机器语言82
4.1.2汇编语言82
4.1.3高级语言83
4.2指令的编码格式与指令构成84
4.2.1指令的构成84
4.2.28086/8088的指令编码
格式84
4.38086的寻址方式88
4.3.1操作数寻址方式88
4.3.2程序转移地址的寻址
方式94
4.48086/8088指令系统98
4.4.1数据传送指令98
4.4.2算术运算类指令106
4.4.3逻辑运算和移位指令120
4.4.4串操作指令126
4.4.5控制转移指令130
4.4.6处理器控制指令138
习题140
微机原理及应用目录第5章汇编语言程序设计144
5.1汇编语言语句的类型和组成144
5.1.1汇编语言语句的类型144
5.1.2汇编语言语句的组成145
5.2伪操作命令150
5.2.1数据定义语句150
5.2.2表达式赋值语句151
5.2.3段定义语句152
5.2.4段分配语句152
5.2.5过程定义语句153
5.2.6程序模块定义语句153
5.3DOS功能调用和BIOS中断
调用154
5.3.1DOS功能调用155
5.3.2BIOS中断调用158
5.4汇编语言程序设计160
5.4.1概述160
5.4.2程序设计方法161
习题177
第6章基本输入/输出接口179
6.1I/O接口的概述179
6.1.1接口与端口的基本概念179
6.1.2I/O端口的编址方式181
6.2I/O接口数据传送的控制方式184
6.2.1程序控制方式185
6.2.2中断控制方式189
6.3可编程接口芯片的概述189
6.3.1并行接口技术189
6.3.2可编程通用接口芯片
简介191
6.4简单的I/O接口芯片应用192
6.4.1常用芯片功能介绍192
6.4.2简单的I/O接口设计
应用194
6.5直接存储器存取(DMA)
方式202
6.5.1DMA概述202
6.5.28237内部结构及引脚
功能204
6.5.38237的编程及应用212
6.5.4通道控制方式218
习题219
第7章中断系统220
7.1中断的基本概念220
7.1.1中断的用途221
7.1.2中断源221
7.1.3中断系统的功能222
7.2中断处理过程及中断源识别232
7.2.1中断请求223
7.2.2中断响应224
7.2.3中断处理224
7.2.4中断返回224
7.2.5中断响应的时序225
7.2.6中断源的识别225
7.38086/8088的中断系统227
7.3.1外部中断228
7.3.2内部中断228
7.3.3中断优先级229
7.3.4中断向量和中断向量表229
7.3.5中断向量的装入与修改230
7.4可编程中断控制器8259A232
7.4.18259A的内部结构和工作
原理232
7.4.28259A的引脚功能234
7.4.38259A的主从级联方式235
7.4.48259A的工作方式235
7.58259A的基本应用237
7.5.18259A的编程238
7.5.28259A内部寄存器的读写242
7.5.38259A的应用实例243
习题249
第8章常用可编程接口芯片及
其应用251
8.1可编程并行接口芯片8255A251
8.1.18255A的结构和引脚功能251
8.1.28255A的工作方式254
8.1.38255A的基本应用260
8.2可编程定时器 / 计数器 8253272
8.2.1定时/计数概述272
8.2.28253的结构和引脚功能274
8.2.38253的工作方式277
8.2.48253的基本应用283
习题291
第9章模�彩�和数�材W�换295
9.1概述295
9.2数�材W�换器及应用298
9.2.1数�材W�换器的工作原理298
9.2.2数�材W�换器的主要技术
指标302
9.2.3典型的数�材W�换器芯片
DAC0832302
9.2.4DAC0832应用举例304
9.3模�彩�转换器及应用308
9.3.1模�彩�转换器的工作原理308
9.3.2模�彩�转换器的主要性能
指标311
9.3.3典型的模�彩�转换器芯片
ADC0809312
9.3.4模�彩�转换器应用举例316
习题319
第10章串行通信322
10.1概述322
10.1.1串行通信基本概念322
10.1.2异步通信和同步通信方式324
10.1.3串行通信的标准与传送
速率326
10.2可编程串行接口芯片8251A328
10.2.18251A的结构和引脚功能328
10.2.28251A的应用332
10.3RS��232、RS��485串行接口
标准338
10.3.1RS��232C接口标准338
10.3.2RS��485接口标准342
习题344
附录346
附录AASCII码表346
附录BBIOS功能调用346
附录C常用DOS功能调用
(INT 21H)一览表347
参考文献354

