微處理機導論(第三版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 微處理器
• 計算機組成原理
• 數字電路
• 匯編語言
• 嵌入式係統
• 計算機體係結構
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 第三版

　　本書著重在8051之係統架構及實作技巧，從8051之內部係統及指令詳加介紹，進而介紹至實習模組之電路及各種介麵電路與控製方法，讀者可依本書實作，親身體驗8051的強大功能，極適閤做為大專電子科「專題製作」之課程用書。

計算機體係結構與係統設計基礎 第一部分：計算機係統的基石 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的計算機體係結構與係統設計的入門級導論，聚焦於現代計算設備的核心組件、工作原理及其相互協作的機製。我們摒棄瞭對特定微處理器型號的過度依賴，轉而探討支撐所有現代計算係統的通用原理和設計哲學。 第一章：信息錶示與數據通路 本章首先探討信息在計算機內部的數字化錶示方式。從最基礎的二進製係統齣發，詳細闡述瞭整數（補碼、移碼）、定點數與浮點數的IEEE 754標準錶示法，及其在精度和範圍上的權衡。隨後，我們進入數據通路的構建。著重分析組閤邏輯電路和時序邏輯電路的基本單元，如加法器、多路復用器、寄存器和鎖存器。繼而，深入探討算術邏輯單元（ALU）的設計，如何通過指令控製實現復雜的算術和邏輯運算。本章的重點在於建立硬件如何精確無誤地處理和轉換數據的直觀理解。 第二章：指令集架構（ISA）的哲學 指令集架構是硬件與軟件之間的契約。本章係統梳理瞭不同類型的ISA設計範式，包括精簡指令集計算機（RISC）與復雜指令集計算機（CISC）的設計思想、優缺點及其曆史演變。我們將詳細分析指令的格式、尋址模式的豐富性，以及操作碼的編碼策略。此外，本章將用大量篇幅討論過程調用機製、堆棧操作以及程序狀態寄存器的管理，為後續的程序執行流程分析奠定堅實基礎。 第二章補充：匯編語言視角下的係統抽象 為瞭更好地理解ISA，本章引入瞭匯編語言作為連接高級語言和機器碼的橋梁。通過分析典型的匯編指令序列（如數據移動、條件分支、循環控製），讀者可以清晰地看到高級編程結構是如何被映射到硬件可執行的底層操作上的。 第二部分：處理器核心設計 第三章：單周期與多周期數據通路 本章是處理器設計的核心。首先從最簡單的單周期實現開始，分析取指、譯碼、執行、訪存和寫迴五個階段在一個時鍾周期內完成的局限性。隨後，過渡到更高效的多周期設計，引入瞭控製信號的精確時序控製，展示瞭如何通過在多個時鍾周期內劃分指令執行步驟來優化時鍾頻率和資源利用率。本章將側重於控製單元的設計——如何基於指令譯碼的結果生成精確控製信號流。 第四章：流水綫技術：性能提升的關鍵 流水綫技術是現代高性能處理器不可或缺的一部分。本章詳細剖析瞭五級經典流水綫（IF, ID, EX, MEM, WB）的結構，並深入探討瞭實現流水綫必須解決的三大冒險問題：結構冒險、數據冒險和控製冒險。針對這些冒險，我們係統地介紹瞭解決方案，包括數據前遞（Forwarding/Bypassing）技術、延遲槽的利用，以及各種分支預測策略（如靜態預測和動態預測，如一步/兩步分支曆史錶）。本章旨在揭示性能提升背後的復雜協調機製。 第四章補充：異常與中斷處理機製 高效的處理器必須能優雅地處理突發事件。本章討論瞭中斷和異常的産生、檢測、掛起當前程序執行流以及將控製權轉移到異常處理程序（Handler）的完整流程。重點分析瞭在流水綫環境中如何精確地暫停和恢復程序執行狀態，以保證係統的響應性和確定性。 第三部分：存儲係統的層次結構 第五章：存儲器的物理特性與組織 本章聚焦於計算機係統的存儲層次結構。從易失性存儲器（SRAM和DRAM）的基本工作原理、組織結構（如RAS/CAS時序）及其在CPU內部和主存中的應用講起。隨後，討論非易失性存儲技術（如Flash存儲器）的特性及其在固態硬盤（SSD）中的應用。本章強調理解存儲介質的延遲、帶寬和成本之間的內在聯係。 第六章：高速緩存存儲器（Cache）的設計與管理 高速緩存是彌閤CPU速度與主存速度巨大鴻溝的關鍵。本章係統地介紹瞭緩存的層次結構（L1, L2, L3），並詳細分析瞭影響緩存性能的關鍵設計參數：容量、塊大小（Block Size）、關聯度（Associativity）。我們將深入探討地址映射策略（直接映射、全相聯、組相聯），以及寫操作策略（寫直通、寫迴）。本章的難點在於對緩存替換算法（如LRU、FIFO）的深入理解及其對程序局部性原理的依賴性。 第六章補充：虛擬存儲器與地址轉換 本章講解瞭操作係統如何通過虛擬存儲器技術為每個進程提供一個一緻的、私有的地址空間。核心內容包括頁錶的組織、多級頁錶結構，以及加速地址轉換的轉換後備緩衝器（TLB）的工作機製。我們探討瞭缺頁（Page Fault）的發生、處理流程以及內存保護的實現。 第四部分：係統互連與I/O 第七章：總綫與互連結構 計算機係統中各個部件之間的數據傳輸依賴於高效的互連結構。本章分析瞭同步總綫和異步總綫的時序特性，以及總綫仲裁機製（如鏈式查詢、計數器定時查詢）。隨後，我們將視野擴展到多處理器係統中的互連網絡拓撲結構（如總綫矩陣、交叉開關、Mesh網絡）及其在提高係統吞吐量方麵的作用。 第八章：輸入/輸齣（I/O）接口與控製 本章探討瞭如何將外部設備（如鍵盤、顯示器、網絡接口）連接到主CPU。詳細分析瞭I/O控製的三種基本方式：程序控製I/O、中斷驅動I/O以及直接內存存取（DMA）。本章特彆強調DMA控製器的工作原理，它如何使得數據傳輸繞過CPU，從而顯著提高係統整體的並行處理能力。 結語 本書提供瞭一個從晶體管層麵抽象到係統級協作的完整框架，重點在於理解設計者為實現性能、功耗和成本之間的平衡所采用的經典技術和基本原理，而非特定産品的操作手冊。

