微型计算机技术实验教程

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页数:196
译者:
出版时间:2008-10
价格:20.00元
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isbn号码:9787811244496
丛书系列:
图书标签:
  • 微型计算机
  • 计算机技术
  • 实验教程
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  • 计算机基础
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具体描述

《微型计算机技术实验教程》根据“ 微型计算机技术实验教程”课程教学的基本要求,并结合编者多年实验教学、科研和工程实践的经验编写而成。课程适应面向新世纪教育、教学改革和科技发展的要求,是计算机科学与技术、电子信息科学技术、通信和网络工程等等专业一门必修的专业实验课程。《微型计算机技术实验教程》包括汇编语言上机操作、常用BIOS和DOS功能调用、汇编语言程序设计基本实验、汇编语言课程设计、接口技术基本实验和接口技术课程设计等内容。其中接口实验及其课程针对部分是针对超想-3000TB综合仿真实验系统编写的。为了对使用其他实验系统的读者也有一定的参考价值,每个实验都对用到的可编程接口芯片与实验电路进行了简要分析,帮助读者理解实验原理。《微型计算机技术实验教程》写入的实验较多,读者可根据学时情况选做部分实验。汇编语言与接口技术的课程设计部分属于综合性设计性实验,每部分要求学生至少独立完成其中一个实验。

