第3版前言时光荏苒,不觉中本书第2版出版已经有5年时间了。期间,技术前进的步伐一刻也没有停歇。蓦然回首,展现在我们面前的又是一个闪烁着技术革命光辉的、崭新的微型计算机世界。
为了使得教材内容跟上迅速发展的技术潮流,我们修订了本教材,添加了几年内出现的新技术、新产品和新结构:
最新的半导体存储器;
最新的中央处理器——第三代酷睿i处理器;
最新的计算机体系结构——Sandy Bridge/lvy Bridge平台;
最新的总线——USB 3.0;
……
我们特别自豪的是:几年里,我们时刻追踪着微型计算机技术的最新发展,并积极投身于这个技术革命的洪流之中,和时代同步前行。本书反映了我们在教学和科研中形成的大量的最新成果:
(1) 关于现代微型计算机总线的技术总结是本书的重要特色之一。几年来,我们一直跟踪着现代微型计算机总线技术的最新进展,潜心研究其中的技术原理及其发展轨迹的合理性。本书8.1.3节就是我们潜心研究的成果,相信会对各位读者有所裨益。
(2) 本书对最新的USB 3.0总线的全面介绍,开创了国内同类教科书之先河。
(3) 本书还推出了作者近年完成的“现代微型计算机高速数据采集系统”的实例。它涵盖了最新的硬件开发技术(FPGA、USB接口、A/D和D/A器件)和最新的Windows 7下的软件开发技术,给读者提供了一个全新的范例。
虽然本书第3版增添了许多新的内容,但是,通过对传统内容的精练,本书的篇幅并未明显增加。为了方便教师使用本教材,本书的所有习题均备有详尽的参考答案和习题分析。需要者可与作者联系:xhywxywx@163.com。
欢迎国内同行和使用本教材的教师、学生和科技工作者就本书使用中的问题和我们交流。
作者2013年10月于上海现代微型计算机与接口教程(第3版)第3版前言第2版前言本书第1版自2003年出版以来,受到了国内众多高校师生和广大读者的支持和认可,三年时间7次印刷,并于2006年6月由教育部审定为“十一五国家级规划教材”,作者由此深受鼓舞。在此谨向各位同行和广大读者致以诚挚的谢意。
为了满足国内高校使用本教材的需要,本书的第2版适时出版了。第2版对第1版中的文字和图表进行了全面修订,对部分内容进行了删节,增加了最新的64位双核微处理器、DDR2存储技术、PCIExpress总线、USB 2.0总线、DVI显示接口和SATA硬盘接口等最新技术的介绍。其中的USB总线、PCIExpress总线、64位双核微处理器、Windows下输入输出程序设计等章节都是重新编写的。鉴于国内高校的许多实验设备仍然使用Intel 8251A作为通信接口芯片,本书增加了相关内容介绍。
本书由杨文显主编,杨晶鑫副主编。黄春华编写了第2章和第9章,胡建人编写了第5章5.1~5.4节,杨晶鑫编写了第11章,第7章和第9章由寿庆余、杨晶鑫共同编写,其余内容由杨文显编写。主编对全书进行了统稿,并整理了本书附录。
回首本书第1版出版以来的3年,微型计算机技术处于空前的快速发展之中。可以设想,3年前“主流”PC机箱里的部件几乎已经没有哪个可以留在最新的G965系统中继续使用了。我们为生活和工作在这样一个时代而骄傲。
作者2006年12月于上海第1版前言经过五位作者历时一年多的集体努力,本书终于面世了。这里,我们很想就本书的编写思想和读者及各位同行作一交流。
首先,我们的出发点是希望能编出一本教师好教,学生好用的好教材,而不是一本好的技术参考书。因为,这二者要求是大不相同的。从教几十年的经验告诉我们,一本好的技术参考书一般不会同时又是一本好教材。
其次,微型计算机技术可能是计算机领域中发展最快的技术之一。作为教材,如何应对这日新月异的变化?我们的看法是:面对“学生”,掌握基本原理仍然是我们第一位的任务。当然,随着技术的进步,“原理”的内涵也在变化之中。这个原理应该能包容现有的技术,能指导现有技术的发展,而不能脱离或背离现有的技术。所以,除了传统意义上的“原理”之外,应该对成熟的、有生命力的主流技术作出明确的阐述,以便使学生尽快地掌握最新的技术应用,把理论与实际有机地结合起来,达到学以致用的目的。
国内已经有了不少关于微型计算机与接口技术的教材,这本书和它们有些什么不同?或者说,本书有哪些特点呢?
