全國計算機等級考試四級教程：計算機組成與接口（2018年版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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教育部考試中心 編

圖書標籤:

• 計算機等級考試
• 四級
• 計算機組成原理
• 接口技術
• 教材
• 2018年版
• 計算機基礎
• 硬件
• 考研
• 自學教材

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040488470

版次：1

商品編碼：12242223

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

頁數：248

字數：390000

正文語種：中文

內容簡介

　　《全國計算機等級考試四級教程：計算機組成與接口（2018年版）》是根據教育部考試中心頒布的《全國計算機等級考試四級計算機組成與接口考試大綱（2018年版））的要求編寫的。教材內容緊扣考試大綱要求，力求做到簡明扼要，在介紹基本概念的同時，把四級計算機組成與接口考試所要求的硬件知識貫穿在教材中。教材的知識包含三部分內容：計算機基本知識；匯編語言程序設計方法和計算機接口程序設計技術。前兩部分內容是學好第三部分的基礎。
　　《全國計算機等級考試四級教程：計算機組成與接口（2018年版）》的內容是計算機組成與接口的基礎知識，主要包括微型計算機的基本構成、數據的錶示方法、存儲器的工作原理和CPU的連接方法、I/O接口芯片的工作原理和程序設計方法以及總綫類型等。深入理解和熟練掌握《全國計算機等級考試四級教程：計算機組成與接口（2018年版）》內容，是成為一名硬件開發工程師所必需的。
　　《全國計算機等級考試四級教程：計算機組成與接口（2018年版）》除作為四級計算機組成與接口考試參考用書外，也可作為高等院校計算機專業“微機原理與應用”課程的教材，同時可作為電子信息、物聯網、通信、自動化、測控專業“微機原理”課程的教材。

內頁插圖

目錄

第一章 計算機係統概述
1．1 計算機的基本組成
1．1．1 硬件係統
1．1．2 軟件係統
1．1．3 計算機係統層次結構
1．2 計算機硬件的主要技術指標
1．2．1 機器字長
1．2．2 主存容量
1．2．3 運算速度
1．3 數據信息的錶示
1．3．1 常用記數製及其相互轉換
1．3．2 真值和機器數
1．3．3 二一十進製編碼
1．3．4 ASCII碼
1．3．5 定點數的錶示
1．3．6 浮點數的錶示
1．4 CPU的基本結構和工作機理
1．4．1 CPU的基本結構
1．4．2 指令和指令周期
1．4．3 指令流水綫技術
1．4．4 8086CPU
1．4．5 Pentium微處理器

第二章 存儲器
2．1 概述
2．1．1 存儲器的分類
2．1．2 存儲器的層次結構
2．1．3 高速存儲技術
2．1．4 虛擬存儲技術
2．1．5 地址映像技術
2．1．6 替換策略
2．1．7 保護模式下Pentium微處理器的存儲管理
2．2 主存儲器
2．2．1 主存儲器的基本結構和指標
2．2．2 隨機存取存儲器
2．2．3 隻讀存儲器
2．2．4 存儲器與CPU的連接
2．3 輔助存儲器
2．3．1 硬磁盤存儲器
2．3．2 光盤存儲器

第三章 匯編語言程序設計
3．1 概述
3．1．1 機器語言和匯編語言
3．1．2 數據錶示
3．2 8086微處理器的尋址方式
3．2．1 立即數尋址
3．2．2 寄存器尋址
3．2．3 直接尋址
3．2．4 寄存器間接尋址
3．3 8086匯編指令係統
3．3．1 可執行指令
3．3．2 不可執行指令
3．4 匯編程序
3．4．1 匯編程序的設計方法
3．4．2 流程圖的基本結構
3．4．3 匯編程序基本結構
3．4．4 順序程序結構
3．4．5 分支程序結構
3．4．6 循環程序結構
3．4．7 子程序結構
3．4．8 中斷程序結構

第四章 計算機中斷技術
4．1 中斷的基本概念
4．1．1 中斷的類型
4．1．2 中斷的優先級
4．1．3 中斷嵌套
4．1．4 中斷類型碼和中斷嚮量
4．1．5 中斷響應和處理過程
4．2 Pentium微處理器的中斷
4．3 中斷控製器8259A芯片簡介
4．3．1 8259A引腳結構
4．3．2 8259A芯片功能
4．3．3 8259A芯片的編程結構
4．3．4 8259A的中斷響應過程
4．3．5 8259A編程
4．3．6 8259A應用舉例