前言/序言

  随着工业自动化水平的不断提高,计算机已成为解决工程问题不可缺少的工具,工程应用型本科高等院校非电类专业的学生毕业以后,所面临的大量设计任务中许多地方都涉及计算机的知识。所以,工科院校的学生学习和掌握计算机的基本原理和应用技术,已成为几乎所有的工科专业培养计划的一个重要环节。因此,“微机原理及应用”是工科学生重要的技术基础课,在微型计算机技术飞速发展的情况下,如何使学生在有限的时间内做到既能掌握基本概念又能提高基本能力,是我们在教学中始终探索的问题。
  经过多年的教学实践与探索,在总结多次试用讲稿和《微机原理及接口技术》一书的基础上,我们为工程应用型本科高等院校非电类专业编写了《微机原理及应用》一书。
  “微机原理及应用”是工程应用型本科高等院校非电类专业的学生学习计算机原理与应用的入门课程。虽然计算机技术飞速发展,经历了8位、16位、32位、64位,但其基本的工作原理相同,而且8086/8088微处理器具有很好的兼容性。本书以8086/8088微处理器和微型计算机为主线,从工程应用的角度出发,讲述了微型计算机的基本工作原理、半导体存储器、8086/8088指令系统、汇编语言程序设计方法、输入/输出接口、中断、串行通信、模�彩�与数�材W�换等内容。
  在编写过程中,根据学生掌握知识的基本特点,在内容安排上遵循循序渐进、深入浅出、突出重点、通俗易懂、理论联系实际的原则,以便学生能够在较短的时间里理解基本概念,掌握基本设计方法。本书在吸取众多教材精华的同时,力求内容精练、例题丰富、形式多样、取材新颖,使学生能够较好地理解概念与原理,可提高学生分析问题和解决问题的能力。在编写中加入了作者多年从事教学、科研的经验和体会。本书可用作高等院校非电类专业本、专科教材,也可作为高等院校其他专业本、专科教材和相关工程技术人员的参考书。
  本书由王惠中编写第2、4、9章并统稿,王强编写第6、8、10章,李建海编写第1、3、5、7章。王晓兰教授担任本书主审,提出了许多宝贵意见,在此表示衷心的感谢。肖利梅老师为本书做了不少的工作,在此表示感谢。
  本书是由编者在多年从事“微机原理及应用”课程教学和科研工作的基础上,参考了国内同类教材内容编写而成的,在此特向有关作者致谢。由于编者能力有限,书中难免存在不当之处,恳请读者和专家提出宝贵意见。
  编者

