微型計算機原理與接口技術(shù)

前言

　　《微型計算機原理與匯編語言程序設(shè)計》（科學出版社，2004年3月第一版）和本書（科學出版社，2004.年4月第一版）出版至今已有6年多的時間，這期間很多高等院校選擇本書作為教材，并根據(jù)教學經(jīng)驗反饋了寶貴的修訂建議。在此基礎(chǔ)上，我們綜合吸納了各方面的意見，及時修訂推出了第二版教材。　　第二版的教材修訂是在第一版的基礎(chǔ)上進行的，在編寫方針、內(nèi)容敘述、形式風格上保持了與第一版的一致性。　　與第一版相比，第二版的修訂工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：　　1.章節(jié)組織。按照微型計算機的組成重新組織了章節(jié)結(jié)構(gòu)，刪除冗余內(nèi)容及實際應(yīng)用中涉及較少的內(nèi)容，增加了近年發(fā)展較快的技術(shù)內(nèi)容。　　2.側(cè)重原理性。根據(jù)課程性質(zhì)和有關(guān)院校教學反饋的信息，第二版教材在技術(shù)原理性方面加大了說明力度，以期學生從根本上掌握所學技術(shù)。本課程不是實訓課程，學生不但要掌握技術(shù)本身，還要達到舉一反三、“示之魚，授之漁”的目的?！　?.增加實例。從教學經(jīng)驗出發(fā)，為了加強對技術(shù)內(nèi)容的理解和掌握，增加了實例演示。增加的實例力求與實驗環(huán)節(jié)和實際科研項目相結(jié)合，以期學生能在實驗平臺下實際操作，加強學生對技術(shù)的興趣和實踐能力、動手能力。同時，第二版教材也盡量避免復雜內(nèi)容的項目實例，避免學生因理解項目內(nèi)容而轉(zhuǎn)移對技術(shù)本身的注意力，也避免因講述復雜項目背景而浪費寶貴的教學學時?！　?.補充習題。要想較好地掌握所學技術(shù)，就要做到“學而時習之”。多做習題是一個很好的輔助學習手段。第二版教材補充了精煉的例題和習題，從教學角度看，對學生的學習大有益處?！　?.為便于多媒體教學，本教材配有電子教案.　　在本書編寫過程中，參考了有關(guān)的優(yōu)秀教材、專著、應(yīng)用成果，以及優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)站點，恕不能一一列舉。在寫作過程中能夠領(lǐng)略眾多新穎的觀點和技術(shù)，是原作者的無私貢獻，是讀者的集粹之想。本書作者在此向提供各種觀點和技術(shù)的各位編著者表示最真誠的謝意?！　‰m然作者從事計算機應(yīng)用教學工作多年，但也難免百密一疏，加之水平所限，書中差錯和不當之處在所難免，懇請讀者斧正。

內(nèi)容概要

　　《微型計算機原理與接口技術(shù)（第2版）》將“微型計算機原理”、“微型計算機接口技術(shù)”和“匯編語言程序設(shè)計”三門課程的內(nèi)容有機地融為一體。《微型計算機原理與匯編語言程序設(shè)計》和《微型計算機原理與接口技術(shù)（第2版）》為同一門課程連續(xù)使用的兩本教材?！段⑿陀嬎銠C原理與接口技術(shù)（第2版）》以Pentium的實模式與保護模式為主線，用Pentium實模式的實現(xiàn)技術(shù)來替代Intel8086的內(nèi)容；通過分析Pentium的保護模式，把當今微機領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的新設(shè)計、新技術(shù)、新思想和新潮流展示給讀者；列舉了一定數(shù)量的I／O接口硬件及程序設(shè)計實例，有助于建立微機系統(tǒng)的整機概念，以加深對微機工作過程的理解?！　　段⑿陀嬎銠C原理與接口技術(shù)（第2版）》共8章，內(nèi)容包括：Pentium保護模式存儲管理；輸入輸出；中斷；總線技術(shù)；可編程接口芯片及其應(yīng)用；串行通信和可編程串行接口芯片8251A；模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)模轉(zhuǎn)換；人機交互接口?！　　段⑿陀嬎銠C原理與接口技術(shù)（第2版）》可作為高等學校計算機科學與技術(shù)、通信工程、電氣工程及其自動化等專業(yè)的教材，也可供從事計算機應(yīng)用工作的工程技術(shù)人員及其他自學者學習和參考。