1. 1-1
1.0 本章教學大綱 1-2
1.1 微處理機發展史 1-2
1.2 背景基礎摘要 1-10
1.2.1 設計法淺說 1-10
1.2.2 邏輯電路的基礎 1-13
1.2.3 資料結構的基礎 1-20
1.2.4 循序電路基礎 1-32
1.3 微處理機的基本分類 1-35
1.3.1 易混淆名詞釋義 1-35
1.3.2 電腦的分類 1-36
1.3.3 微處理機的分類 1-39

2. 2-1
2.0 本章教學大綱 2-2
2.1 典型中央處理機的基本架構方塊圖 2-2
2.1.1 基本架構 2-2
2.1.2 資料的轉移和運算 2-6
2.2 80x86族係處理機的發展 2-8
2.3 8088/8086係列 2-13
2.3.1 8088的訊號綫 2-16
2.3.2 8086的訊號綫 2-20
2.4 80286 2-27
2.4.1 80286的結構特徵 2-28
2.5 80386 2-36
2.5.1 80386 簡介 2-36
2.5.2 80386的結構及主要功能 2-39
2.6 80486 2-42
2.7 Pentium 2-47
2.8 其他 INTEL 相容産品 2-53
2.9 680X0 2-54
2.10 其它 RISC CPU 2-57
2.10.1 Power PC 2-58
2.10.2 SPARC 2-59
2.10.3 Alpha 2-60
2.11 數位訊號處理器(DSP) 2-62
2.11.1 TMS320C1X 2-63
2.11.2 TMSC3205X 2-65
2.12 8051 單晶片 2-67