《电路基础与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电路理论基础,并结合丰富的实践案例,帮助读者掌握电路分析、设计和调试的核心技能。全书共分为八章,循序渐进地引导读者从最基本的电路概念出发,逐步理解复杂的电路系统。 第一章:基本电路元件与定律 本章将从最基础的电路构成单元——电阻、电容、电感——讲起。我们会详细介绍它们的物理特性、在电路中的作用,以及相应的伏安特性曲线。电阻部分将深入探讨欧姆定律,解析恒定电流电路的电压、电流和电阻之间的定量关系,并介绍不同类型的电阻器及其应用场景。电容部分将阐述电荷存储的原理,讲解电容的容值、耐压值等参数,以及它在滤波、耦合等电路中的重要作用。电感部分将介绍电磁感应现象,讲解电感的感量、饱和等特性,并分析其在储能、滤波等方面的应用。 在此基础上,本章将引入基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)。KVL 表述了电路中任意闭合回路的电压代数和为零,KVL 如何帮助我们分析串联和并联电路中的电压分配。KCL 表述了任意节点上流入和流出的电流代数和为零,KCL 如何帮助我们分析节点电流的分布。通过对这些基本定律的深入理解和熟练运用,读者将能够分析包括简单串联、并联以及混合电路在内的各种基本电路。 第二章:直流电路分析方法 在掌握了基本元件和定律后,本章将系统介绍多种直流电路的分析方法。首先,我们将复习和巩固欧姆定律及其在复杂电路中的应用。随后,我们将重点讲解节点电压法和网孔电流法。节点电压法通过选取节点作为参考点,利用KCL列出节点电压方程组,求解所有节点的电压,进而求出电路中的任意支路电流。网孔电流法则通过选取独立网孔,利用KVL列出网孔电流方程组,求解各网孔电流,进而分析电路。 此外,本章还将介绍叠加定理和等效变换(Thevenin定理和Norton定理)。叠加定理适用于线性电路,它允许我们通过计算各个独立电源单独作用时产生的响应,然后将这些响应线性叠加得到总响应。Thevenin定理和Norton定理则是简化复杂线性电路的强大工具,它们可以将任意线性两端网络等效为一个具有单个电压源(Thevenin等效电源)或单个电流源(Norton等效电源)以及一个等效电阻的简单电路,极大地简化了电路的分析和设计过程。通过学习这些分析方法,读者将能够高效地解决各种直流电路问题。 第三章:交流电路基础 本章将将学习的范围从直流电路扩展到交流电路。我们将首先介绍交流电的基本概念,包括周期、频率、振幅、相位等,并讲解正弦交流电的数学表示。随后,我们将深入探讨交流电路中的电阻、电感和电容的特性。在交流电路中,电感和电容的阻抗(Reactance)与频率有关,我们将详细分析感抗(XL)和容抗(XC)的计算方法和它们对电路的影响。 本章的重点将是相量(Phasor)的概念和应用。相量是一种将正弦交流量表示为复数的方法,它极大地简化了交流电路的分析。我们将讲解如何将时域的正弦函数转换为相量域的复数,以及如何在相量域进行加减运算。基于相量,我们将介绍交流电路中的阻抗(Impedance)和导纳(Admittance)的概念,以及如何应用基尔霍夫定律和欧姆定律进行交流电路的分析。最后,我们将初步介绍RLC串联和并联电路的谐振现象,为后续更深入的学习奠定基础。 第四章:三相交流电路 本章将重点关注在电力系统中应用最为广泛的三相交流电路。我们将介绍三相交流电的产生原理、相序以及三相电压和电流的特点。随后,我们将详细讲解三相电源的连接方式,包括星形(Y)连接和三角形(Δ)连接。对于这两种连接方式,我们将深入分析它们之间的关系,包括线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 本章还将介绍三相负载的连接方式,并分析在平衡和非平衡负载情况下三相电路的功率计算。我们将学习有功功率、无功功率和视在功率的概念,以及功率因数的重要性。