《微型计算机技术实验教程》 是一本面向高等院校计算机科学与技术、电子信息工程等相关专业学生的基础性实验教材。本书旨在为读者提供一个系统、全面的微型计算机技术实践平台,帮助学生深入理解微型计算机的组成原理、工作流程以及各类接口和外设的控制方法。 本书内容紧密围绕微型计算机的核心技术展开,共包含以下几个主要部分: 第一部分:微型计算机基础知识与硬件组成 本部分将带领读者从微型计算机的基本概念入手,深入了解其发展历程和重要里程碑。我们将详细剖析微型计算机的硬件构成,包括中央处理器(CPU)的功能、总线结构、存储器(RAM、ROM、Cache)的类型与工作原理、输入输出(I/O)设备的功能以及它们之间如何通过总线进行高效的数据传输。通过对这些基础硬件组件的认知,读者将建立起对微型计算机硬件整体架构的清晰认识。 第二部分:微处理器体系结构与编程 本部分将重点介绍当前主流微处理器(如Intel x86系列或ARM系列)的体系结构,包括指令集、寄存器组织、寻址方式、中断机制以及流水线等核心概念。在此基础上,我们将引导读者学习汇编语言编程,通过实际的汇编程序编写,掌握CPU的指令执行过程,学会如何进行数据的输入输出、算术运算、逻辑运算、分支跳转以及子程序调用等基本操作。通过大量精选的汇编语言实验,读者将能够深刻理解CPU的工作细节,并为后续更高级的硬件控制打下坚实基础。 第三部分:存储器接口与扩展 本部分将详细介绍各种存储器接口技术,包括静态存储器(SRAM)、动态存储器(DRAM)的连接方式和时序控制。读者将学习如何通过编程实现对外部存储器的读写操作,理解存储器映射I/O(Memory-Mapped I/O)和端口I/O(Port I/O)的区别与应用。此外,本书还将涉及一些常见的存储器扩展技术,如如何连接Flash存储器,以及在嵌入式系统中实现存储器的灵活配置。 第四部分:输入输出(I/O)接口技术与实验 本部分是本书的重点和难点之一,将详细讲解各种常用的I/O接口技术及其在微型计算机中的应用。我们将深入分析串行通信接口(如UART/RS-232)、并行通信接口(如Centronics)、通用串行总线(USB)的协议原理和接口电路设计。读者将通过实验掌握如何通过这些接口连接和控制各类外部设备,如键盘、鼠标、打印机、显示器、硬盘、网络接口卡等。 定时/计数器接口: 介绍微处理器内置的定时/计数器功能,学习如何利用它们实现延时、脉冲发生、频率测量等任务。 中断控制器接口: 讲解中断产生的原理、中断向量表、中断服务程序(ISR)的设计以及中断优先级管理。通过实验,学习如何响应外部事件,实现高效的系统响应。 DMA(Direct Memory Access)控制器: 介绍DMA的工作原理,理解它如何实现CPU与外设之间的高速数据传输,从而减轻CPU的负担。 键盘/显示器接口: 学习如何通过扫描码识别键盘输入,以及如何控制字符/图形显示器(如LCD、LED数码管)进行信息输出。 A/D(Analog-to-Digital)与D/A(Digital-to-Analog)转换接口: 介绍模数转换和数模转换的基本原理,学习如何连接和使用ADC/DAC芯片,实现模拟信号与数字信号的相互转换,这对于数据采集和控制系统至关重要。 其他常用接口: 还将简要介绍如SPI、I2C等常用的串行通信总线接口,以及它们在嵌入式系统中的应用。 第五部分:总线技术与系统设计 本部分将进一步深入探讨微型计算机的系统总线,包括ISA、PCI、PCIe等不同总线标准的结构、工作方式和特点。读者将学习总线仲裁、总线控制以及数据传输协议等概念。此外,我们还将引导读者进行简单的系统设计,例如如何选择合适的芯片组,如何连接CPU、存储器和I/O设备,以及如何进行PCB布线和信号完整性分析。 第六部分:嵌入式系统与实例分析 为了让读者更好地理解微型计算机技术在实际应用中的价值,本书最后部分将聚焦于嵌入式系统。我们将介绍嵌入式系统的特点、开发流程以及常见的嵌入式微处理器(如ARM Cortex-M系列)的应用。通过具体的嵌入式系统实例分析,例如简单的智能家居控制器、工业自动化设备中的控制单元等,展示微型计算机技术如何解决实际工程问题。 本书的实验部分设计得既有深度又不乏趣味性,所有实验均以实际硬件平台或高精度仿真软件为基础,确保读者能够获得真实的实践体验。每个实验都提供了详细的实验目的、实验原理、实验步骤、实验器材以及预期的实验结果,并配有必要的电路图和程序代码示例,方便读者理解和操作。 通过学习本书,读者将能够: 1. 掌握微型计算机的硬件组成和工作原理: 深入理解CPU、存储器、总线和I/O接口的功能及相互关系。 2. 熟练运用汇编语言进行底层编程: 具备直接控制硬件的能力,理解计算机指令的执行过程。 3. 掌握各类接口技术和控制方法: 能够设计和实现与各种外围设备的数据交换。 4. 理解系统总线的工作机制: 了解不同总线标准的特点和应用。 5. 培养解决实际问题的能力: 能够将所学知识应用于嵌入式系统开发和硬件设计中。 本书适合作为高等院校相关专业的教材或参考书,也同样适用于对微型计算机技术感兴趣的自学者和工程师。通过扎实的理论学习和大量的实践操作,本书将帮助读者构建起坚实的微型计算机技术基础,为他们未来在计算机硬件、嵌入式系统、物联网等领域的深入学习和发展奠定坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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我不得不说,这本书在数据表示和运算方面的内容,让我大开眼界。在我看来,这些都是计算机最基本也是最核心的原理,但过去我总是觉得它们离我的实际应用比较遥远。然而,《微型计算机技术实验教程》通过一系列生动的实验,让我深刻地理解了数据在计算机内部是如何存储、表示和处理的。 例如,书中在讲解二进制、BCD码、浮点数表示法时,不仅仅是给出了定义,还安排了通过编程来验证这些表示法的实验。我能够通过编写代码,将不同的数据类型转换为二进制,观察它们在内存中的存储形式,并理解其中的转换规则。更让我惊喜的是,书中在讲解算术逻辑单元(ALU)时,安排了通过仿真来模拟ALU执行加法、减法、逻辑运算等实验。这让我直观地看到了数字电路是如何实现这些基本运算的,也让我对接下来的硬件设计有了更深的理解。

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这本书的架构设计非常合理,由浅入深,层层递进,非常适合我这种想系统学习微型计算机技术但又缺乏实践经验的人。首先,它从最基础的微处理器结构和指令集入手,然后逐步深入到存储器、输入输出接口、总线等核心概念。每个章节都配有详细的理论讲解,并辅以相应的实验。这些实验的设计非常有针对性,能够帮助我巩固和加深对理论知识的理解。 我特别喜欢的是书中对汇编语言的讲解。虽然很多人觉得汇编语言枯燥难懂,但这本书通过一系列小巧精美的实验,让我体会到了汇编语言的强大之处,以及它在理解计算机底层工作原理中的重要性。我能够通过编写简单的汇编程序,直接控制硬件,观察CPU的运行状态,这让我对计算机的执行过程有了更加直观的认识。而且,书中在讲解C语言和汇编语言的结合使用时,也做得非常到位,让我看到了高级语言如何与底层硬件进行交互。