首先,我们认为,学习微型计算机的基本原理,用Intel 8086作为基本模型是适宜的。虽然微处理器早已进入32位时代,但是,用32位处理器来讲解微型计算机的组成从教学角度是不适宜的,多年的教学实践已经证明了这一点。尽管如此,Intel 8086仅仅是一个模型,它的许多技术已经过时,我们要用全新的视角对它的体系认真地审视,摒弃那些已淘汰的技术,淡化过时的技术细节,留下组成微型计算机的基本原理和基本方法。同样的处理方法也适用于传统的知识内容,如并行和定时接口芯片等。
其次,必须吸收最新的、成熟的主流技术,淘汰过时的技术。需要指出的是:新技术不断涌现,有些新技术被推广和应用,成为主流技术,有些新技术则在前进的浪潮中像一朵浪花一样消逝。所以,必须强调现代微型计算机与接口教程(第3版)第1版前言“成熟的、主流的技术”。同时,我们介绍新技术,讲授这些内容的目的在于引导学生建立当代微型计算机的一个具体、准确的模型,让他们理解技术发展和创新的一般规律。所以,讲解这些“新技术”的着重点是:为什么需要这样做?它们的技术原理是什么?它们对计算机整体结构的影响是什么?它们获得成功的原因是什么?也就是说,仅仅局限于技术本身的细节,背诵和记忆它的条文,这样做是有害而无益的。仔细阅读本书,可以发现,本书介绍的许多新技术和新型器件是国内其他教材中没有的。对它们的介绍始终贯穿了上述思想。
本书的另一个特点是:由于本书的作者都是长期从事计算机系统结构领域教学的专业教师,他们在长期的教学实践中积累了丰富的经验;同时,他们又是长期致力于计算机应用系统开发的科技工作者,他们的许多项目获得了各级奖励,或者取得了很好的社会和经济效益,所以,他们同时也有着丰富的应用系统开发的实际经验。本书每一个技术专题都力争与实际应用有机地结合起来,所举的例子大多数都是完整的,可操作的,甚至有的直接来自科研实践。当然,限于篇幅,本书只能撷取其中的核心部分。
下面是对本书各章内容、特点的简介及部分教学建议。
第1章微处理器及其信号是本书内容的开场,也是整个知识体系的核心。通过对Intel 8086的介绍,意在理解微处理器的基本结构、它的工作原理以及它对整个系统的控制方法。外围芯片是构成系统不可或缺的,但是具体的8086外围芯片是过时的,要说清功能,抛弃细节。
存储器是构成微计算机的重要组成部分。如果学生系统地学习过组成原理,可以略讲前面的基本内容,重点介绍存储器的扩充及新型存储器件。反之,则需循序渐进,学时不够时,可以把后面的内容留给学生阅读。新型存储器件是第2章的特色。
第3章讲的是“接口原理”,分析得比较详细,具体。学透了本章的内容,接口的基本概念就应该已经建立起来了,为学习后面的各种接口芯片打下了基础。
中断技术一直是初学者的一个难点。第4章对相关知识进行了梳理,特别对8259繁杂的工作方式。全章叙述循序渐进又十分系统、完备。
第5章综合了3个接口芯片以及串行通信的基本知识,是内容较多的一章。它的特色是精选了各个例题,既有代表性,与前后各章用例相呼应,又尽量降低难度。
第6章阐述了直接存储器传送的知识。
第7章数模的相互转换强调了实用性,介绍了若干这一领域的新技术,特别是从科研实践中收录的C语言数据采集程序是一个亮点。
从第8章开始介绍现代微型计算机的组成。第8章从大量的新技术中抽取了最核心的内容,使读者轻松地进入现代微机的体系结构,把前面所学的知识迅速提升。
第9章是对现代微机基本输入输出设备和通用接口的介绍。
第10章阐述了总线的基本知识,重点介绍了最有代表性的3种标准。
第11章用Windows下输入输出程序设计为本书画上了圆满的句号。本章所涉及的内容看似基本,实际上十分繁杂,作者把相关内容梳理得十分清晰。学习这一章需要学生具备较完整的Visual C++的知识,条件不具备时,本章内容可以留作参考。
本书是集体劳动的结晶。主编杨文显拟定了编写大纲,编写了第1,3,4,6,8章,协调了整个编写过程,并认真地对全书进行了统稿。寿庆余作为副主编参加了大纲的拟定,编写了第7章和第10章,协助进行了部分统稿工作。胡建人编写了第5章,黄春华编写了第2章和第9章,杨晶鑫编写了第11章。
根据上海市教委的安排,华东理工大学凌志浩教授、上海理工大学杨伟光副教授、上海应用技术学院沈晋源高级工程师对本书初稿进行了认真的审阅。他们对本书做了充分的肯定,同时也提出了改进意见。在此,谨向各位专家表示诚挚的谢意。
一年半是一段不算短的时间,这期间,我们一直关注着同行们推出的新作品,从中汲取了许多的营养,这是我们要深深地向他们致谢的。但是,本书还是会有许多不尽如人意的地方,繁忙的教学和科研使我们深感到时间的匮乏,我们深深地为不能对本书进一步的精雕细琢而不安。我们盼望着使用本书的教师和学生向我们提出宝贵的意见,也热切地盼望着得到同行的指教。
为了方便教师使用本教材,本书的所有习题均备有详尽的参考答案和习题分析。需要者可与作者联系。