計算機硬件技術基礎

計算機硬件技術基礎課程是面向大學本科各專業學生的選修課程教材。本書共10章，內容包括計算機概述、數字與邏輯電路基礎、計算機硬件組成及工作原理、微處理器、內部存儲器、總線、芯片組及主機板、接口與通信設備、外部存儲器、音頻與視頻設備、常規外部設備等。本書可作為大學本科專業計算機基礎教學課程的教材，也可作為學習計算機硬件專業知識的參考書。 ^[1] 

本書包括以下10章：

第1章計算機概述。介紹計算機硬件發展史、計算機硬件構成、目前不同類型的計算機結構，以及計算機的主要指標。

第2章數字與邏輯電路基礎。介紹二進制編碼、二進制運算和邏輯電路基礎。

第3章計算機硬件組成及工作原理。介紹計算機硬件構成、微處理器原理和指令系統。

第4章微處理器。介紹微處理器基本技術指標、提高微處理器性能的各種技術手段（包括Cache、流水線、超標量、超線程、擴展指令集、64位技術和多核心結構等）、微處理器封裝標準和典型微處理器。 ^[1] 

第1章計算機概述

1.1計算機發展史

1.1.1從電子器件的發展看計算機的發展史

1.1.2計算機的發展史

1.1.3計算機發展過程中的重要里程碑

1.2現代計算機的特點及其類型

1.2.1計算機的特點

1.2.2計算機的分類

1.3計算機的性能與發展趨勢

1.3.1計算機的速度與容量

1.3.2計算機的發展趨勢

1.4計算機的發展與應用

習題1

第2章數字與邏輯電路基礎

2.1二進制數與信息表示

2.1.1為什麼要使用二進制

2.1.2信息在計算機內的表示

2.1.3數值型數據

2.1.4非數值型數據

2.1.5數據格式

2.1.6原碼、補碼和反碼錶示

2.1.7二進制加減運算

2.2邏輯代數

2.2.1基本邏輯

2.2.2真值表

2.3邏輯電路

2.3.1邏輯電路中的0和1

2.3.2邏輯元件

2.3.3邏輯“門”電路

2.3.4組合邏輯電路

2.3.5時序邏輯電路

習題2

第3章計算機硬件組成及工作原理

3.1計算機的硬件組成

3.1.1計算機的主要部件

3.1.2計算機的總線結構

3.1.3典型的微型計算機組成

3.2中央處理器的組成與基本工作原理

3.2.1中央處理器的功能

3.2.2CPU的基本組成

3.2.3指令及指令週期

3.2.4CPU的工作過程

3.3指令系統

3.3.1指令系統簡介

3.3.2指令的尋址方式

3.3.380x86指令系統舉例

3.3.4指令系統的發展

3.4彙編語言

3.4.1彙編語言程序

3.4.2利用Debug編寫簡單的彙編語言程序

習題3

第4章微處理器

4.1微處理器簡介

4.2微處理器的基本技術參數

4.2.1字長

4.2.2時鐘頻率

4.2.3處理器內核數

4.2.4高速緩衝存儲器

4.2.5指令集

4.2.6工作電壓

4.2.7地址總線寬度、數據總線寬度

4.2.8製造工藝和工藝材料

4.3提高微處理器性能的主要技術

4.3.1流水線與超標量

4.3.2高速緩衝存儲器

4.3.3擴展指令集

4.3.464位技術

4.3.5Intel公司的超線程技術

4.3.6多核技術

4.4微處理器的封裝與接口類型

4.4.1微處理器的封裝

4.4.2微處理器的接口

4.5典型微處理器介紹

4.5.1微處理器的微架構、品牌、研發代號和型號

4.5.2Intel公司的x86系列微處理器

4.5.3AMD公司x86系列微處理器

4.5.4ARM處理器

習題4

第5章內部存儲器

5.1存儲系統

5.1.1存儲系統概述

5.1.2半導體存儲器的分類

5.2內部存儲器的作用及其主要技術參數

5.2.1內部存儲器的作用

5.2.2內存的主要技術參數

5.3隨機存儲器的組成及工作原理

5.3.1SRAM

5.3.2DRAM

5.4SDRAM系列內存條介紹

5.4.1SDRAM內存條的基本組成

5.4.2SDRAM內存條

5.4.3DDRSDRAM內存條

5.4.4DDR2SDRAM內存條

