第4版前言 计算机硬件技术基础（第4版）2015年7月，清华大学出版社出版了本人主编的《计算机硬件技术基础》(第3版)，该教材被教育部评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，并获评普通高等教育精品教材（国家级精品教材）。这表明作者坚持实践“计算机硬件教学与教材同步改革”的成果不断得到提升，本教材的应用也在扩展，为培养高校学生掌握计算机硬件和软件的基础知识、基本技术与基本应用能力，为适应从事各种信息化技术工作打下良好的基础。 近十年来，微处理器及其系统新技术继续深入推进，Intel公司先后推出了第四代至第七代酷睿系列微处理器，组成第五代智能计算机系统，使新一代计算机的智能化水平不断提高。为适应高等院校计算机硬件技术基础课程教学与教材同步改革的需要，现修订并出版《计算机硬件技术基础》(第4版)。 本次修订教材的基本原则是： 保持原教材整体优化结构和核心内容不变；精细修改文图中的疏漏；跟进微处理器及其系统的发展；重点补充微机新技术的发展和未来计算机硬件技术的发展趋势；删减原教材的第10章“多媒体外部设备及接口卡”和第11章“多核计算机”，保证教材少而精，更便于教与学。 全书共9章。第1章为计算机的基础知识；第2章为微处理器系统结构与技术；第3章为微处理器的指令系统；第4章为汇编语言程序设计；第5章为存储器系统；第6章为浮点部件；第7章为输入输出与中断技术；第8章为可编程接口芯片；第9章为微机硬件新技术。 本书由李继灿教授策划并任主编，负责全书大纲拟定、编著、修订与统稿。郭麦成教授、沈疆海副教授对本书修订提供了有益的建议。李爱珺对本书进行了认真、仔细的校核。 作者多年来得到清华大学出版社及北京大学博士生导师李晓明教授和王克义教授、大连海事大学博士生导师朱绍庐教授和傅光永教授，以及长江大学计算机科学学院李华贵教授和杜友福教授的支持，特别是清华大学出版社张瑞庆编审长期以来给予的真诚帮助与悉心指导，在此谨表示深切的谢意。 本书虽经多次精细修改，还可能存在一些疏漏与不足，恳请使用本书的高校师生与广大读者指正。 李继灿 2024年5月计算机硬件技术基础（第4版） 第3版前言 计算机硬件技术基础（第4版）2007年和2011年，清华大学出版社先后出版了本人主编的《计算机硬件技术基础》及其修订版《计算机硬件技术基础》（第2版），这两本教材分别被教育部评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材和“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。其中，第1版教材还获评2008年度普通高等教育精品教材，这表明作者长期致力于“计算机硬件学科教学与教材同步改革”的成果正得到扩展与提升。进入2015年，为适应高等院校计算机硬件技术基础课程教学与教材同步改革的需要，并动态跟进计算机硬件技术的新发展，我们又及时修订并出版《计算机硬件技术基础》（第3版）。 本教材的教学目的，是在培养学生掌握计算机硬件的一般基础知识、基本技术与基本应用能力的基础上，及时跟进计算机最新硬件技术的发展，以便为广大非计算机专业的学生适应未来从事与信息化技术相关的各项工作打下坚实的基础，并开拓更加广阔的技术创新视野。 本教材的主要特色是： 定位准确、内容先进；结构严谨、特色突出；条理清晰、实用性强；选材精练、篇幅适中。 全书共分11章。第1章为计算机的基础知识，介绍微型计算机的发展，其中对Intel公司的TickTock模式、晶体管数目按“摩尔定律”增长的规律以及影响计算机性能设计的因素等技术发展趋势，都做了图文并茂的描述。本章详细介绍微型计算机系统的组成与工作原理以及计算机的运算基础。第2章为微处理器系统结构与技术，介绍CISC与RISC的技术发展，解析8086／8088微处理器编程结构、引脚信号与功能以及系统工作模式；在介绍8086／8088的存储器与I/O组织的基础上，采取“化繁为简”“渐进细化”的模式和方法，深入剖析Intel 80x86及Pentium系列微处理器的体系结构与关键技术。本章还简要介绍嵌入式计算机系统的应用与发展。第3章与第4章分别介绍Intel系列微处理器的指令系统以及汇编语言程序设计基础。第5章详细介绍存储器系统，包括32位和64位接口以及内存的技术发展。第6章为浮点部件，简要介绍80x86与Pentium系列微处理器的浮点部件。第7章为输入输出与中断技术，对中断响应过程进行解析。第8章为可编程接口芯片，对82535、8255A、8250、0832与0809等常规芯片的结构、工作原理及其编程应用，都给予详尽的分析。第9章为微机硬件新技术，介绍超线程技术、多核技术、主板芯片组及总线的技术发展等。