書籍目錄

第二版前言第一版前言第1章 Pentiun保護模式存儲管理1.1 虛擬存儲器及其工作原理1.1.1 地址空間及地址1.1.2 虛擬存儲器工作原理1.2 分段存儲管理1.2.1 分段存儲管理的基本思想1.2.2 段描述符1.2.3 全局描述符表及寄存器1.2.4 局部描述符表及寄存器1.2.5 中斷描述符表及寄存器1.2.6 任務(wù)狀態(tài)段及寄存器1.2.7 段選擇符及寄存器1.3 保護模式下的訪問操作與保護機制1.3.1 保護機制的分類1.3.2 數(shù)據(jù)段訪問及其特權(quán)級檢查1.3.3 任務(wù)內(nèi)的段間轉(zhuǎn)移及其特權(quán)級檢查1.3.4 任務(wù)切換及其特權(quán)級檢查1.4 向保護模式的轉(zhuǎn)換1.5 分頁存儲管理1.5.1 頁目錄與頁表1.5.2 分頁轉(zhuǎn)換機制1.5.3 轉(zhuǎn)換旁視緩沖存儲器TLB1.6 段頁式存儲管理的尋址過程1.7 虛擬8086模式習題第2章 輸入輸出2.1 接口概述2.1.1 接口與端口2.1.2 接口的功能2.1.3 接口的一般編程結(jié)構(gòu)2.1.4 接口的分類2.2 I／O端口的地址選擇2.2.1 輸入輸出的尋址方式2.2.2 用門電路組合法進行端口地址選擇2.2.3 用譯碼器譯碼法進行端口地址選擇2.2.4 用比較器比較法進行端口地址選擇2.3 輸入輸出控制方式2.3.1 程序查詢方式2.3.2 一程序中斷方式2.3.3 DMA方式2.3.4 I／O處理機方式2.4 DMA控制器8237A2.4.1 8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能2.4.2 8237A的工作方式2.4.3 8237A的工作時序2.4.4 8237A的編程2.4.5 8237A在PC機中的應(yīng)用習題第3章 中斷3.1 概述3.1.1 中斷的基本概念3.1.2 中斷接口電路3.1.3 中斷處理過程3.2 entium的中斷機制3.2.1 中斷向量表3.2.2 可屏蔽中斷INTR3.2.3 非屏蔽中斷NMI3.2.4 軟件中斷3.2.5 異常簡介3.2.6 實模式中斷處理過程3.2.7 保護模式中斷操作3.3 可編程中斷控制器8259A3.3.1 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能3.3.2 8259A的工作方式3.3.3 8259A的編程3.3.4 8259A的應(yīng)用舉例習題第4章 總線技術(shù)4.1 總線的基本概念4.1.1 總線分類4.1.2 總線標準的基本內(nèi)容4.1.3 總線的操作過程4.1.4 總線的數(shù)據(jù)傳輸方式4.2 IBMPC總線4.3 ISA總線4.4 PCI總線4.4.1 PCI總線的特點4.4.2 PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.4.3.PCI總線信號4.5 STD總線4.6 主要外設(shè)總線介紹4.6.1 USB總線4.6.2 IDE總線4.6.3 SCSI總線4.6.4 IEEE1394總線4.6.5 AGP總線4.6.6 IEEE488總線4.6.7 CAN總線4.6.8 Centronic總線習題第5章 可編程接口芯片及其應(yīng)用5.1 可編程并行輸入／輸出接口芯片8255A5.1.1 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能5.1.2 8255A的控制字5.1.3 8255A的工作方式5.1.4 8255A應(yīng)用舉例5.2 可編程計數(shù)器／定時器82535.2.1 8253的基本功能5.2.2 8253的引腳信號與內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.2.3 8253的控制字5.2.4 8253的工作方式5.2.5 8253的應(yīng)用舉例習題第6章 串行通信和可編程串行接口芯片8251A6.1 串行通信概述6.1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型6.1.2 串行通信的傳送方向6.1.3 傳輸速率6.1.4 異步通信與同步通信6.2 RS-232-c串行通信接口總線6.3 