微型計算機原理（第三版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王忠民 著

圖書標籤:

• 微型計算機原理
• 計算機基礎
• 匯編語言
• 數字電路
• 計算機組成原理
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 計算機硬件
• 8086

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560639192

版次：3

商品編碼：12244793

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書結閤大量實例，全麵、係統、深入地介紹瞭微型計算機的工作原理、匯編語言程序設計以及常用可編程接口芯片的工作原理與應用技術。
　　全書共8章，內容包括：微型計算機係統導論，計算機中的數製和編碼，80x86微處理器，80x86指令係統，匯編語言程序設計，半導體存儲器，輸入/輸齣與中斷，可編程接口芯片及應用等。每章開始給齣本章的主要內容、重點難點以及本章內容在整個課程中所處的地位，每章後給齣本章小結和習題。為瞭便於組織教學和自學，本書配有多媒體CAI教學光盤和實驗指導書。
　　本書結構閤理，實例豐富，深入淺齣，文筆流暢，既可作為高等院校計算機及相關專業“微型計算機原理”課程的教材及成人高等教育的教材，也可供廣大從事計算機軟、硬件開發的工程技術人員參考。

《嵌入式係統設計與實踐》 內容概述 本書深入探討嵌入式係統設計與實踐的各個核心方麵，旨在為讀者提供全麵、係統且具有高度實踐指導意義的知識體係。從基礎理論到前沿技術，本書力求覆蓋嵌入式係統開發的全生命周期，強調理論與實踐的緊密結閤，幫助讀者掌握構建高效、可靠、創新的嵌入式解決方案所需的關鍵技能。 第一部分：嵌入式係統基礎 本部分旨在為讀者打下堅實的嵌入式係統基礎。 第一章 嵌入式係統概述： 定義與特點： 詳細闡述嵌入式係統的概念，區分其與通用計算機係統的根本差異。深入分析嵌入式係統的典型特點，如專用性、實時性、集成度高、功耗低、體積小、可靠性強等，並結閤實際應用場景進行舉例說明。 發展曆程與趨勢： 迴顧嵌入式係統從早期發展到如今的演變過程，介紹關鍵技術突破和裏程碑事件。探討當前嵌入式係統領域的發展趨勢，如物聯網（IoT）、人工智能（AI）、邊緣計算、低功耗設計、安全性增強等，預測未來發展方嚮。 典型應用領域： 全麵介紹嵌入式係統在各個領域的廣泛應用，包括但不限於消費電子（智能手機、智能傢居、可穿戴設備）、工業自動化（PLC、機器人、傳感器網絡）、汽車電子（ECU、ADAS、信息娛樂係統）、醫療設備（監護儀、診斷設備）、航空航航天、通信設備等。通過具體案例分析，展示嵌入式係統在現代社會中的重要作用。 係統架構與構成： 介紹嵌入式係統的基本硬件架構，包括微處理器（CPU）或微控製器（MCU）、存儲器（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、外圍設備（傳感器、執行器、顯示器、通信模塊）等。詳細講解各組成部分的協同工作原理。 第二章 微控製器（MCU）與微處理器（MPU）詳解： MCU的結構與工作原理： 深入剖析微控製器（MCU）的內部結構，包括CPU核、存儲器、定時器/計數器、中斷控製器、ADC/DAC、PWM發生器、通信接口（UART, SPI, I2C, USB, CAN等）等。講解CPU的工作流程、指令集、尋址方式以及中斷處理機製。 MPU的特點與應用： 介紹微處理器（MPU）與MCU在性能、功能、成本、功耗等方麵的差異。重點講解MPU在復雜嵌入式係統中的應用，以及其與操作係統、高性能外設的配閤。 選擇與評估： 提供選擇閤適MCU或MPU的指導原則，包括性能需求、功耗預算、成本考量、開發生態、外設支持、開發工具鏈等。介紹常用的評估指標和方法。 典型MCU/MPU係列介紹： 簡要介紹當前主流的MCU/MPU係列，如ARM Cortex-M係列、Cortex-A係列、RISC-V架構、AVR、PIC等，並分析其各自的優勢和適用場景。 第三章 嵌入式存儲器技術： 存儲器類型與分類： 詳細介紹嵌入式係統中常用的存儲器類型，包括RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM）、Flash存儲器（NOR Flash, NAND Flash）。 存儲器特性與選擇： 分析各種存儲器的讀寫速度、存取時間、功耗、成本、容量、可靠性等關鍵特性。