第10章为多媒体外部设备及接口卡。第11章为新编的最新技术——多核计算机，详细地介绍发展多核的途径和主要考虑因素、多核处理器的体系结构与组织结构，以及多核在应用中存在的一些问题。 本书由李继灿教授策划并任主编,负责全书的大纲拟定、编著与统稿。郭麦成教授、沈疆海副教授参与了本书部分章节文字修订。李爱珺女士为本书编写了有关计算机新技术的内容。作者多年来得到清华大学出版社、北京大学李晓明教授和王克义教授、大连海事大学朱绍庐教授和傅光永教授，以及长江大学李华贵教授和杜友福教授等的支持，在此谨表示深切谢意。 由于编者水平有限，书中难免存在一些疏漏之处，恳请广大高校师生与读者给予指正。 李继灿 2015年4月计算机硬件技术基础（第4版） 第2版前言 计算机硬件技术基础（第4版）《计算机硬件技术基础》教材于2007年2月出版后，受到许多普通高等院校和军事院校的好评与选用，并被评为2008年度普通高等教育国家级精品教材。 根据普通高等教育“十二五”规划教材的申报条件与要求，并参照中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组对计算机基础教育课程体系2006的设计要点，以及在教材使用中所获得的反馈信息，特对原教材做进一步精细增补、删减与修改(如由原9章增加为10章等)，使修订的教材能迅速跟进计算机硬件技术的最新发展（如Pentium 4后系列、嵌入式系统等），进一步满足对教材实用性的需求（如主板技术、多媒体外设等），便于教学选材。 本次再版修改的主要内容包括以下4方面。 （1） 增补或修改“浮点部件”、“主板及其I/O接口”、“多媒体外部设备及接口卡”3章，以及“存储管理技术”、“Pentium 4 微处理器及其主要性能指标简介”、“高速缓存cache”等多节内容。 （2） 删除“新一代64位微处理器——Itanium”、“时钟发生器8284A”、“Pentium 4微机系统组成原理”、“中断服务子程序设计”和附录A（80286～Pentium系列微处理器的指令系统）等。 （3） 优化或精简“微型计算机系统的组成”、“微机硬件系统结构基础”、“微处理器的结构概述”、“内存的技术发展”以及“外部存储器”、“现代主流微型计算机硬件技术的发展”等内容与结构。 （4） 进一步贯彻“少而精”和文图创新原则（如Pentium 4 CPU的内部功能结构框图、Pentium超标量流水线分级结构组成的图解、显示系统的基本工作过程示意图等）。 本教材的主要特点如下。 (1) 定位准确，内容先进。本教材定位在高校本科非计算机专业，特别是兼顾非机电类各专业的层面上。根据多年来对国内外计算机硬件技术及其相关教材发展演变的动态跟踪与改革趋势分析，对教材编著模式与内容做了重要的更新，不仅适应于计算机硬件教学与科研的需要，也体现了先进性与实用性相结合的现代化教材改革方向。 (2) 结构严谨，特色突出。结构符合中国高等院校计算机基础教育课程体系2006的设计要求，同时还兼顾了硬件技术的最新发展；反映了8086～Pentium系列微处理器结构、编程及接口的主流模式，将16位与32位和最新的Pentium 4系列及硬件技术的最新发展有机地结合起来。 (3) 条理分明，实用性强。本书保持“以16位机为基础、追踪32位和64位主流系列高性能微型计算机的技术发展方向”这一基本特色，抓住计算机硬件关键技术发展的主线，使教材做到全局优化、基础扎实、更新迅速、实用性强。 (4) 选材精练，篇幅适中。进一步贯彻“少而精”的原则，文字流畅，深入浅出，有利于教师将微机硬件知识的精华在有限时间里教给学生。 计算机硬件技术基础（第4版）本书共分10章。第1章为计算机的基础知识，描述计算机的组成与工作原理以及计算机的运算基础。第2章为微处理器系统结构与技术，主要介绍CISC与RISC技术、典型的16位与80x86 32位微处理器的系统结构、Pentium的体系结构与技术特点、Pentium系列及相关技术的发展。第3章与第4章分别介绍典型的和应用普遍的Intel系列微处理器的指令系统和CPU的扩展指令集以及汇编语言程序设计基础。第5章为存储器系统，在介绍传统存储器系统及其接口的基础上，对高速缓存cache技术、内存的技术发展、外部存储器、存储器分层结构等都有精辟的解析。第6章为浮点部件，在简要介绍80x86微处理器的浮点部件的基础上，主要介绍Pentium微处理器的浮点部件及其流水线操作。第7章为输入输出与中断技术，对中断响应过程进行了清晰的解析。第8章为可编程接口芯片，较详尽地分析了8253、8255、8250、0809、0832等芯片。第9章为主板及其I/O接口，介绍了主板设计中的一些技术特点，主板上的芯片组、多种插槽以及主板的I/O接口。