3. 3-1
3.0 本章教學大綱 3-2
3.1 算術邏輯單元的功能 3-2
3.2 加/減/乘/除法器 3-4
3.3 比較器 3-9
3.4 編碼器與多工器 3-12
3.5 計數器 3-16
3.6 移位暫存器 3-21
3.6.1 暫存器的基本觀念 3-21
3.6.2 移位暫存器的設計 3-21
3.6.3 桶狀移位暫存器 (Barrel Shifter) 3-24
3.7 TMS320C1X/5X 之算數邏輯單元 3-26
3.8 位元片段觀念 3-30
3.9 提高CPU效能的幾個方法 3-32
3.9.1 浮點運算處理器 3-33
3.9.2 倍頻技術與Overdrive 3-48

4. 4-1
4.0 本章教學大綱 4-2
4.1 控製單元簡介 4-2
4.2 循序電路設計法 4-2
4.3 暫存器轉移語言 4-8
4.3.1 暫存器間轉移 4-9
4.3.2 算術邏輯指令 4-10
4.4 多相時脈解碼設計法 4-11
4.5 微程式設計法 4-16
4.5.1 一個指令的分解動作 4-16
4.5.2 微程式控製 4-18
4.5.3 微程式設計 4-18
4.6 80x86的控製暫存器 4-23
4.7 Pentium的分支預測 4-26

5. 5-1
5.0 本章教學大綱 5-2
5.1 微處理機的記憶體裝置 5-2
5.2 記憶體階層 5-5
5.3 記憶體的配置技術 5-19
5.3.1 程式的參考區域性 5-19
5.3.2 虛擬記憶體的概念 5-20
5.3.3 主記憶體的定址技術 5-23
5.3.4 典型的分頁記憶體係統 5-27
5.3.5 典型的分段記憶體係統 5-28
5.3.6 80X86的記憶體配置 5-30
5.3.7 Pentium內部的暫存器組 5-40
5.3.8 680x0 之內部暫存器介紹 5-41
5.4 快取 (Cache)組織 5-42
5.5 Pentium CPU的記憶體應用 5-50
5.5.1 Pentium內的快取記憶體 5-50
5.5.2 快取記憶體的組織 5-50
5.5.3 快取記憶體操作模式 5-50
5.5.4 頁階層快取記憶體管理 5-51
5.6 記憶裝置的時序考慮 5-52
5.7 輔助記憶體 5-57
5.7.1 硬碟(Hard Disk) 5-57
5.7.2 磁帶(Magnetic tape) 5-57
5.7.3 光碟機 5-59

6. 6-1
6.0 本章教學大綱 6-2
6.1 匯流排基本概念 6-2
6.2 匯流排的標準及設計考慮 6-9
6.2.1 匯流排的標準 6-9
6.2.2 驅動/三態能力 6-10
6.2.3 抗雜訊 6-11
6.3 Bus協調 6-12
6.3.1 同步Bus (Synchronous Bus) 6-13
6.3.2 異步Bus (Asynchronous Bus) 6-19
6.3.3 半同步Bus (Semisynchronous Bus) 6-21
6.4 裁決協定 6-25
6.4.1 中斷要求裁決 6-25
6.5 匯流排週期 6-27
6.5.1 8086匯流排週期定義 6-28
6.5.2 記憶體空間與匯流排週期之關係 6-31
6.5.3 8086執行單元與匯流排介麵單元 6-35
6.5.4 80486 的匯流排週期 6-37
6.5.5 Pentium的匯流排週期 6-39
6.6 其它著名匯流排 6-41
6.6.1 IEEE488匯流排 6-41
6.6.2 ISA匯流排 6-42
6.6.3 MCA BUS 6-44
6.6.4 EISA BUS 6-48
6.6.5 區域匯流排 6-51
6.6.6 其它 6-57

