前言

本书主要讲述计算机系统的工作原理，适用于没有计算机基础的读者，比如中学生、大学低年级学生或者计算机技术爱好者等。通过阅读和实验，读者能够理解计算机硬件和软件的工作原理，并能编写计算机程序解决实际问题。另外，本书所有实验都可以在Proteus仿真软件上完成，无须购置实验器材。

我为什么要写这本书？
首先，讲解计算机硬件工作原理的书籍大多以商业芯片（比如Intel x86系列）为例，商业芯片不仅结构复杂，而且厂家一般不会把硬件细节全部披露，所以很多书籍只是翻译芯片数据手册加上作者自己的理解，难以清楚描述具体细节。操作系统方面要么以复杂的Linux、Windows为例，要么直接讲述操作系统的基本理论，也不容易让读者理解。

其次，也有一些介绍计算机软硬件工作原理的经典书籍，虽然书中的硬件和软件都是作者亲自设计，讲解的也很详细，但设计往往停留在纸面上，读者无法通过实验验证。

最后，大专院校计算机类专业都是分年级、分课程依次讲授计算机的各门知识，至于这些课程之间的内在联系却缺少系统地介绍。

鉴于以上原因，笔者基于自己的企业研发经历以及学校教学过程中的思考撰写此书。

本书以Proteus仿真软件为实验平台，从一个三极管开关电路开始，一步步搭建出与、或、非基本逻辑门，进一步搭建出常用组合逻辑和时序逻辑电路，最终像搭积木一样搭建出一个简单的4位计算机。这个4位计算机能够执行汇编程序，能让读者看到指令级执行的细节，能大大帮助读者深入理解计算机硬件的工作原理。

随后，以8051单片机为核心设计了一款个人计算机，并为其开发了简易的磁盘管理操作系统。设计了基本的磁盘管理程序，可以通过命令行管理SD存储卡上的文件；可以在PC上开发C语言程序，然后复制到SD卡并插入8051计算机运行；还设计了行文本编辑器和简化的BASIC语言解释器，能够实现本地编写并运行BASIC高级语言程序，总体来看，有点像古老的DOS操作系统。通过这个简易操作系统和相关应用程序的实验，读者可以大体了解磁盘管理操作系统的工作原理和C语言应用程序的开发技术。

由于本书主要面向那些没有计算机技术基础的读者，所以增加了8051单片机体系结构和C语言语法方面的内容。

最后一章，把前面设计的个人计算机做成了实物，使用Protel99SE软件设计了主板和键盘，显示器可以通过串口使用手机或PC的虚拟终端。这样，我们就实现了一套包括硬件、操作系统和应用程序的计算机系统，麻雀虽小，但五脏俱全。

限于自身水平，书中的错误和不妥之处在所难免，恳请读者指正，笔者将逐步完善。如果本书对读者学习计算机技术有些许帮助，笔者将感到莫大的欣慰。