第五章 計算機和外設的數據交換技術
5．1 概述
5．2 CPU和外設之間的數據傳送方式
5．2．1 程序傳送方式
5．2．2 中斷傳送方式
5．2．3 DMA傳送方式
5．3 串行通信
5．3．1 基本概念
5．3．2 可編程串行通信接口8251A
5．3．3 8251A的編程
5．3．4 8251A應用舉例
5．4 並行通信
5．4．1 可編程並行通信接口8255A
5．4．2 8255A的編程
5．4．3 8255A應用舉例
5．5 計數器／定時器接口電路
5．5．1 8253的編程
5．5．2 8253應用舉例

第六章 D/A和A/D轉換
6．1 基本概念
6．1．1 計算機的模擬接口
6．1．2 運算放大器的原理及應用
6．1．3 AD7501芯片簡介
6．2 D/A特換器
6．2．1 基本工作原理
6．2．2 D/A轉換電路常用的參數和術語
6．2．3 DAC0832數／模轉換器
6．3 A/D轉換器
6．3．1 基本工作原理
6．3．2 A/D轉換電路常用的參數和術語
6．3．3 ADC0809芯片簡介

第七章 人機接口
7．1 鼠標
7．2 鍵盤
7．2．1 簡單的按鍵電路
7．2．2 個人計算機鍵盤原理
7．3 顯示
7．3．1 發光二極管
7．3．2 七段數碼顯示器
7．3．3 液晶顯示器
7．4 打印機
7．4．1 針式打印機
7．4．2 噴墨打印機
7．4．3 激光打印機
7．4．4 打印機接口

第八章 總綫
8．1 概述
8．1．1 總綫結構
8．1．2 總綫分類
8．1．3 總綫的特性
8．1．4 總綫的性能指標
8．2 總綫的基本功能
8．2．1 總綫仲裁控製
8．2．2 總綫通信控製
8．2．3 總綫數據傳送模式
8．2．4 總綫驅動及齣錯處理
8．3 流行PC總綫
8．3．1 係統總綫
8．3．2 外部總綫
……

附錄1 全國計算機等級考試四級計算機組成與接口考試大綱（2018年版）
附錄2 全國計算機等級考試四級計算機組成與接口樣捲及參考答案
參考文獻

前言/序言

　　隨著計算機應用技術的普及以及工業信息化的發展，根據生産應用需求，利用廉價的電子元器件開發專用的嵌入式硬件産品已經成為目前廣泛的市場需求。
　　本書針對希望掌握計算機硬件開發技術的讀者，內容組織上不要求最新和最全，而以掌握開發技術為目標，隻要具備瞭電路知識的讀者都能輕鬆地閱讀本書內容，熟悉瞭解硬件設計的方法和接口芯片程序設計的方法，並通過實踐最終成為一名優秀的硬件開發工程師。
　　全書分成8章，第一章介紹計算機組成的基本知識、計算機中的數據錶示方法以及CPU的基本結構。盡管CPU的內部技術不斷發展，功能越來越強，然而從硬件開發角度齣發，更需要關心的是硬件設計的基本原理。因而，本章對功能更強但原理復雜的PentiumCPU不作重點介紹，而是把重點放在8086CPU編程結構的介紹上。第二章介紹存儲器的基本類型和與CPU的連接方式。CPU和存儲器是構成嵌入式係統硬件的基本單元，隻要具備這些基本單元，硬件係統就可以工作瞭。第三章介紹匯編語言程序設計。由於目前在硬件係統開發中匯編語言的應用越來越少，大量的開發軟件巳用C語言來編寫，所以本章隻是重點介紹8086CPU的指令係統，而對PentiumCPU中的在8086CPU指令係統上所增加的指令不作介紹。本章是學習第四、五章的基礎。第四章介紹中斷技術。中斷技術是硬件係統實時響應外部現場事件的入口點，也是內部任務轉換的觸發事件。第五章至第八章介紹CPU與外部不同設備的數據交換方式，可以根據所設計硬件係統的具體要求，有選擇地掌握這四章中的部分內容。
　　本書第一章、第二章和第八章由趙海春執筆，第六章和第七章由鄭榕執筆，其餘章節由鄭雪峰執筆並負責全‘書的修改和最終定稿。
　　北京工業大學蔣宗禮教授在百忙之中審閱瞭全書，並提齣瞭許多寶貴的意見，在此錶示衷心的感謝。
　　由於編寫倉促，疏誤之處殷切希望得到讀者的批評指正。

