微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)

前言

自本教材出版以來，得到了讀者和同行的熱情支持，并且提出了許多寶貴的反饋意見，在此表示感謝。“微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是普通高等教育重要的專業(yè)課，是電氣類專業(yè)的平臺(tái)課程。為適應(yīng)當(dāng)代高新技術(shù)日新月異的發(fā)展，適應(yīng)教學(xué)改革的需要，提高工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)水平，我們總結(jié)多年的教學(xué)實(shí)踐和教材的使用經(jīng)驗(yàn)，廣泛征求使用本教材的學(xué)生和教師的意見，對(duì)本教材進(jìn)行了修訂。本書在保持第1版體系結(jié)構(gòu)和指導(dǎo)思想不變的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了如下調(diào)整、增刪和修改：（1）為適應(yīng)微型計(jì)算機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，增加了多核處理器內(nèi)容的介紹。（2）由于操作系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)關(guān)于DOS系統(tǒng)的闡述進(jìn)行了精簡(jiǎn)。（3）對(duì)存儲(chǔ)器一章進(jìn)行了調(diào)整和必要的刪減，增加了關(guān)于多端口存儲(chǔ)器的內(nèi)容。（4）對(duì)常用外設(shè)和人機(jī)交互接口一章，增加了LcD顯示器原理的介紹，并對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了重組。（5）考慮到本教材定位于非計(jì)算機(jī)專業(yè)，學(xué)時(shí)有限，對(duì)總線和總線標(biāo)準(zhǔn)一章，刪除了總線數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)定、傳輸方式和時(shí)序波形等內(nèi)容。同時(shí)精簡(jiǎn)了系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)的介紹，刪除了對(duì)MCA、VL、IDE、SCSI等總線的介紹。（6）對(duì)于可編程并行接口芯片，為了突出核心內(nèi)容，掌握關(guān)鍵技術(shù)和基本應(yīng)用方法，對(duì)其中有關(guān)內(nèi)容大多進(jìn)行了重組，精簡(jiǎn)了部分例題，刪除了DMA時(shí)序等有關(guān)內(nèi)容。（7）計(jì)算機(jī)在實(shí)際工程中的應(yīng)用種類繁多，如果非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生能夠掌握微型計(jì)算機(jī)的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和基本軟硬件技術(shù)，就可以適應(yīng)微型計(jì)算機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)實(shí)際工作的需要。因此，對(duì)于書中的各個(gè)知識(shí)單元，著重于學(xué)生能力的培養(yǎng)，力求深入淺出、突出重點(diǎn)。本教材精簡(jiǎn)和壓縮了有關(guān)PC系列微型計(jì)算機(jī)的具體硬件及軟件應(yīng)用的說明。（8）對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)CAI課件進(jìn)行了修訂，為了使學(xué)生更深入地掌握微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，關(guān)于中斷、DMA技術(shù)等內(nèi)容中比較復(fù)雜的動(dòng)態(tài)操作過程，利用動(dòng)畫進(jìn)行了形象的描述，使之更加便于學(xué)生理解和掌握。本書共ll章，其中第1、2、3章由張惠群編寫，第5章由劉魯源編寫，第lO章由劉迎澍編寫，尹建華編寫了第4、6、7、8、9、11章，并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作。此次由尹建華完成對(duì)全書的修訂工作。