可編程串行通信接口芯片8251A6.3.1 8251A內(nèi)部邏輯與工作原理6.3.2 8251A的引腳功能6.3.3 8251A的控制字6.3.4 8251A的應(yīng)用舉例習題第7章 模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)模轉(zhuǎn)換7.1 概述7.2 傳感器7.3 D／A轉(zhuǎn)換7.3.1 D／A轉(zhuǎn)換原理7.3.2 D／A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)7.3.3 D／A轉(zhuǎn)換器的輸入輸出特性7.3.4 DAC0832轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用7.3.5 DAC1210與CPU的接口7.4 A／D轉(zhuǎn)換7.4.1 多路開關(guān)7.4.2 A／D轉(zhuǎn)換原理7.4.3 A／D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標7.4.4 ADC0809八位A／D轉(zhuǎn)換器及應(yīng)用7.4.5 12位A／D轉(zhuǎn)換器AD5747.4.6 采樣保持器7.5 功率開關(guān)器件及接口7.5.1 光電隔離器7.5.2 功率晶體管驅(qū)動電路7.5.3 機械繼電器及接口7.5.4 固態(tài)繼電器習題第8章 人機交互接口8.1 鍵盤接口8.1.1 消除抖動及重鍵處理8.1.2 線性鍵盤8.1.3 矩陣鍵盤8.1.4 鍵盤工作方式8.1.5 PC機鍵盤與接口8.1.6 BIOS鍵盤中斷及DOS鍵盤功能調(diào)用8.2 LED顯示器接口8.2.1 LED七段顯示器結(jié)構(gòu)8.2.2 LED顯示器組成與顯示方式8.2.3 LED顯示器接口及應(yīng)用舉例8.3 視頻系統(tǒng)8.3.1 CRT顯示器8.3.2 液晶顯示器8.3.3 字符和圖形顯示的基本原理8.3.4 顯示器的主要性能指標8.3.5 顯示適配器8.3.6 對顯示器的編程習題附錄 ABIOS功能調(diào)用附錄 B中斷類型表主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　應(yīng)用程序訪問虛擬存儲器時，必須首先給出邏輯地址，然后進行內(nèi)部地址變換，如果要訪問的信息在主存中（也就是內(nèi)部地址變換成功），則根據(jù)變換所得到的物理地址訪問主存儲器；如果內(nèi)部地址變換失敗，則要根據(jù)邏輯地址進行外部地址變換，得到輔存地址；與此同時，還需檢查主存中是否有空閑區(qū)，如果沒有，就要根據(jù)替換算法，把主存中暫時不用的某個（或某些）塊信息通過I／O機構(gòu)調(diào)出，送往輔存，再把得到的輔存地址中的信息塊送往主存；如果主存中有空閑區(qū)域，則直接把輔存中有關(guān)的信息塊送往主存?！　∮捎诓捎玫拇鎯τ诚袼惴ú煌?，就形成了不同的存儲管理方式，其中主要有段式、頁式和段頁式3種。盡管使用的存儲管理方式不同，但虛擬存儲器的基本原理、工作過程及有關(guān)技術(shù)問題還是有許多相似之處?！　entium支持分段存儲管理、分頁存儲管理和段頁式存儲管理。Pentium微處理器片內(nèi)存儲管理部件負責對物理存儲器實施安全可靠且行之有效的存儲管理操作。當存儲管理部件正常運轉(zhuǎn)時，程序是不能直接對物理存儲器進行尋址操作的，只能對一個被稱之為虛擬存儲器的存儲器模型進行尋址操作?！　entium微處理機的存儲管理部件由分段部件和分頁部件組成。分段部件可以提供多個各自獨立的地址空間，而分頁部件可以使用少量的隨機存儲器（RAM）和磁盤存儲器去支持一個很大的地址空間模型。Pentium微處理機的分段部件和分頁部件既可以單獨使用其中的一種，也可以兩種同時使用。　　由程序提供的地址稱作邏輯地址。分段部件的功能之一就是將邏輯地址轉(zhuǎn)換成一個連續(xù)的不分段的地址空間，這個地址空間的地址稱作線性地址。而分頁部件的主要功能就是將線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址。

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