计算机硬件技术

第1章 硬件技术基本知识

1.1 微机的发展与类型

1.1.1微机的发展

1.1.2 计算机的基本类型

1.1.3 PC与它的竞争对手

1.1.4 微机的基本组成

1.2 数据在计算机内部的表示

1.2.1 二进制数与十进制数的转换

1.2.2 BCD编码对数制转换的简化

1.2.3 原码、反码与补码

1.2.4 信息在计算机中的表示

1.3 算术运算与逻辑运算

1.3.1 二进制数算术运算

1.3.2 二进制数浮点运算

1.3.3 与或非基本逻辑门

1.3.4 算术逻辑运算电路

1.4 信号完整性分析

1.4.1 信号完整性的基本概念

1.4.2 电源完整性的基本概念

1.4.3 信号在导线中的传输速度

1.4.4 信号的反射和串扰

1.4.5 传输线的特性阻抗

习题1

第2章 体系结构与设计原则

2.1 计算机体系结构

2.1.1 计算机体系结构的定义

2.1.2 计算机系统各层次的功能

2.1.3 冯·诺依曼结构与哈佛结构

2.1.4 X86系列微机系统结构

2.1.5 大型计算机体系结构

2.1.6 新型计算机系统的研究

2.2 体系结构设计原则

2.2.1 新技术对体系结构的影响

2.2.2 12个重要的系统概念

2.2.3 加速比设计准则

2.2.4 系统设计基本准则

2.2.5 兼容性设计准则

2.3 设计规范与设计工具

2.3.1 微机设计规范

2.3.2 PnP设计规范

2.3.3 EDA设计工具

2.3.4 VHDL设计工具

2.3.5 IP核设计技术

2.4 计算机的主要技术指标

2.4.1 计算机的性能指标

2.4.2 计算机的基准测试

2.4.3 常用的基准测试软件

2.4.4 计算机的可靠性指标

习题2

第3章 电子元件的结构与性能

3.1 常用电子元件

3.1.1 电阻

3.1.2 电容

3.1.3 电感

3.1.4 晶振

3.2 晶体管元件

3.2.1 二极管

3.2.2 三极管

3.2.3 场效应管

3.3 电路保护元件

3.3.1 异常过电压

3.3.2 保险电阻

3.3.3 热敏电阻

3.3.4 TVS保护器件

3.4 电子元件在电路中的应用

3.4.1 阻抗匹配

3.4.2 电阻在电路中的应用

3.4.3 电容在电路中的应用

3.4.4 电感在电路中的应用

习题3

第4章 电路板与集成电路工艺

4.1 PCB的结构与布线设计

4.1.1 PCB材料与制造工艺

4.1.2 传输线技术性能

4.1.3 PCB的叠层结构

4.1.4 PCB的布线原则

4.1.5 PCB上的过孔

4.1.6 PCB的器件布放

4.2 PCB电磁兼容设计

4.2.1 PCB电磁兼容设计概述

4.2.2 PCB信号参考平面

4.2.3 PCB分割与隔离

4.2.4 PCB地线干扰与抑制

4.3 CMOS电路的工作原理

4.3.1 MOS晶体管的工作原理

4.3.2 CMOS电路的工作原理

4.3.3 MOS晶体管的制程线宽

4.3.4 MOS晶体管的基本参数

4.4 集成电路制造工艺

4.4.1 集成电路的生产工艺流程

4.4.2 集成电路芯片的封装形式

4.4.3 High-k工艺与High-k工艺

4.4.4 集成电路芯片的关键生产工艺

习题4

第5章 CPU的系统结构与性能

5.1 CPU的类型与组成

5.1.1 CPU的发展

5.1.2 CPU的类型

5.1.3 CPU型号的标识

5.1.4 CPU的组成与接口

5.2 CPU的系统结构

5.2.1 CPU内核组成

5.2.2 微系统结构

5.2.3 高速缓存单元

5.2.4 取指令单元

5.2.5 译码单元

5.2.6 控制单元

5.2.7 执行单元

5.2.8 退出单元

5.3 CPU核心部分的设计技术

5.3.1 指令系统

5.3.2 流水线技术

5.3.3 多核CPU技术

5.3.4 64位计算技术

5.4 CPU非核心部分设计技术

5.4.1 CPU节能技术

5.4.2 CPU温度控制技术

5.4.3 虚拟化技术

5.4.4 同步多线程技术

5.5 CPU系统的性能

5.5.1 CPU的能效指标

5.5.2 提高CPU性能的方法

习题5

第6章 主板系统结构与性能

6.1 主板技术规格与组成

6.1.1 ATX主板技术规格

6.1.2 BTX主板技术规格

6.1.3 主板的主要部件

6.1.4 主板的跳线插座

6.2 芯片组的结构与性能

6.2.1 Intel芯片组的命名规则

6.2.2 Intel北桥芯片的技术性能I

6.2.3 Intel南桥芯片的技术性能

6.2.4 SIO芯片的技术性能I

6.3 主板的基本电路

6.3.1 主板的供电电路

6.3.2 主板的时钟电路

6.3.3 主板的开机电路I

6.3.4 主板的网络电路

6.4 总线的结构与性能

6.4.1 总线的基本类型

……

第7章 内在系统的结构与性能

第8章 外存系统的结构与性能

第9章 显示系统的结构与性能

第10章 辅助系统的结构与性能

第11章 常用外设的结构与性能

附录A 计算机常用度量单位

参考文献

本书在内容上对“计算机体系结构”、“计算机组成原理”、“计算机外部设备”和“微型计算机技术”等课程进行了整合。放弃了“体系结构理论分析+8086电路设计+汇编语言设计”的传统教学思路。本书以目前普遍关注的主流计算机为对象，对计算机的各个子系统按系统结构、硬件组成、接口规范、技术性能4个方面进行分析和讨论。本书的特点是： 讨论主流机型，说明设计思想，分析技术性能，加强工程训练。本书分为两部分，第一部分（第1~4章）主要讨论计算机基本知识，计算机体系结构，电子元件结构与性能，电路板与集成电路芯片工艺等方面的知识。第二部分（第5~11章）主要讨论微机核心部件的结构与性能，分为CPU系统、主板系统、内存系统、外存系统、显示系统、辅助系统和外设系统几个方面进行论述。本书可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机硬件技术”课程本科学生的教材，也可供在计算机领域从事相关工作的工程技术人员参考。

教学目标明确，注重理论与实践的结合
教学方法灵活，培养学生自主学习的能力
教学内容先进，强调计算机在各专业中的应用
教学模式完善，提供配套的教学资源解决方案