指導讀者根據應用需求選擇最適閤的存儲器。 存儲器接口與時序： 講解存儲器與CPU之間的接口方式，如並行接口、串行接口。深入分析存儲器訪問的時序圖，理解數據讀寫過程中的時序要求。 非易失性存儲技術： 重點介紹Flash存儲器的擦寫機製、壽命限製、壞塊管理等關鍵技術。探討NOR Flash和NAND Flash在性能和成本上的權衡。 第四章 嵌入式係統常用接口與通信： 串行通信接口： 詳細講解UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）的工作原理、通信協議、硬件實現及應用場景。 並行通信接口： 介紹並行接口的基本原理，以及在數據傳輸中的優勢和局限。 總綫技術： 探討USB（通用串行總綫）、CAN（控製器局域網）、Ethernet（以太網）等在嵌入式係統中的應用，分析其通信協議、物理層特性和性能特點。 無綫通信接口： 介紹Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等無綫通信技術在嵌入式係統中的集成和應用。 接口選型與匹配： 提供接口選型的指導，包括數據速率、通信距離、功耗、成本、協議兼容性等因素的考慮。 第二部分：嵌入式軟件開發 本部分聚焦於嵌入式係統的軟件開發過程，涵蓋操作係統、編程語言、開發工具和調試技術。 第五章 嵌入式操作係統（RTOS） RTOS核心概念： 深入講解實時操作係統（RTOS）的核心概念，包括任務（Task）、任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛起）、任務調度（優先級、輪轉、時間片）、任務同步與通信（信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌組）、中斷處理、內存管理等。 RTOS架構與設計： 分析RTOS的內核結構、中斷服務程序（ISR）與任務的關係、係統調用機製。 常用RTOS介紹： 介紹目前廣泛應用的RTOS，如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS-III、Zephyr等，並對其特點、優勢、適用場景進行比較分析。 RTOS應用： 講解如何在實際嵌入式項目中移植、配置和使用RTOS，以及如何通過RTOS實現復雜係統的多任務並發和實時性。 第六章 嵌入式C/C++編程 嵌入式C語言特性： 重點講解C語言在嵌入式開發中的特殊性，如指針、內存管理、位操作、宏定義、預處理器指令的應用。 嵌入式C++語言特性： 介紹C++在嵌入式係統中的優勢，如麵嚮對象編程、模闆、STL等，以及其在復雜項目中的應用。 硬件抽象層（HAL）： 講解HAL層的概念和作用，如何通過HAL層屏蔽底層硬件差異，提高代碼的可移植性。 嵌入式代碼風格與優化： 強調嵌入式代碼的編寫規範，包括命名約定、注釋、模塊化設計。介紹代碼優化技術，如編譯優化、算法優化、內存優化、功耗優化。 第七章 嵌入式開發工具鏈 集成開發環境（IDE）： 介紹常用的嵌入式IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, SEGGER Embedded Studio, VS Code (配閤插件) 等，講解IDE的功能，包括代碼編輯、項目管理、編譯、鏈接、調試等。 交叉編譯與鏈接： 詳細講解交叉編譯的概念，以及如何配置交叉編譯器（如GCC for ARM）和鏈接器腳本，實現目標代碼的生成。 代碼調試技術： 深入探討嵌入式係統的調試方法，包括仿真器（Emulator）、在綫仿真器（JTAG/SWD）、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具的使用。講解斷點、單步執行、查看內存/寄存器、性能分析等調試技巧。 靜態分析與代碼質量保證： 介紹靜態代碼分析工具（如PC-Lint, Cppcheck）在發現潛在bug、提高代碼質量方麵的作用。 第八章 嵌入式軟件設計模式與架構 模塊化設計： 強調將復雜係統分解為獨立的、可重用的模塊，降低耦閤度，提高可維護性。 狀態機（State Machine）： 講解狀態機的概念，以及如何在嵌入式係統中設計和實現狀態機，用於處理事件驅動的邏輯。 事件驅動（Event-Driven）架構： 介紹事件驅動編程模型，以及如何利用中斷和消息隊列構建響應式的嵌入式係統。 驅動程序設計： 講解編寫設備驅動程序的原則和方法，包括硬件初始化、數據讀寫、中斷處理等。 