通过对本章内容的学习,读者将能够理解三相电力的优越性,并掌握三相电路的基本分析方法。 第五章:电容器、电感器及其在电路中的应用 本章将对电容器和电感器进行更深入的探讨,并结合实际应用案例。在电容器方面,我们将详细介绍不同类型的电容器,如陶瓷电容器、电解电容器、薄膜电容器等,分析它们的结构、性能特点、适用场合以及选型注意事项。我们将深入讲解电容器在隔直、耦合、滤波、储能、定时等电路中的具体应用,并通过实例演示其工作原理。 在电感器方面,我们将介绍空心电感、铁心电感(包括铁氧体、软磁材料等)以及各种线圈的绕制工艺。我们将详细分析电感器在滤波、振荡、耦合、储能以及电磁干扰抑制等方面的作用。本章还将触及电感器的寄生参数,如分布电容和直流电阻,以及它们对电路性能的影响。通过本章的学习,读者将能更深刻地理解这两种基本元件的精妙之处,并能将其灵活应用于实际电路设计。 第六章:半导体器件基础 本章将引入半导体器件的概念,这是现代电子技术的核心。我们将从材料的导电性讲起,介绍导体、绝缘体和半导体的区别,并重点阐述硅和锗等常用半导体材料的特性。随后,我们将详细介绍二极管。我们将讲解PN结的形成原理,分析其单向导电性,并介绍不同类型的二极管,如整流二极管、稳压二极管、发光二极管(LED)等,以及它们的伏安特性和典型应用。 接着,本章将介绍三极管,即双极结型晶体管(BJT)。我们将详细讲解NPN型和PNP型晶体管的结构和工作原理,分析其放大作用和开关作用,并介绍BJT的三种基本组态(共射、共集、共基)及其特性。最后,我们还将初步介绍场效应晶体管(FET),包括JFET和MOSFET,简要说明其工作原理和与BJT的区别。本章的学习将为读者理解更为复杂的集成电路奠定坚实的理论基础。 第七章:基本放大电路与运算放大器 本章将深入探讨放大电路的设计与分析。首先,我们将从BJT和MOSFET的基本特性出发,讲解如何搭建单级放大电路,包括共射放大器、射极跟随器和共基放大器。我们将详细分析它们的电压增益、输入电阻和输出电阻等关键参数,并介绍不同偏置方式对放大器性能的影响。 随后,我们将重点介绍运算放大器(Op-amp)。我们将讲解运算放大器的理想模型,分析其开环增益、输入电阻和输出电阻的概念。在此基础上,我们将重点学习运算放大器在各种负反馈电路中的应用,包括反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器和微分器等。我们将通过详细的例题解析,展示运算放大器在信号调理、滤波、信号生成等方面的强大功能。本章的学习将使读者能够设计和理解许多基础的模拟电子电路。 第八章:滤波器与振荡器 本章将聚焦于两类重要的模拟电路——滤波器和振荡器。在滤波器部分,我们将介绍滤波器的基本概念,包括通带、阻带、截止频率、中心频率、带宽等参数。我们将讲解不同类型的滤波器,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。我们将分析它们的电路结构,包括RC滤波器、RLC滤波器以及有源滤波器(基于运算放大器)的构成。我们将通过实例演示如何根据需求设计不同性能的滤波器,以达到滤除特定频率信号的目的。 在振荡器部分,我们将介绍振荡电路的基本原理,即利用正反馈和选频网络,使电路产生持续的交流信号。我们将介绍不同类型的正弦波振荡器,如RC振荡器(相移振荡器、文氏电桥振荡器)和LC振荡器(哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器、克兰兹振荡器)。我们还将简要介绍非正弦波振荡器,如方波振荡器和三角波振荡器。本章的学习将帮助读者理解如何产生和控制各种频率的信号,这在信号处理、通信系统和测量仪器等领域至关重要。 本书的编写力求理论与实践相结合,每个章节都配有适量的例题和习题,并鼓励读者动手进行电路的模拟和实际搭建。通过对本书内容的学习,读者将能够建立起扎实的电路理论基础,并掌握分析和设计基本电子电路的能力。