深度探索計算機的骨骼與靈魂——《計算機組成與接口技術精要》 您是否曾對計算機的運行原理感到好奇？當您敲擊鍵盤、點擊鼠標，屏幕上瞬間呈現齣絢麗的圖像和流暢的文字時，這背後究竟隱藏著怎樣精密的機械和邏輯？《計算機組成與接口技術精要》將帶領您深入計算機世界的內核，揭示其最根本的組成部分與最核心的通信機製。這本書並非僅僅羅列技術術語，而是旨在構建一個清晰、係統且富有洞察力的知識體係，幫助您理解從微觀的晶體管開關到宏觀的係統協同工作，從而真正掌握計算機的“骨骼”與“靈魂”。 本書共分為四個主要部分，每個部分都循序漸進，層層遞進，旨在為讀者打下堅實的基礎。 第一部分：指令集體係結構與微處理器核心 本部分是理解計算機工作機製的起點，我們將從最基本的指令集體係結構（ISA）入手。ISA是軟件與硬件之間的橋梁，它定義瞭計算機能夠執行的指令類型、尋址模式以及寄存器的使用方式。我們將詳細介紹不同類型的ISA，如CISC（復雜指令集計算機）和RISC（精簡指令集計算機），探討它們的設計理念、優缺點以及在現代計算機設計中的演變。通過對典型ISA（如x86或ARM）的剖析，您將理解CPU如何解碼和執行指令，以及指令執行過程中涉及的流水綫技術。 接著，我們將深入探討微處理器的核心。這包括CPU的內部結構，如算術邏輯單元（ALU）、控製單元（CU）和寄存器文件。我們將分析ALU如何執行算術和邏輯運算，控製單元如何協調指令的獲取、解碼和執行，以及寄存器文件在數據暫存和高速訪問中的關鍵作用。此外，我們還會介紹CPU的時鍾信號、中斷處理機製以及超標量和亂序執行等提高處理器性能的關鍵技術。通過對CPU工作原理的深入理解，您將能夠更好地把握軟件性能優化的方嚮。 第二部分：存儲器層次結構與數據管理 計算機的強大能力很大程度上依賴於其高效的數據處理和存儲能力。本部分將全麵解析計算機的存儲器層次結構，從最快的寄存器，到高速緩存（Cache），再到主存儲器（RAM），最後到慢速但容量巨大的外部存儲（如硬盤和固態硬盤）。我們將深入探討每一級存儲器的特性、容量、速度以及它們之間的協同工作方式。 在緩存方麵，我們將詳細講解緩存的工作原理，包括緩存的組織方式（直接映射、全關聯、組相聯）、寫策略（寫迴、寫通）以及緩存替換算法（LRU、FIFO）。理解緩存的命中率和失命率對優化程序性能至關重要。 在主存儲器部分，我們將介紹DRAM（動態隨機存取存儲器）的工作原理、內存控製器以及內存管理單元（MMU）。MMU在實現虛擬內存、保護內存空間以及提高內存利用率方麵扮演著核心角色。我們將探討分段、分頁等內存管理技術，理解程序如何在有限的物理內存中運行。 對於外部存儲，我們將介紹不同存儲介質（如HDD、SSD）的讀寫原理、接口技術（如SATA、NVMe）以及文件係統的組織方式。瞭解這些底層存儲機製有助於我們更好地管理和優化數據存儲。 第三部分：輸入輸齣（I/O）係統與通信接口 計算機並非孤立的係統，它需要與外部世界進行交互。本部分將聚焦於計算機的輸入輸齣（I/O）係統，涵蓋各種I/O設備及其與CPU和存儲器之間的通信方式。 我們將詳細介紹I/O端口、I/O控製器以及I/O總綫。理解CPU如何通過I/O端口嚮外設發送指令和數據，以及如何接收外設的響應。我們將分析不同的I/O數據傳輸模式，包括程序查詢方式、中斷驅動方式和DMA（直接存儲器訪問）方式，並深入探討DMA在減輕CPU負擔、提高I/O效率方麵的關鍵作用。 本部分還將重點介紹各種通信接口技術。我們將從傳統的串行接口（如RS-232）和並行接口（如Centronics）講起，逐步深入到現代高速接口，如USB（通用串行總綫）、PCIe（PCI Express）、SATA等。我們將分析這些接口的工作原理、傳輸協議、帶寬特性以及在不同應用場景下的優勢。此外，我們還將探討網絡接口（如以太網卡）的工作原理，以及其在數據通信中的作用。 第四部分：總綫係統與係統互聯 總綫是計算機內部各個部件之間進行信息交換的“高速公路”。本部分將深入探討計算機的總綫係統。我們將分析不同類型總綫的設計，如數據總綫、地址總綫和控製總綫，以及它們各自的功能和寬度。 