中間件與驅動層： 介紹中間件（如通信協議棧、文件係統、圖形庫）在嵌入式係統中的作用，以及其與驅動層的關係。 第三部分：嵌入式係統實踐與應用 本部分將理論知識轉化為實際的開發實踐，涵蓋項目開發流程、硬件設計基礎、係統集成與測試以及前沿技術。 第九章 嵌入式項目開發流程 需求分析與規格定義： 強調詳細的需求分析和技術規格的製定，為項目開發奠定基礎。 係統設計與架構： 講解如何進行整體係統設計，包括硬件選型、軟件架構設計、接口定義等。 原型開發與驗證： 介紹原型開發的重要性，以及如何快速搭建原型進行功能驗證。 硬件/軟件協同開發： 強調硬件工程師和軟件工程師之間的緊密協作，如何有效溝通和解決集成問題。 測試與驗證： 詳細介紹不同階段的測試方法，包括單元測試、集成測試、係統測試、驗收測試。 部署與維護： 討論嵌入式係統的部署策略，以及後期維護和升級的考慮。 第十章 嵌入式硬件設計基礎 電路原理圖設計： 講解如何使用EDA（電子設計自動化）軟件繪製清晰、規範的電路原理圖。 PCB布局與布綫： 介紹PCB（印刷電路闆）設計的基本原則，包括器件布局、走綫規則、電源/地綫處理、信號完整性、電磁兼容性（EMC）考慮。 電源管理與低功耗設計： 探討嵌入式係統中電源設計的重要性，包括穩壓、濾波、低功耗模式的設計。 信號完整性與EMC/EMI： 深入分析高速信號傳輸中的信號完整性問題，以及如何通過PCB設計和元器件選擇來滿足EMC/EMI要求。 硬件調試與故障排除： 介紹常用的硬件調試工具（如示波器、邏輯分析儀、萬用錶）的使用，以及常見的硬件故障分析和排除方法。 第十一章 係統集成與調試 硬件與軟件集成： 講解如何將編寫好的嵌入式軟件燒錄到目標硬件中，並進行初步的集成測試。 聯閤調試： 介紹硬件和軟件工程師如何協同進行聯閤調試，解決集成過程中齣現的問題。 性能優化與穩定性提升： 針對已集成的係統，進行性能瓶頸分析，並采取措施進行優化，確保係統的穩定運行。 錯誤處理與異常管理： 強調在嵌入式係統中實現健壯的錯誤處理和異常管理機製。 第十二章 前沿技術與發展 物聯網（IoT）應用開發： 介紹構建物聯網節點、網關以及與雲平颱通信的整體解決方案，包括傳感器數據采集、通信協議（MQTT, CoAP）、安全通信等。 人工智能（AI）與嵌入式係統： 探討邊緣AI的概念，介紹在嵌入式設備上部署機器學習模型的方法，如TensorFlow Lite, PyTorch Mobile等，以及相關的硬件加速技術。 嵌入式安全（Embedded Security）： 關注嵌入式係統的安全問題，包括固件安全、數據安全、通信安全、訪問控製等，介紹相關的安全設計和防護技術。 嵌入式Linux係統開發： 深入介紹嵌入式Linux的構建、移植、驅動開發、應用開發等關鍵技術，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem等。 新型嵌入式硬件平颱： 介紹FPGA（現場可編程門陣列）在嵌入式係統中的應用，以及RISC-V架構的興起及其帶來的機遇。 結論 本書通過對嵌入式係統各個層麵的深入剖析，從底層硬件到上層應用，從基礎理論到前沿技術，為讀者構建瞭一個完整的知識框架。本書注重理論與實踐的結閤，提供瞭豐富的實例和實用的開發技巧，旨在幫助讀者成為一名優秀的嵌入式係統工程師，能夠獨立設計、開發和調試復雜的嵌入式産品，並跟上技術發展的步伐。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，就被它厚重的篇幅和嚴謹的排版吸引瞭。作為一名初涉微型計算機領域的學習者，我之前接觸過一些零散的資料，但總感覺缺乏係統性和深度。這本書的齣現，恰似一盞明燈，照亮瞭我前進的方嚮。它從最基礎的微處理器架構講起，一步步深入到指令集、存儲器接口、I/O設備控製等核心內容。最令我印象深刻的是，作者並沒有止步於理論的講解，而是通過大量的實例和圖示，將抽象的概念具象化。例如，在講解總綫時，書中不僅詳細闡述瞭地址總綫、數據總綫和控製總綫的概念，還配有清晰的電路圖，讓我能夠直觀地理解數據是如何在CPU、內存和外設之間傳輸的。這種“由淺入深，循序漸進”的講解方式，對於我這種初學者來說，實在是太友好瞭。而且，書中的語言雖然專業，但並不晦澀難懂，作者在關鍵概念的闡述上，往往會用生動形象的比喻來輔助理解。比如，將CPU比作計算機的“大腦”，將內存比作“工作颱”，將I/O設備比作“輸入輸齣的窗口”，這些類比讓我瞬間茅塞頓開，對復雜的計算機工作原理有瞭更清晰的認識。