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这本书最让我满意的一点是,它并没有将技术知识停留在理论层面,而是通过大量的实践操作,让读者能够亲身去体验和验证。我之前阅读过一些关于微型计算机原理的书籍,虽然理论知识扎实,但总感觉缺少一些“动手”的感觉。而《微型计算机技术实验教程》在这方面做得非常出色,它为我提供了一个完整的实验平台,让我能够将所学的理论知识付诸实践。 举个例子,在讲解CPU的寻址方式时,书中安排了通过汇编语言编写程序,来测试不同寻址方式的实验。我能够通过设置断点,观察程序执行过程中内存地址的变化,从而深刻理解不同寻址方式的特点和应用场景。这种“边学边练”的学习方式,不仅加深了我对知识的记忆,更重要的是培养了我独立解决问题的能力。当我遇到实验中的困难时,通过查阅书中的讲解和自己动手尝试,我能够逐渐找到解决办法,这让我非常有成就感。

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这本书在输入输出(I/O)接口的设计和使用方面,为我提供了一个非常好的学习范例。我之前对I/O接口的理解非常片面,总觉得它只是一个连接外部设备的“插槽”。然而,《微型计算机技术实验教程》通过一系列实验,让我看到了I/O接口的复杂性和重要性,以及它在微型计算机系统中扮演的关键角色。 我尤其对书中讲解的中断驱动I/O和DMA(直接内存访问)的实验印象深刻。我能够通过编写代码,来理解中断是如何被触发并处理的,以及CPU是如何在这种模式下与其他设备进行交互。同时,通过模拟DMA传输,我看到了如何绕过CPU直接在内存和其他设备之间传输数据,这对于理解高性能I/O系统的设计原理非常有帮助。这些实验让我对微型计算机的输入输出机制有了更深入的理解,也为我今后进行相关硬件开发打下了坚实的基础。

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《微型计算机技术实验教程》在讲解存储器层次结构方面,为我打开了一扇新的窗户。我一直以来都觉得内存和硬盘是电脑中相对独立的概念,但这本书通过实验,让我看到了它们之间以及它们与CPU之间是如何协同工作的。我尤其喜欢关于缓存和虚拟内存的实验,它们让我真切地感受到了这些技术是如何提高计算机的整体性能的。 例如,书中安排了通过程序来测量不同内存访问速度的实验,这让我直观地理解了缓存命中率对程序执行速度的影响。我也能够通过编写程序来模拟简单的页替换算法,从而理解虚拟内存是如何在有限的物理内存下运行更大程序的。这些实验让我不再仅仅是将这些概念停留在书本上,而是能够通过实际操作去体会它们的工作原理和实际意义,这对于我理解整个计算机系统的性能优化非常有帮助。

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坦白说,我之前对操作系统内核的概念一直模糊不清,总觉得那是遥不可及的高深学问。但《微型计算机技术实验教程》用一种非常接地气的方式,将内核的神秘面纱一点点揭开。书中安排了关于进程管理、内存管理和设备驱动的实验,让我能够亲手去观察和操纵这些内核级别的概念。比如,通过观察不同进程的创建和销毁过程,我才真正理解了进程切换是如何发生的;通过模拟内存分配和回收,我才体会到了内存管理的重要性;而编写简单的设备驱动,更是让我体会到了硬件与操作系统之间是如何协同工作的。 让我印象深刻的是,书中在讲解这些复杂概念时,并没有回避技术细节,而是通过精巧的设计,将它们转化为可执行的实验。很多时候,我会在实验中遇到一些意想不到的结果,这时候书中的问题引导和分析会帮助我深入思考,找到问题的根源。这不仅仅是在学习技术,更是在培养一种解决问题的能力,一种刨根问底的精神。我感觉自己不再是那个对操作系统一知半解的普通用户,而是开始具备了一定的洞察力,能够从更深层次去理解计算机系统是如何运转的。