內(nèi)容概要

本書以Intel系列微處理器為背景，以16位微處理器8086為核心，追蹤 Intel主流系列高性能微型計(jì)算機(jī)萼術(shù)的發(fā)展方向，全面講述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成、工作原理、硬件接口技術(shù)和典型應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上介紹80386，80486和Pentium等高檔微處理器的發(fā)展和特點(diǎn)。使學(xué)生系統(tǒng)掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法和硬件接口技術(shù)，建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，并且使之具有微型計(jì)算機(jī)軟件及硬件初步開發(fā)、設(shè)計(jì)的能力。為使于教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)，本書配備了多媒體CAI課件。    全書共11章。主要內(nèi)容包括：微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、80x86CPU、微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器及其與CPU的接口、輸入／輸出接口及中斷技術(shù)、總線和總線標(biāo)準(zhǔn)、常用可編程并行數(shù)字接口芯片及其應(yīng)用、串行通信接口及總線標(biāo)準(zhǔn)、模擬接口技術(shù)、常用外設(shè)和人機(jī)交互接口。    本書可作為高等學(xué)校工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程的教材，也可供從事微型計(jì)算機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)  1.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述  1.2 微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)  1.3 微型計(jì)算機(jī)的組成  1.4 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及微機(jī)的工作過程  1.5 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)及典型配置  習(xí)題1第2章 80X86微處理器  2.1 8086/8088微處理器的編程結(jié)構(gòu)  2.2 8086/8088的引腳信號(hào)與工作模式  2.3 8086/8088的總線操作時(shí)序  2.4 8086/8088存儲(chǔ)器的組織與管理  2.5 IBM PC/XT 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本配置  2.6 從80286到Pentium系列微處理器的發(fā)展過程  習(xí)題2第3章 微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)  3.1 指令的構(gòu)成與操作數(shù)的類型  3.2 尋址方式  3.3 8086/8088指令系統(tǒng)  3.4 80286、80386擴(kuò)充與增加的指令  習(xí)題3第4章 匯編語言程序設(shè)計(jì)  4.1 概述  4.2 匯編語言程序的格式與基本語法  4.3 偽操作命令與宏指令  4.4 DOS與BIOS的調(diào)用  4.5 匯編語言程序設(shè)計(jì)  習(xí)題4第5章 存儲(chǔ)器及其與CPU的接口  5.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類  5.2 隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器  5.3 只讀存儲(chǔ)器ROM  5.4 存儲(chǔ)器與CPU的基本技術(shù)  5.5 存儲(chǔ)器的管理  5.6 高速緩沖存儲(chǔ)器  5.7 外部存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介  習(xí)題5第6章 輸入輸出接口及中斷技術(shù)  6.1 輸入輸出接口概述  6.2 PC系列微機(jī)I/O端口和I/O端口地址譯碼  6.3 CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的控制方式  6.4 中斷技術(shù)  6.5 可編程中斷控制器  習(xí)題6第7章 總線技術(shù)  7.1 概述  7.2 IBM PC/XT和PC/AT的系統(tǒng)總線  7.3 PC機(jī)的其他系統(tǒng)總線  7.4 通信總線  習(xí)題第8章 可編程并行接口芯片及其應(yīng)用第9章 串行通信接口及總線標(biāo)準(zhǔn)第10章 模擬接口技術(shù)第11章 常用外設(shè)和人機(jī)交互接口附錄中英文對(duì)照索引參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：對(duì)于上述三種類型的操作數(shù)，何時(shí)計(jì)算出執(zhí)行指令所用的操作數(shù)的實(shí)際值，也是各不相同的。立即操作數(shù)在匯編時(shí)計(jì)算出，寄存器操作數(shù)則是在裝入程序時(shí)計(jì)算，而存儲(chǔ)器操作數(shù)在執(zhí)行時(shí)計(jì)算。從執(zhí)行速率來看，寄存器操作數(shù)的指令執(zhí)行速率最快，立即數(shù)操作數(shù)指令次之，存儲(chǔ)器操作數(shù)指令的速率最慢，這是由于寄存器位于CPU的內(nèi)部，執(zhí)行寄存器操作數(shù)指令時(shí)，8086／8088的執(zhí)行單元（EU）可以直接地從CPU內(nèi)部的寄存器中取出操作數(shù)，不需要訪問內(nèi)存，因此執(zhí)行速率很快；立即數(shù)操作數(shù)作為指令的一部分，在取指令時(shí)被8086／8088的總線接口單元（BIU）取出后存放在BIU的指令隊(duì)列中，執(zhí)行指令時(shí)也不需要訪問內(nèi)存，因而執(zhí)行速率也比較快；而存儲(chǔ)器操作數(shù)放在某內(nèi)存單元中，為了取出操作數(shù)，首先要由總線接口單元計(jì)算出內(nèi)存單元的20位物理地址，然后再執(zhí)行存儲(chǔ)器的讀／寫操作，所以相對(duì)前兩種操作數(shù)來說，指令的執(zhí)行速率最慢。3.2尋址方式指令代碼由操作碼字段和操作數(shù)字段兩部分組成，操作碼字段指示計(jì)算機(jī)所要執(zhí)行的操作，而操作數(shù)字段則指示在指令執(zhí)行的過程中所需要的操作數(shù)。指令的操作碼在機(jī)器里表示時(shí)，只需對(duì)每一種操作指定確定的二進(jìn)制代碼。指令的操作數(shù)的表示就比較復(fù)雜了，操作數(shù)可以直接給出，也可以是操作數(shù)地址或地址的一部分，還可以是指向操作數(shù)地址的地址指針或其他有關(guān)操作數(shù)的信息。對(duì)于一條指令來說，第一，要指出進(jìn)行什么操作，這由指令操作碼來表明；第二，要指出指令涉及的操作數(shù)和操作結(jié)果送到哪里去。而操作數(shù)的來源問題，也就是操作數(shù)的尋址方式問題了。所謂尋址方式，就是指令中用以說明操作數(shù)所在地址的方法。即按什么方法找到操作數(shù)所在地址。8086／8088的操作數(shù)可以放在寄存器、存儲(chǔ)器或I／O接口中，也可以用直接數(shù)據(jù)方式放在指令代碼中。指令系統(tǒng)中有一類指令稱為轉(zhuǎn)移指令，還有一類稱為調(diào)用指令，這兩類指令涉及轉(zhuǎn)移地址或者調(diào)用地址的提供方式，一般也稱為指令的轉(zhuǎn)移地址的尋址方式。在轉(zhuǎn)移類指令中的尋址方式是要尋找轉(zhuǎn)移新地址。這樣8086／8088的尋址方式可分為兩種：操作數(shù)的尋址方式和轉(zhuǎn)移地址尋址方式。關(guān)于轉(zhuǎn)移指令的尋址方式放在后續(xù)章節(jié)中講解。此處僅介紹操作數(shù)的尋址方式。8086／8088指令系統(tǒng)操作數(shù)的尋址方式共有8種。

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