這本書的優點在於，它不僅教會瞭“是什麼”，更重要的是教會瞭“為什麼”和“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它提供瞭看待微型計算機世界的一個宏觀視角，並且在細節處又絲絲入扣。我之前一直對各種接口電路的工作原理感到睏惑，比如端口映射和存儲器映射的區彆，以及中斷機製的實現細節。這本書對這些問題進行瞭非常係統和深入的探討。作者並沒有直接給齣現成的結論，而是引導讀者一步步思考，從最基本的信號時序分析，到復雜的控製邏輯設計，層層剝繭。尤其是在講解中斷控製器時，書中通過流程圖和詳細的時序圖，清晰地展示瞭中斷請求、中斷響應、中斷服務以及中斷返迴的全過程。這讓我深刻理解瞭CPU是如何在執行當前任務的同時，又能及時響應外部事件的。此外，書中還涉及瞭一些經典的微處理器型號，如8086係列，並對其指令集進行瞭詳盡的介紹。通過學習這些經典指令，我不僅掌握瞭匯編語言編程的基礎，更重要的是，我開始理解底層硬件是如何與軟件指令一一對應的。這本書讓我意識到，微型計算機的運行，絕不僅僅是代碼的堆砌，而是硬件和軟件之間精妙協作的結果。它幫助我建立瞭對計算機底層運作機製的整體認知，這對於我日後深入學習操作係統、嵌入態係統等相關領域，打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我學習微型計算機的道路上，起到瞭至關重要的作用。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一份詳盡的指南。我一直對輸入輸齣設備的工作原理感到好奇，特彆是各種接口是如何與CPU進行交互的。這本書在這方麵提供瞭非常深入的講解。它詳細介紹瞭串行通信、並行通信、DMA（直接內存訪問）等不同的I/O模式，並解釋瞭它們各自的優缺點以及適用場景。書中對各種接口芯片的工作原理，如UART、SPI、I2C等，也進行瞭細緻的分析，並提供瞭相應的寄存器配置和通信時序圖。這讓我能夠理解，為什麼不同的外設需要不同的接口，以及這些接口是如何實現數據的高效傳輸的。此外，書中還對一些常見的微型計算機係統總綫，如ISA、PCI等，進行瞭介紹，分析瞭它們的總綫結構、仲裁機製以及信號協議。這讓我對整個計算機係統的互聯互通有瞭更深刻的認識。最讓我印象深刻的是，書中還討論瞭嵌入式係統中常用的總綫協議，如AMBA。這讓我意識到，微型計算機原理的學習，並不僅僅局限於傳統的PC架構，而是能夠延伸到更廣泛的應用領域。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始抱著試試看的心態入手的這本書，沒想到給我帶來瞭巨大的驚喜。它在理論的深度和廣度上都做得相當齣色，而且更重要的是，它非常注重實用性。在學習過程中，我發現書中提供的很多例子，都非常貼近實際的硬件開發。例如，書中在講解存儲器擴展時，不僅僅是理論上的地址譯碼，還結閤瞭實際的電路設計，包括芯片選通、地址綫連接等細節。這讓我能夠將書本上的知識，直接應用到實際的電路闆設計和調試中。而且，書中還專門有一章講解瞭匯編語言與高級語言的結閤，這對於很多想深入理解程序是如何被翻譯成機器指令的開發者來說，是極其寶貴的。我通過學習書中提供的匯編代碼示例，逐步理解瞭函數調用、參數傳遞、變量存儲等高級語言特性在底層是如何實現的。這種“由上而下”和“由下而上”的雙重視角，讓我的理解更加全麵和深入。這本書的敘述風格也很有特色，它不是那種枯燥乏味的教科書，而是帶有一定的人文關懷，作者在講解一些復雜概念時，會穿插一些曆史背景或者趣聞軼事，讓學習過程更加輕鬆有趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書讓我對微型計算機的硬件構成有瞭前所未有的清晰認識。我之前總覺得計算機內部像一個神秘的黑盒子，各種芯片之間是如何通信的，指令是如何被執行的，一直都模糊不清。這本書就像一位耐心的老師，一步步揭開瞭這層神秘的麵紗。它從最基本的邏輯門電路講起，然後引申到CPU內部的組成，比如ALU、寄存器、控製器等。在講解CPU內部結構時，書中使用瞭大量的時序圖和狀態圖，讓我能夠清晰地看到CPU在執行一條指令時，各個部件是如何協同工作的。更讓我驚喜的是，這本書還涉及瞭微處理器的工作模式，比如實模式和保護模式，以及它們之間的轉換機製。這對於理解操作係統的啓動過程以及內存管理至關重要。我通過學習這部分內容，纔真正理解瞭為什麼我們常說的“32位”或“64位”處理器，以及它們在內存尋址能力上的差異。書中對各種中斷和異常的處理機製也進行瞭非常詳盡的講解，這讓我明白，當程序齣錯或者硬件發生意外時，CPU是如何進行響應和恢復的。