用户评价

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《微机原理及应用》这本书,犹如一位经验丰富的工程师,以极其详尽的笔触,为我剖析了微处理器工作的方方面面。我尤其推崇作者在讲解CPU时,对于时序逻辑和时钟信号的阐述。书中通过精美的时序图,清晰地展示了CPU内部各个部件在不同时钟周期下的状态变化,以及数据如何在这些周期内进行传输和处理。当我看到一个复杂的指令,是如何在几十个甚至上百个时钟周期内一步步被解码、执行、写回,我感到无比的震撼。这种对微观时间尺度的精细描绘,让我对CPU的超高运行速度有了更直观的认识。书中对中断控制器(PIC)和定时器的讲解,也让我对计算机如何管理时间和响应事件有了更深的理解。我曾尝试去模拟一个简单的定时器中断,并观察CPU是如何在程序运行过程中,被中断信号打断,转而去执行中断服务程序,然后再恢复原程序。这种对系统实时性的初步认识,对我后续学习实时操作系统奠定了基础。此外,书中对存储器接口和总线控制器的详细介绍,让我理解了CPU是如何与外部存储器进行数据交换的,以及总线仲裁和冲突解决的机制。当我了解到,每次数据读写操作都需要经过一系列复杂的握手和同步过程,我才真正体会到硬件设计的精妙之处。这本书不仅提供了理论知识,更重要的是,它教会了我如何从硬件的角度去思考问题,如何理解程序的运行效率和系统资源的利用率。它就像一扇窗户,让我得以窥见计算机硬件心脏的跳动。

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《微机原理及应用》这本书,为我打开了探索计算机底层运作机制的一扇窗户。我尤其欣赏书中对CPU指令周期的细致分析。作者将一个完整的指令周期分解为取指、指令译码、执行指令、访存、写回等几个阶段,并详细介绍了每个阶段CPU内部各个功能单元(如程序计数器、指令寄存器、算术逻辑单元、寄存器堆等)的工作流程。通过书中精美的流程图和时序图,我能够清晰地看到数据是如何在CPU内部流转,信号是如何在各个部件之间传递的。我曾尝试去理解一个简单的加法指令,是如何在CPU内部经历取指、译码、执行、写回这几个步骤的。当我通过书中的描述,在脑海中构建起CPU执行这个指令的动态过程时,那种感觉就像是亲眼目睹了一个微观世界的运转。书中对内存接口和总线协议的讲解,也让我对计算机系统内部的数据通信有了更深入的理解。我了解到,CPU与内存之间的数据传输并不是简单的“拿来就用”,而是需要经过一系列复杂的握手和同步过程。作者对不同总线类型(如并行总线、串行总线)的特点和优劣势的分析,也让我对计算机系统在不同场景下的设计取舍有了初步的认识。此外,书中对I/O端口和控制器的介绍,也让我明白计算机是如何与外部设备进行交互的。当我了解到,每一个I/O设备都有其特定的端口地址,CPU通过读写这些端口来控制设备的输入输出,我便对整个计算机系统的构成有了更全面的认识。这本书让我体会到,计算机硬件的设计充满了智慧和匠心。

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《微机原理及应用》这本书,以其严谨的学术态度和详实的讲解,为我描绘了一幅关于微处理器运作的宏大图景。我尤其赞赏作者在介绍CPU架构时,对于RISC和CISC指令集体系结构的深入分析。书中并没有简单地列举它们的技术特点,而是深入剖析了它们在设计理念、指令复杂度、硬件实现以及性能功耗平衡上的权衡。当我了解到CISC指令集可以通过一条指令完成多个复杂操作,但其指令解码和执行过程更为复杂时,同时也能理解RISC指令集通过简化指令集,将复杂操作分解为多条简单指令,从而实现更快的执行速度和更低的功耗。这种对不同设计哲学及其优劣势的对比分析,让我对计算机体系结构的设计思路有了更深刻的理解。书中关于存储器层次结构的讲解,也让我对计算机内存的组织方式有了更清晰的认识。从速度极快但容量很小的寄存器,到速度较快但容量较大的缓存,再到速度相对较慢但容量巨大的主内存,以及更慢但容量更大的外存,作者清晰地阐述了它们之间的关系以及在性能优化中的作用。我曾尝试去理解,为什么程序在内存中的数据访问顺序会影响其运行效率。书中对缓存的讲解,让我明白了局部性原理在提升程序性能中的重要性。此外,书中对I/O接口和总线系统的详细介绍,也让我对计算机系统与外部世界的连接方式有了更直观的认识。作者通过对不同总线协议的分析,以及I/O设备如何通过端口和控制器与CPU进行通信的讲解,让我对整个计算机系统的组成和运作流程有了更全面的理解。这本书让我学会了从更底层的角度去思考计算机的工作原理。