7. 7-1
7.0 本章教學大綱 7-2
7.1 廣義中斷的概念與型態 7-2
7.1.1 軟體中斷(Software Interrupt) 7-3
7.1.2 硬體中斷(Hardware Interrupt) 7-3
7.2 8259A 可程式化中斷控製器 7-14
7.2.1 8259A 的操作 7-16
7.2.2 8259A 的初始化流程及命令格式 7-19
7.3 80X86的中斷係統 7-22
7.3.1 中斷嚮量錶 7-23
7.3.2 中斷指令 7-25
7.3.3 8086的基本外部硬體中斷介麵 7-29
7.3.4 外部硬體中斷時序 7-32
7.4 保護模式與實際模式的中斷 7-33
7.5 Pentium 的中斷係統 7-37
7.6 8051 的中斷係統 7-38
7.7 TMS320C14/C5X 的中斷係統 7-42

8. 8-1
8.0 本章教學大綱 8-2
8.1 軟體與程式規畫 8-2
8.2 80X86 軟體模式 8-6
8.3 組譯器的演進 8-6
8.3.1 組譯的簡例 8-6
8.3.2 組譯器的演進 8-8
8.4 指令集結構 8-10
8.4.1 典型指令的分類 8-10
8.4.2 指令集規模 8-14
8.5 80X86微處理器的定址模式 8-16
8.6 680X0 微處理器的定址方式 8-20
8.7 TSM320 微處理器的定址方式 8-20
8.7.1 環形定址法(Circular addressing mode) 8-21
8.7.2 位元反轉定址法(Bit-reversed addressing Mode) 8-23
8.8 組譯 8-26
8.8.1 典型組譯流程 8-26
8.8.2 原始程式結構 8-28

9. 9-1
9.0 本章教學大綱 9-2
9.1 微處理機係統的輸齣入結構 9-2
9.2 輸齣入裝置的驅動方式 9-8
9.3 直接記憶體存取(DMA) 9-12
9.3.1 8237A DMA 控製器 9-16
9.4 串列傳輸 9-17
9.4.1 通訊傳輸的基礎概念 9-17
9.4.2 串列埠基本結構 9-21
9.4.3 RS-232-C 介麵 9-23
9.5 並列傳輸 9-36
9.5.1 並列傳輸控製 9-37
9.5.2 可程式周邊介麵 8255 9-39
9.6 可程式計時/計數器 8253/8254 9-52
9.6.1 控製的定義 9-55

评分☆☆☆☆☆

對於一位熱愛DIY電子專案的愛好者來說，這本《微處理機導論（第三版）》絕對是一本不可多得的寶藏！我一直對如何讓我的各種小發明「動起來」感到好奇，而微處理機就是其中的關鍵。這本書並沒有一開始就丟給我一個遙不可及的理論大網，而是從最實際的應用麵切入，讓我對微處理機的「用途」產生瞭初步的認識。像是書中對於不同類型微處理器的介紹，以及它們各自適閤應用的場景，都非常有參考價值。我最喜歡的是它裡麵對於一些經典指令集和中斷處理的講解，雖然我不是工程師，但理解這些基本的工作原理，能幫助我更好地選擇閤適的微控製器，並撰寫齣更有效的控製程式。書中還提到瞭一些常見的除錯技巧，這對我這種經常在實驗室裡「碰壁」的人來說，簡直就是福音。雖然有些部分還是需要一些硬體知識的基礎，但整體來說，這本書讓我覺得，自己離「掌握」微處理機，又近瞭一大步。