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《微型计算机技术实验教程》不仅仅是关于硬件的讲解,它在软件和硬件结合方面也做得非常出色。我之前一直觉得,微型计算机技术是一个非常庞大且复杂的领域,涉及到硬件、操作系统、固件等等。但这本书通过设计一系列相互关联的实验,让我能够清晰地看到这些不同层面是如何协同工作的。 比如,书中在讲解设备驱动程序时,就将硬件接口的知识与操作系统的I/O模型结合起来。我能够通过编写简单的驱动程序,让应用程序能够访问特定的硬件设备。这种从上到下的设计思路,让我能够更好地理解整个系统的构成,以及各个部分之间的依赖关系。而且,书中在讲解中断和异常处理时,也让我意识到了软件对硬件的控制和响应能力,这对于理解实时系统的行为至关重要。

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这本书的实验设计真的非常有匠心。我尤其喜欢那些涉及到总线通信和中断处理的部分。在我看来,这些都是微型计算机系统中至关重要的基础。过去,我总是把它们想象成抽象的概念,很难将其与实际的硬件联系起来。但这本书通过一系列精心设计的实验,让我能够真实地感知到数据是如何在各个组件之间流动的,中断信号是如何被CPU捕获并处理的。 例如,在讲解I/O总线时,书中安排了通过示波器或者逻辑分析仪来观察数据传输时序的实验。这让我第一次亲眼看到了数据位的变化,感受到了信号的传输过程。这种直观的体验,比任何文字描述都要深刻。同样,在中断处理的实验中,我能够通过编写代码来模拟中断的发生,并观察CPU如何响应,如何保存现场,如何执行中断服务程序。这些实验让我对计算机硬件的实时响应能力有了全新的认识,也更加理解了为什么在设计系统时,对时序和中断的精确控制如此重要。

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这本《微型计算机技术实验教程》真的让我眼前一亮。我一直对计算机底层运作的原理充满好奇,但又觉得很多理论性的书籍枯燥乏味,难以找到实践的切入点。拿到这本书,第一感觉就是它的实践性极强。开篇就详细介绍了实验环境的搭建,包括硬件的选择、操作系统的安装以及各种必备软件的配置,每一个步骤都讲解得非常到位,甚至连一些初学者容易忽略的小细节都考虑到了。我之前尝试过自己搭建实验环境,总是遇到各种各样的问题,要么是驱动不兼容,要么是软件冲突,走了不少弯路。但这本书的指引非常清晰,让我能够高效地完成准备工作,避免了不必要的麻烦。 更让我惊喜的是,书中对每一个实验的讲解都循序渐进。从最基础的硬件组成和识别,到CPU的工作原理,再到内存和I/O接口的工作方式,每个章节都设计了一系列配套的实验。这些实验并非简单的“照猫画虎”,而是要求读者深入理解其背后的原理。比如,在讲解CPU的指令集时,书中不仅仅给出了指令的定义,还安排了编写汇编代码来模拟CPU执行特定任务的实验,这让我直观地感受到了CPU如何一步步处理指令,完成了复杂的操作。这种“理论与实践相结合”的学习方式,让我不再是被动地接受知识,而是主动地去探索和发现。

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《微型计算机技术实验教程》在系统地讲解微型计算机硬件原理的同时,还非常注重对相关软件工具的使用。我之前接触过一些嵌入式开发,但总是对各种开发工具感到无从下手,要么是配置复杂,要么是功能繁杂。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是简单地介绍工具的使用方法,而是将工具的使用融入到实验过程中,让你在解决实际问题的过程中学会使用它们。 比如,书中在讲解调试技术时,详细介绍了断点设置、单步执行、变量监视等常用的调试技巧,并且结合了实际的汇编代码和C语言代码。我能够通过这些实验,一步步地跟踪程序的执行流程,观察变量的变化,从而快速定位程序中的错误。这种“带着问题学工具”的方式,让我觉得学习过程非常高效,也很有成就感。而且,书中介绍的工具都比较常用且易于获取,这对于初学者来说非常友好,能够让他们快速上手,并将所学知识应用到更广泛的领域。

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