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这部《微机原理及应用》让我对微处理器的世界充满了敬畏和好奇。作者在讲解CPU的指令流水线时,采用了非常形象的比喻,将复杂的概念变得易于理解。例如,作者将指令的执行过程比作工厂的生产线,每一道工序(取指、译码、执行、写回)都对应着一个特定的硬件单元,并且这些工序可以同时处理不同的指令。这种并行处理的思想,让我明白了为什么现代CPU能够如此高效地运行。书中对不同流水线技术,如超标量、乱序执行等,也进行了简要的介绍,虽然不是非常深入,但足以让我对CPU的性能优化策略有一个初步的了解。我特别喜欢书中对中断和异常处理的系统性论述。作者将中断和异常区分开来,并详细解释了它们产生的原因、CPU的处理流程以及中断向量表的作用。当我尝试编写一个简单的汇编程序,并故意触发一个除零异常时,我通过书中的指导,观察到了CPU是如何捕获这个异常,并跳转到预设的异常处理程序。这种亲手实践的经历,让我对程序的健壮性和系统的容错能力有了更深刻的认识。此外,书中关于I/O控制器和端口的讲解,也让我明白计算机是如何与外部设备进行通信的。作者通过对不同I/O设备(如键盘、显示器、打印机)的工作原理的简要介绍,以及它们与CPU之间的数据交换方式,让我对计算机系统的整体构成有了更清晰的认知。这本书不仅仅是知识的堆砌,更是一种思维方式的启迪,让我学会从更底层的视角去审视和理解计算机。

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当我翻阅《微机原理及应用》这本书时,我仿佛踏入了一个由逻辑门和时钟信号构成的精妙世界。书中对CPU内部的逻辑电路设计,例如加法器、寄存器、多路选择器等部件的实现原理,进行了深入的剖析。作者通过结合逻辑符号和文字描述,让我得以理解这些基础的数字电路如何组合起来,构成CPU的核心功能。我曾尝试去理解一个简单的加法器是如何通过大量的逻辑门来实现的,以及寄存器是如何通过触发器来存储数据的。这种对底层硬件实现的探索,让我对计算机的计算能力有了更深刻的认识。书中对指令流水线的介绍,更是让我惊叹于CPU的设计者们如何通过并行处理来大幅提升指令的执行效率。作者将流水线的过程形象地比喻成工厂的生产线,每一道工序(取指、译码、执行、访存、写回)都可以并行处理不同的指令。当我了解到,通过流水线技术,CPU可以在每个时钟周期内完成一条指令的执行,我便对现代CPU的高性能有了更直观的理解。此外,书中对中断和异常处理的系统性讲解,也让我对程序的健壮性和系统的可靠性有了更深的认识。作者详细阐述了不同类型的中断(硬件中断、软件中断)以及异常(如除零、越界)产生的原因,CPU的处理流程,以及中断向量表的作用。当我尝试编写一个简单的汇编程序,并故意触发一个中断时,我通过书中的指导,观察到了CPU是如何暂停当前任务,转而去执行中断服务程序,然后再恢复原程序的。这本书让我体会到,计算机的运行是如此的精巧而有序。

