前言

微型计算机原理与结构

计算机硬件的基本原理是高等学校计算机专业学生必须掌握的一门基础知识。传统的硬件类课程主要有《微型计算机原理及应用》、《计算机组成原理》和《计算机工程》等。计算机硬件知识通常可划分为以下几个层次：

(1) 功能层：主要描述硬件电路的基本功能和特征；

(2) 过程层：主要描述硬件功能的实现过程；

(3) 控制层：主要描述硬件各功能部件（如寄存器、传送门等）的控制以及它们之间的信息传输关系；

(4) 逻辑层：主要描述各功能部件的逻辑构成和控制信号的逻辑关系；

(5) 电路层：主要描述硬件电路的组成及设计方法。

其中，《微型计算机原理及应用》通常包含前两个层次的内容；《计算机组成原理》通常包含前4个层次的内容；而《计算机工程》一般要包含以上所有层次的内容。

计算机硬件课程难学、难教，究其原因主要存在以下问题：

  硬件入门的知识面要求较宽；

 硬件线路繁杂难以掌握；

 硬件是软件的基础，呈现在学生面前的计算机通常是由软件构成的操作环境，硬件的所有特征已被软件所掩盖；

 硬件实验涉及的内容较多，不认真准备很难达到预期的目的。

传统的计算机硬件课程多以实际的计算机电路为例来讲解其工作原理，存在着线路过于复杂、内容冗长、难以抓住重点等问题，因此初学者很难学习和掌握计算机的基本工作原理。

本书是为克服传统硬件课程的缺点，最大限度地减少初学者学习计算机硬件的困难而写的。书中分为“原理篇”和“结构篇”两部分内容。在“原理篇”中，通过一个充分简化而又不失其完备性的“模型计算机”，向读者深入浅出地介绍了计算机的基本组成和工作原理，内容包含了硬件前四个层次的知识。由于“模型计算机”的电路要比实际的计算机简单得多，因而读者可以比较容易地掌握计算机电路的组成和工作原理。

为了避免理论知识与实际内容的脱节，在“结构篇”中以个人计算机为例，以“原理篇”的内容为基础，在硬件的前两个知识层次上，向读者介绍了现代个人计算机的体系结构和主要设备的工作原理，简明扼要地介绍了它们之间的相互关系和工作过程。使读者既能深入理解计算机硬件的工作原理，又能较全面了解和掌握现代微型计算机的结构和技术。

本书可作为高职、高专计算机专业或本科院校相关专业的基础课程教材，其理论教学时间约为80～90学时。为了帮助学生理解所学的内容，可适当增加一些演示实验或教学讨论。在课程结束后，可安排两周时间进行个人计算机组装实践，以加深学生对计算机软硬件的感性认识。

本书共有13章，前8章属于“原理篇”，后5章属于“结构篇”。其中带有“*”号的章节为选读内容，它们大多数属于硬件知识第3、4层次中较难理解的内容，跳过这些内容不会影响后面的学习。这些内容可供本科相关专业的学生或想深入了解计算机原理的读者阅读。

通过本书的学习，软件专业的学生可以快速了解和掌握计算机硬件的精髓，为深入学习软件设计技术、理解操作系统工作原理，奠定必要的硬件基础知识；硬件专业的学生可以全面完整地掌握微型计算机的工作原理和体系结构，为进一步深入学习和研究计算机的硬件电路打下良好的基础。对于计算机爱好者而言，本书与传统的硬件教材不同，它的起点要求较低，只要具备中学物理知识和一定的程序设计基础，就可以自学并掌握其中的内容。

本书已列入“安徽省高等学校规划教材”，其讲义已在我校使用多年，取得了良好的教学效果。在本书的编写及教学改革过程中，我校教务处来涛处长给予了很大的帮助和支持；在本书试用期间，我系张业文、金安等老师提出了许多宝贵的意见。在此谨向以上各位表示衷心感谢！

尽管作者力求完美，但限于水平，书中难免会出现错误和疏漏，欢迎读者批评指正。

张庆平  

2005年4月  

于安徽冶金科技职业学院