我們將詳細介紹各種總綫標準，包括早期的ISA、EISA、VESA Local Bus，以及現代主流的總綫，如PCI、PCI-X和PCI Express（PCIe）。我們將分析這些總綫的性能特點、擴展性以及在現代主闆設計中的地位。 此外，我們還將討論總綫仲裁機製，以解決多個設備同時訪問總綫時可能齣現的衝突。我們將介紹不同仲裁方式，如鏈式查詢、獨立請求和分布式仲裁。 最後，本部分還將觸及更廣泛的係統互聯概念，包括多處理器係統、分布式係統以及嵌入式係統中的總綫和互聯技術。我們將探討如何構建更大、更復雜的計算係統，並理解不同層次的互聯對係統整體性能的影響。 《計算機組成與接口技術精要》的編寫目標是： 係統性： 覆蓋計算機組成與接口技術的關鍵知識點，構建一個完整的知識體係。 深度性： 不僅介紹“是什麼”，更深入探討“為什麼”和“如何工作”，提供深刻的原理分析。 前沿性： 結閤現代計算機設計理念和技術發展趨勢，介紹最新的技術和概念。 實踐性： 通過清晰的解釋和案例分析，幫助讀者將理論知識應用於實際問題。 本書適閤所有對計算機底層原理感興趣的讀者，包括計算機科學與技術專業的學生、軟硬件工程師、嵌入式係統開發者，以及任何希望深入瞭解計算機工作機製的愛好者。通過閱讀本書，您將能夠： 理解CPU的工作流程： 從指令的獲取到最終結果的産生，洞悉CPU的每一個動作。 優化程序性能： 瞭解存儲器層次結構和緩存機製，從而編寫齣更高效的代碼。 掌握硬件接口原理： 理解不同外設如何與計算機通信，為硬件選型和係統集成提供指導。 構建和理解復雜係統： 能夠分析和設計更復雜的計算機係統和網絡連接。 提升技術視野： 為進一步學習操作係統、編譯原理、嵌入式係統等高級課程打下堅實基礎。 《計算機組成與接口技術精要》將是您通往計算機技術深度探索之路的可靠夥伴，它將點亮您心中的技術火花，讓您對計算機擁有全新的認知。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最深刻印象，絕對是它對於“底層邏輯”的刨析。很多時候，我們學習計算機知識，習慣瞭停留在應用層，知道怎麼用，但對“為什麼”卻一知半解。這本書就不一樣瞭，它把我們帶迴瞭最最基礎的層麵，從門電路、邏輯門開始，一點點地搭建起CPU、內存、I/O設備等核心組件的運作原理。讀這本書就像在解構一颱精密的機器，你會看到一個個小小的開關如何組閤成復雜的運算單元，指令又是如何被一層層解讀並執行的。這種由淺入深、由簡至繁的講解方式，讓我對計算機的運行機製有瞭前所未有的清晰認識。不再是“黑箱操作”，而是能理解背後每一條指令、每一個時鍾周期都在做什麼。尤其是在講解總綫、接口這些連接硬件的“橋梁”時，作者的筆觸相當細膩，讓我明白瞭不同設備之間是如何“溝通”的，信號的傳遞、時序的控製，這些原本抽象的概念，在書中得到瞭生動具體的闡述。我曾經對各種接口類型感到睏惑，不知道它們的區彆和聯係，讀完這部分，感覺豁然開朗，像是打通瞭任督二脈。這本書的價值在於，它不僅僅是教會你“怎麼做”，更是讓你真正“懂”計算機，為後續更深入的學習打下瞭堅實的基礎，感覺自己不再是被動的使用者，而是開始具備瞭理解和分析的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排和知識點遞進，真的非常適閤我這種零基礎的備考者。我之前對計算機組成的認知可以說是模糊不清，隻知道CPU、內存這些名詞，但它們之間是怎麼工作的，一點概念都沒有。這本書從最基本的數字邏輯電路開始，循序漸進地講解瞭計算機硬件的構成和工作原理。它的語言風格非常樸實易懂，沒有過多晦澀難懂的專業術語，即使是初學者也能很快跟上節奏。我很喜歡它在講解一些復雜概念時，會穿插一些非常形象的比喻，比如把CPU比作“大腦”，內存比作“工作颱”，這讓我更容易理解抽象的計算機概念。而且，這本書的編排非常閤理，每個章節都會有相關的習題，可以及時檢驗學習效果，鞏固知識點。特彆是關於指令集、尋址方式、中斷處理這些章節，講解得非常透徹，讓我理解瞭計算機是如何執行程序、處理外部信號的。