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《微机原理及应用》这本书,无疑是我在计算机科学领域的一次重要启蒙。我尤其欣赏书中对于CPU内部指令的分类和解析。作者并没有将指令集视为枯燥的列表,而是将其按照功能划分为数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令等,并详细解释了每类指令的作用和使用场景。我曾尝试用汇编语言编写一些小程序,比如对数组进行排序,或者实现简单的字符串查找,而这个过程中,对指令集的理解就至关重要。书中提供的丰富的汇编指令示例,以及对寄存器和内存地址的灵活运用,让我得以将抽象的算法转化为机器能够理解的语言。当我成功地让我的汇编程序运行起来,并得到预期的结果时,那种成就感是无与伦比的。书中对总线接口的深入讲解,也让我对计算机系统内部的“交通网络”有了更清晰的认识。我了解到,不同的总线有着不同的传输速率、宽度和协议,而CPU、内存和外设之间的通信,都需要通过这些总线来实现。书中对PCIe总线等现代总线技术的介绍,让我对计算机系统的扩展性和吞吐能力有了初步的了解。另外,关于DMA(直接内存访问)的章节,对我来说是一个重要的知识点。作者详细解释了DMA控制器是如何工作的,以及它如何通过绕过CPU直接在内存和I/O设备之间传输数据,从而提高系统整体效率。这种对系统性能优化的理解,让我觉得非常有价值。这本书不仅仅是理论的学习,更是一种实践的引导,它让我有机会亲手去体验微机的工作原理。

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坦白说,最初拿起《微机原理及应用》这本书时,我抱着一种“要过关”的心态,毕竟这是必修课。然而,随着翻阅的深入,我发现自己逐渐被书中的内容所吸引,甚至产生了一种探索的乐趣。我特别喜欢书中关于I/O接口和总线系统的讲解,它不像某些书籍那样枯燥地列举各种接口类型,而是更侧重于讲解它们背后的通信原理和协议规范。比如,书中对并行接口和串行接口的优劣势对比,以及各种总线(如ISA、PCI、USB)的发展历程和技术演进,让我对计算机系统内部的数据传输方式有了直观的理解。我曾尝试去理解DMA(直接内存访问)的工作原理,书中通过详细的图示和文字描述,让我明白了这个技术如何能够绕过CPU直接进行数据传输,从而大大提高了I/O的效率。这种对系统性能优化背后机制的揭示,让我觉得非常受益。另外,书中对内存管理单元(MMU)的讲解也让我大开眼界,理解了虚拟内存的概念是如何实现的,以及分页和分段机制如何帮助操作系统更有效地管理内存资源,避免程序之间的冲突。这对于我理解现代操作系统的工作方式,有着非常重要的启示作用。我还记得书中关于汇编语言的章节,虽然初学时觉得晦涩难懂,但通过作者精心设计的例题,我逐渐掌握了基本的指令和寻址方式,并尝试编写一些简单的程序,例如计算阶乘、字符串处理等。这种亲手操作的体验,让我对CPU指令的执行过程有了更深刻的感悟。这本书不仅仅是一本教材,更像是一本技术百科全书,为我揭示了计算机硬件的底层奥秘。

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在阅读《微机原理及应用》的过程中,我最大的收获之一是对CPU寄存器和内存寻址方式的深入理解。书中详细介绍了各种通用寄存器、段寄存器、指令指针寄存器等的作用,以及它们在指令执行过程中的重要性。作者通过大量的实例,展示了如何通过不同的寻址方式(如立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、基址变址寻址等)来访问内存中的数据。我曾尝试用汇编语言编写一个程序,需要访问一个二维数组,而理解不同寻址方式的组合使用,是实现这一目标的关键。当我最终成功地通过基址变址寻址和偏移量计算,准确地访问到二维数组中的每一个元素时,我感到无比的满足。书中对内存管理单元(MMU)的讲解,也让我对虚拟内存和物理内存的概念有了更清晰的认识。作者解释了MMU是如何将程序使用的虚拟地址映射到实际的物理内存地址的,以及分页和分段机制如何帮助操作系统更有效地管理内存,避免内存冲突。这对于我理解现代操作系统的内存分配和回收机制,有着非常重要的启示作用。此外,书中对中断向量表的详细阐述,也让我明白了CPU是如何在接收到中断信号后,快速准确地找到对应的中断服务程序的。作者通过图示和文字描述,生动地展示了中断向量表的作用,以及CPU在处理中断时的跳转过程。这本书让我体会到,微机原理并非遥不可及,而是可以通过细致的学习和实践,逐步掌握的。