第10章为多媒体外部设备及接口卡，介绍常见的多媒体输入输出设备和接口卡。 本书由李继灿教授主编，负责全书的大纲拟定、编著与统稿。长江大学计算机科学学院沈疆海副教授参与了有关存储器、微处理器以及习题等部分章节内容的修订；长江大学工程技术学院郭麦成教授对本书结构优化和内容精选提出了宝贵建议，并参与了汇编程序设计部分内容的文字加工；重庆理工大学电子学院张红民教授参与了有关总线等部分内容的文字加工；李爱珺女士参与了主板及其I/O接口和多媒体外部设备及接口卡等部分内容的文字加工。 本次修改的教材，既能与原普通高等教育“十一五”国家级精品教材很好地衔接，也能及时同步跟进计算机硬件技术的更新。诚恳期待使用本教材的广大师生和读者提出宝贵的意见和建议，以使本教材质量不断提高。 李继灿2010年12月 第1版前言 计算机硬件技术基础（第4版）“计算机硬件技术基础”是高等学校非计算机专业的一门重要的基础课，也是一门发展迅速且处于不断变革中的新兴学科。为了适应非计算机专业在信息化进程中培养多层次信息化应用人才的实际需要，作者根据教育部高等教育司对编写普通高等教育“十一五”国家级规划教材的指导性意见和要求，精心编著了适合非计算机专业需要的《计算机硬件技术基础》教材。 本教材的教学目的是： 培养高校学生掌握计算机硬件和软件的一般基础知识、基本技术与基本应用能力，为非计算机专业学生未来从事各种信息化技术工作打下良好的基础。 本教材具有以下主要特色。 （1） 定位准确。根据多年来对国内外计算机硬件技术及其相关教材发展演变的动态跟踪与趋势分析，对教材的定位、编著模式与内容做了重要的更新。本教材定位在高等院校非计算机专业需要的层面上，采用了模块化结构设计思想，使教材不仅适应于计算机硬件教学与科研的需要，也体现了先进性与实用性相结合的现代化教材的改革方向。 （2） 内容先进。反映了微处理器最新技术的发展，如现代微型计算机系统流行实用的硬、软件技术，以及64位微处理器及应用。 （3） 结构严谨。反映了8086～Pentium系列微处理器结构、编程及接口的主流模式，并将16位与32位和64位最新微处理器技术的发展有机地结合起来。 （4） 实用性强。本书保持了“以16位机为基础，追踪32位和64位主流系列高性能微型计算机的技术发展方向”这一基本特色，抓住计算机硬件关键技术发展的主线，使教材做到全局优化、基础扎实、更新迅速、实用性强。 （5） 可读性强。本书在写作风格上注重保持优秀的教学法，并在跟踪最新计算机硬件技术、优化整体结构的同时，力求精细加工文字，做到文笔流畅简洁。 全书共分9章。第1章为计算机的基础知识，描述了计算机的组成与工作原理以及计算机的运算基础。第2章为微处理器的结构概述，在解析8086／8088微处理器及其存储器与I/O组织的基础上，采取“化繁为简”“渐进细化”的模式和方法，深入浅出地剖析了Intel 80x86及Pentium系列微处理器的体系结构与关键技术。第3章和第4章分别介绍了最典型的和应用最普遍的Intel系列微处理器的指令系统以及汇编语言程序设计基础，并指出了80x86系列 CPU指令集的一些问题和局限性，介绍了几种扩展指令集的实用知识。第5章简要介绍了微处理器的硬件特性及其系统基础。第6章详细介绍了存储器及其接口，包括32位和64位接口以及流行的内存条实用技术。第7章为输入输出与中断技术，对中断响应过程进行了清晰的解析。第8章为可编程接口芯片及通用I/O接口，对8253、8255、8250、0809、0832等芯片以及AGP、IDE、SCSI、USB、IEEE 1394等现代I/O接口都给予了详尽的分析。第9章介绍了现代主流微型计算机硬件技术的发展，其中包括现在受到普遍关注的嵌入式计算机系统及其应用。 最后给出两个附录： 80286~Pentium系列的指令系统简表；DEBUG主要命令及使用。 本书由李继灿教授策划并任主编,负责全书大纲的拟定、编著与统稿。北京大学王克义教授与国防科技大学邹逢兴教授为本书优化结构和精选内容提出了许多宝贵建议。郭麦成教授、沈疆海副教授与张红民副教授参与了本书部分章节文字修订。李爱珺女士为本书精选了大量资料，并对全书的文图做了认真的整理、编绘与加工。此外，作者多年来始终受到清华大学出版社、北京大学信息科学技术学院的两位博导李晓明教授和王克义教授以及大连海事大学两位博导朱绍庐教授和傅光永教授的大力支持和帮助，在此谨表示深切的谢意。作者还要感谢中国科学院沈绪榜院士，本书9.5节中有关嵌入式计算机体系结构的相关内容摘编自他在“嵌入式计算机的发展”论文中的部分精彩阐述。由于作者水平有限，书中难免存在一些不足与疏漏之处，恳请高校师生与读者给予批评指正。 李继灿2007年2月

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