评分☆☆☆☆☆

這本《微處理機導論（第三版）》真的是讓我跌破眼鏡！說實話，一開始拿到這本書，心裡其實是抱著一點點既期待又怕受傷害的心情。畢竟「微處理機」這個詞，聽起來就充滿瞭電路闆、二進位 code 的硬核氣息，對我這種非資訊工程科班齣身的人來說，有點像在學天書。但拿到手翻開後，發現它的編排方式和講解邏輯，比我想像中的要友善太多瞭！作者並沒有直接丟給你一堆密密麻麻的指令集和時序圖，而是循序漸進地引導，從最基礎的概念開始，像是「什麼是微處理機？」、「它跟一般的電腦有什麼不同？」，然後纔慢慢帶入到核心架構、指令係統、記憶體管理等等。我特別喜歡它在解釋複雜概念時，會用很多生活化的比喻，像是把 CPU 的運算比喻成大腦的思考，把匯流排想像成資訊傳輸的高速公路。這種方式大大降低瞭學習門檻，讓我這個「門外漢」也能稍微抓到一些門道。雖然有些部分還是需要反覆琢磨，但整體而言，這本書真的有讓我感受到「學得會」的希望。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，身為一個在電子相關領域摸爬滾打多年的老鳥，看到這本《微處理機導論（第三版）》的封麵，心裡其實是有些猶豫的。畢竟這個領域的東西，技術迭代的速度快得嚇人，很多年前學的東西，現在可能早就過時瞭。但翻開之後，我發現這本書並沒有讓我失望，反而給瞭我不少驚喜。它在基礎概念的鋪陳上，做得非常紮實，即使是對於一些比較老的技術，它的講解也清晰到位，讓我可以溫故知新。更重要的是，它並沒有停留在「過去」，而是巧妙地將一些現代微處理器的發展趨勢和應用範例融入其中，讓讀者在理解基本原理的同時，也能感受到這個領域的活力。像是關於嵌入式係統、物聯網（IoT）的應用，雖然篇幅不多，但點到為止，引人深思。我尤其欣賞書中對於各個章節之間的銜接處理，邏輯流暢，層層遞進，不會讓人覺得跳躍感太強。對於想要深入理解微處理機核心技術，同時又不希望被過時資訊淹沒的讀者來說，這本書絕對是一本值得參考的工具書。

评分☆☆☆☆☆

這次翻閱《微處理機導論（第三版）》，最讓我驚豔的，是它在「現代化」的處理器架構上的闡述。我們都知道，微處理器技術發展到今天，已經相當複雜，各種新穎的設計層齣不窮。這本書能夠在第三版中，依然保持對前沿技術的關注，並且用相對易懂的方式呈現，這點非常難得。書中對於 RISC-V 這樣的開源指令集架構的介紹，以及一些關於多核心處理、快取記憶體協同作用的討論，都讓我覺得非常有價值。我特別關注的是它在闡述這些複雜概念時，並沒有犧牲掉對基礎的重視。也就是說，即使是講解最新的技術，它依然會迴溯到最根本的原理，確保讀者能夠理解其演進的脈絡。對於想要跟上時代步伐，瞭解當前微處理器發展方嚮的讀者，這本書提供瞭一個非常好的切入點。它不是一本純粹的教科書，更像是一個對話，引導你進入這個快速變化的領域。

评分☆☆☆☆☆

這本《微處理機導論（第三版）》的內容，簡直就是為我這種「為瞭應付考試」而來的學生量身打造的！說實話，我對微處理機的興趣，大概跟對解數學證明題的興趣差不多，都是屬於「不得不」的程度。但是，這本書的優點就在於，它雖然是學術性的內容，但編排的清晰度，讓我在麵對那些枯燥的公式和架構圖時，不至於完全失去方嚮。作者用瞭大量的圖示和錶格，把抽象的概念視覺化，這對我來說是救命稻草。每次看到一堆密密麻麻的文字，我都想打瞌睡，但這本書的圖錶，讓我可以快速抓住重點。而且，它在每個章節後麵都附有一定數量的習題，雖然有時候真的很有挑戰性，但做完之後，你會發現對前麵學到的內容，有更深刻的理解。我個人認為，這本書在「應試」方麵，提供瞭非常好的輔助，但如果真的要說「有趣」，那可能就見仁見智瞭。