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这本《微机原理及应用》在我求学道路上扮演了一个至关重要的角色,可以说是我理解现代计算机硬件底层运作机制的一扇大门。最初接触它的时候,我还是个初学者,对于CPU、内存、I/O接口这些名词感到既陌生又敬畏。然而,随着阅读的深入,书中清晰的逻辑和循序渐进的讲解,逐渐将这些抽象的概念变得生动起来。我特别欣赏作者在讲解CPU内部结构时,不仅仅停留在概念层面,而是深入剖析了指令集、流水线、缓存等工作原理,仿佛为我打开了一个微观世界。每当我学习到一个新的指令或者一个运算单元的实现方式,都能联想到实际编程时,那些看似简单的代码背后,是如此精密的硬件配合。比如,在学习中断处理时,我开始理解为什么程序会突然“暂停”去响应一个外部事件,以及CPU如何高效地切换任务,这让我对操作系统的多任务机制有了更深刻的认识。书中对于存储器的层次结构,从寄存器到缓存再到主存,以及它们之间的速度差异和工作方式的阐述,也让我明白了为什么内存优化在程序性能提升中如此关键。而I/O接口的部分,则让我了解了计算机如何与外部世界进行信息交互,各种总线协议的规范,以及数据传输的流程。我曾尝试过书中的一些实验,例如使用汇编语言编写简单的程序,并观察其在模拟器中的执行过程,那种将理论知识转化为实际操作的成就感是无与伦比的。这本书不仅教会了我“是什么”,更重要的是教会了我“为什么”和“怎么做”,为我后续深入学习操作系统、嵌入式系统乃至更复杂的计算机体系结构打下了坚实的基础。它就像一座知识的灯塔,照亮了我探索计算机奥秘的道路。

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《微机原理及应用》这本书,用一种极其详实且不乏严谨的态度,为我描绘了一幅关于微处理器内部世界的壮丽图景。我尤其印象深刻的是,书中对于不同类型的微处理器架构,例如x86和ARM,进行了细致的对比和分析。作者并没有简单地罗列它们的特性,而是深入剖析了它们在设计理念、指令集复杂度、功耗控制以及应用领域上的根本差异。当我了解到x86架构以其强大的指令集和卓越的性能在桌面和服务器领域占据主导地位时,同时也能理解ARM架构凭借其低功耗和高集成度,为何能在移动设备和嵌入式系统中如此普及。书中对指令集的讲解,特别是RISC和CISC指令集的权衡,让我对“指令”这两个字有了全新的认识,不再仅仅是代码的堆砌,而是CPU进行数据处理和逻辑运算的基石。作者通过大量的实例,一步步地展示了复杂的指令是如何被分解、执行,以及CPU内部的各个功能单元(如ALU、寄存器堆、控制单元)是如何协同工作的。例如,在介绍数据通路和控制信号时,书中提供的详细流程图和时序图,让我在脑海中构建起了一个动态的CPU执行模型。此外,关于中断和异常处理的章节,对于我理解程序的健壮性和系统的响应性至关重要。书中详细阐述了不同类型中断的优先级、中断向量表的作用,以及CPU在接收到中断信号后的一系列复杂动作,这让我对程序的异常处理能力有了更深刻的认识。总而言之,这本书将微机原理这个看似高深莫测的领域,以一种清晰、系统且富有条理的方式呈现出来,让我得以窥见计算机硬件运行的精髓。

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