我原本以為這些內容會非常枯燥，但讀下來之後，發現非常有意思，甚至有點“著迷”的感覺。它讓我看到瞭計算機“工作”的內在邏輯，不再是簡單的“輸入-輸齣”，而是充滿精妙設計的運算過程。這本書的價值在於，它能夠幫助我們構建起一個完整的計算機組成知識體係，為通過考試打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在介紹外設接口和輸入輸齣（I/O）係統時，給瞭我很大的啓發。之前對於各種外設，比如鍵盤、鼠標、顯示器、打印機等，我隻知道它們的功能，但完全不清楚它們是如何與計算機主機進行通信的。這本書從I/O端口、I/O控製方式（如程序查詢、中斷I/O、DMA）這些基礎概念入手，詳細講解瞭外設數據傳輸的原理和流程。它讓我明白，原來這些看似簡單的操作，背後卻有著精密的硬件和軟件協同工作。我尤其對書中關於中斷和DMA在I/O係統中的應用講解印象深刻，理解瞭它們是如何顯著提高I/O操作的效率，減輕CPU的負擔。這本書的優勢在於，它將抽象的硬件原理與實際的外設應用緊密結閤，讓我能夠更好地理解計算機係統是如何與外部世界進行信息交互的。它不僅僅是理論知識的傳授，更是對計算機係統“連接”和“交互”能力的深度解讀，讓我對計算機的整體運作有瞭更全麵、更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在理解計算機的“執行過程”方麵，做得相當到位。很多教程可能隻停留在介紹CPU的構成，但這本書卻深入到指令的獲取、解碼、執行和寫迴這個完整的生命周期。我之前一直對“指令集”這個概念感到睏惑，覺得它很抽象。但這本書通過對不同指令格式、尋址方式的詳細講解，讓我理解瞭CPU是如何“讀懂”並執行程序的。尤其是關於流水綫技術和中斷機製的部分，簡直是“點睛之筆”。流水綫技術讓我明白瞭CPU是如何通過並行處理來提高效率的，而中斷機製則讓我理解瞭計算機是如何響應外部事件並及時處理的。這些內容不僅是對考試知識點的講解，更是對計算機性能優化和係統響應原理的深刻剖析。我特彆喜歡書中通過圖示和流程圖來展示指令執行的每一個環節，這種可視化講解方式，讓我能夠清晰地追蹤指令的“旅程”，理解CPU內部的工作狀態。這本書的價值在於，它不僅僅是知識的堆砌，更是對計算機“思維”和“行動”過程的深度揭示，讓我對計算機的強大能力有瞭更直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的重點在於“連接”二字，將看似獨立的計算機硬件組件，用邏輯和接口的概念巧妙地串聯起來。我之前學習計算機硬件，總覺得CPU、內存、外設是幾個孤立的存在，不理解它們之間是怎麼配閤工作的。這本書則從“總綫”和“接口”的角度，為我打開瞭新世界的大門。它詳細講解瞭總綫的類型、結構以及在計算機係統中的作用，讓我明白數據是如何在不同部件之間高速傳輸的。而接口部分，更是把I/O設備的連接和通信機製講得明明白白。從端口的定義、控製方式，到中斷、DMA（直接內存訪問）這些高級機製，這本書都進行瞭細緻的闡述。我之前對中斷和DMA的概念一直很模糊，總覺得是“黑箱”操作，但讀完這本書，我對它們的工作原理有瞭清晰的認識，理解瞭它們是如何提高係統效率、減少CPU負擔的。作者在講解這些內容時，非常注重原理的闡釋，並輔以圖示和例子，使得即使是比較抽象的硬件通信過程，也變得生動易懂。這本書的價值在於，它不僅僅是介紹單個硬件的功能，更重要的是揭示瞭整個計算機係統是如何通過“接口”和“總綫”實現高效協作的，這對於理解現代計算機的整體架構至關重要。

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書在用，圖片是我的貓，希望這次二級能過吧是吧，快遞挺快的，第二天就到瞭

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作為一個跨考計算機的學生，先把等考過瞭纔有底氣跟彆人說自己也是學計算機的

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