5.4.5DDR3SDRAM內存條

5.4.6DDR4SDRAM內存條

5.4.7常用內存條接口比較

5.4.8內存條特性比較

5.4.9內存條的延遲時間CL、tRCD、tRP和tRAS

5.5與內存條相關的技術

5.5.1內存多通道技術

5.5.2HT總線技術

5.5.3虛擬存儲技術

習題5

第6章總線、芯片組及主機板

6.1總線

6.1.1總線的概念

6.1.2總線的類型和性能指標

6.1.3總線的優缺點

6.1.4計算機總線的發展和演變

6.1.5ISA總線

6.1.6PCI總線

6.1.7MiniPCI總線

6.1.8PCIExpress總線

6.1.9MiniPCIE總線

6.1.10PCMCIA和ExpressCard總線

6.2芯片組

6.2.1芯片組的基本概念

6.2.2Intel公司的芯片組

6.2.3AMD公司的芯片組

6.3主機板與主機箱

6.3.1主機板的構成

6.3.2常見主機板的規範

6.3.3常見的主機箱

習題6

第7章接口與通信設備

7.1計算機接口原理

7.1.1接口的基本構成

7.1.2接口電路

7.1.3接口軟件

7.2串行接口

7.2.1RS232C的基本特徵

7.2.2RS232C的接口信號

7.2.3RS232C的配置和使用

7.3並行接口

7.3.1並行接口引線的定義

7.3.2並行接口標準

7.4USB接口

7.4.1USB的發展

7.4.2USB結構

7.4.3USB傳輸

7.4.4USB性能

7.5IEEE1394接口

7.5.1IEEE1394版本的發展

7.5.2IEEE1394連接

7.5.3IEEE1394傳輸

7.6紅外線接口

7.6.1IrDA的發展

7.6.2IrDATA技術

7.7藍牙接口

7.7.1藍牙的發展

7.7.2藍牙技術概述

7.7.3藍牙應用

7.8遠程通信設備

7.8.1電話網Modem

7.8.2無線公網Modem

7.8.3寬帶Modem

7.9網絡通信設備

7.9.1以太網接口

7.9.2網絡設備

7.9.3WiFi

習題7 ^[2] 

第8章外部存儲器

8.1硬盤

8.1.1硬盤的發展和標準

8.1.2硬盤的結構和原理

8.1.3硬盤的性能指標

8.1.4磁盤分區

8.1.5文件系統

8.2光盤系統

8.2.1光盤類型

8.2.2CD光盤應用

8.2.3CD光盤的數據存儲方式

8.2.4可寫入DVD光盤

8.2.5DVD應用

8.2.6藍光光盤

8.2.7光盤驅動器

8.3固態外部存儲器

8.3.1閃爍存儲器芯片

8.3.2USB接口閃存盤

8.3.3固態驅動器

8.3.4存儲卡

8.4驅動器接口

8.4.1ATA

8.4.2SATA

8.4.3SCSI

8.4.4SAS

習題8

第9章音頻與視頻設備

9.1音頻適配器（聲卡）

9.1.1音頻數字化

9.1.2數字音頻編碼

9.1.3數字音頻合成

9.1.4音頻混合器

9.1.5計算機音頻標準

9.2音頻設備

9.2.1麥克風

9.2.2揚聲器系統

9.3顯示適配器

9.3.12D顯示適配器

9.3.23D顯示適配器

9.3.3顯示適配器接口

9.4顯示器

9.4.1CTR顯示器原理

9.4.2CTR顯示器技術指標

9.4.3LCD

9.4.4LCD技術指標

9.5投影機

9.5.1投影機的類型

9.5.2投影機的性能指標

9.6視頻採集系統

9.6.1系統構成

9.6.2攝像機

9.6.3視頻採集卡

習題9

第10章常規外部設備

10.1交互輸入設備

10.1.1鍵盤

10.1.2鼠標

10.1.3觸摸板

10.1.4指點杆

10.1.5觸摸屏

10.2掃描儀

10.2.1圖像掃描技術

10.2.2掃描儀技術指標

10.2.3掃描儀種類

10.3打印機

10.3.1點陣打印機

10.3.2激光打印機

10.3.3噴墨打印機

習題10 ^[2]