微機(jī)原理與接口技術(shù)

前言

自1981年計(jì)算機(jī)界的巨人——IBM公司推出了IBM-PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)），計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代——微型計(jì)算機(jī)時(shí)代。20年來(lái)，微型計(jì)算機(jī)的性能得到了極大提高。就CPU來(lái)說(shuō)，十余年來(lái)，Intel公司生產(chǎn)的芯片經(jīng)歷了8088、8086、80186、80286、80386、80486到Pentium（中文名為奔騰，編號(hào)為80586）；Pentium也經(jīng)歷了Pentium、Pentium MMX、Pentium Pro（中文名為高能奔騰又稱80686，即為Pentium 6結(jié)構(gòu)的第一個(gè)處理器）以及把MMX技術(shù)與Pentium Pro結(jié)合在一起的Pentium II、Pentium III直至最新的Pentium 4。這些CPU形成一個(gè)系列（x86系列），它們是向下兼容的。在8086（8088）CPU上開(kāi)發(fā)的程序，完全可以在Pentium 4上運(yùn)行。所以，Intel公司把它們稱為IA（Intel Architecture）-32結(jié)構(gòu)微處理器。我們可以用兩個(gè)表來(lái)說(shuō)明IA．32結(jié)構(gòu)微處理器的發(fā)展。

內(nèi)容概要

本書是《微機(jī)原理與接口技術(shù)》的第二版。本版本根據(jù)微處理器的最新發(fā)展(超線程技術(shù)、雙核技術(shù))，從Intel系列微處理器整體著眼，又落實(shí)到最基本、最常用的8086處理器，介紹了微機(jī)系統(tǒng)原理、Intel系列微處理器結(jié)構(gòu)、8086指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、主存儲(chǔ)器及與CPU的接口、輸入輸出、中斷以及常用的微機(jī)接口電路和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換與模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換接口。本修訂版根據(jù)教學(xué)改革的要求與授課教師的意見(jiàn)，作了必要的精簡(jiǎn)與修改。全書觀點(diǎn)新、實(shí)用性強(qiáng)?！　”緯m合各類高等院校、各種成人教育學(xué)校和培訓(xùn)班作為教材使用。

作者簡(jiǎn)介

周明德，教授，1959年畢業(yè)于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)。畢業(yè)后留校。講授過(guò)“脈沖技術(shù)”、“微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用”等課程。在普及微型計(jì)算機(jī)的高潮中到全國(guó)各地講授了數(shù)十次“微型計(jì)算機(jī)原理”，并制作了錄像帶，在各地播放，受到了極大的好評(píng)，為普及微型計(jì)算機(jī)起了重大作用。曾任中國(guó)軟件與技術(shù)服務(wù)股份有限公司總工程師，是電子部有突出貢獻(xiàn)專家，享受政府津貼。主持了國(guó)家“八五”、“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”，任副總設(shè)計(jì)師。此項(xiàng)目獲電子部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。著有《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用》、《64位微處理器應(yīng)用編程》、《64位微處理器系統(tǒng)編程》、《UNIX/Linux核心》等書。累計(jì)發(fā)行三百余萬(wàn)冊(cè)。

書籍目錄

第1章　概述　  1.1　IA-32結(jié)構(gòu)的概要?dú)v史　    1.1.1　8086　    1.1.2　80386    1.1.3　80486    1.1.4　奔騰(Pentium)　    1.1.5　P6系列處理器　    1.1.6　奔騰II　    1.1.7　奔騰III　    1.1.8　Intel Pentium 4處理器　    1.1.9　Intel超線程處理器　    1.1.10　Intel雙核技術(shù)處理器　  1.2　計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)　    1.2.1　計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)　    1.2.2　常用的名詞術(shù)語(yǔ)和二進(jìn)制編碼　    1.2.3　指令程序和指令系統(tǒng)　    1.2.4　初級(jí)計(jì)算機(jī)　    1.2.5　簡(jiǎn)單程序舉例　    1.2.6　尋址方式　  1.3　計(jì)算機(jī)的硬件和軟件　    1.3.1　系統(tǒng)軟件　    1.3.2　應(yīng)用軟件　    1.3.3　支撐(或稱為支持)軟件　  1.4　微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)　    1.4.1　微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)　    1.4.2　微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　  1.5　多媒體計(jì)算機(jī)　    1.5.1　人機(jī)接口　    1.5.2　多媒體計(jì)算機(jī)的主要功能　    1.5.3　多媒體計(jì)算機(jī)的組成　  習(xí)題　第2章　IA-32結(jié)構(gòu)微處理器與8086  2.1　IA-32微處理器是8086的延伸    2.1.1　8086功能的擴(kuò)展    2.1.2　8086性能的提高　  2.2　8086的功能結(jié)構(gòu)　  2.3　8086微處理器的執(zhí)行環(huán)境　    2.3.1　基本執(zhí)行環(huán)境概要　    2.3.2　基本的程序執(zhí)行寄存器　    2.3.3　存儲(chǔ)器組織　  習(xí)題　第3章　8086指令系統(tǒng)　  3.1　基本數(shù)據(jù)類型    3.1.1　字、雙字的對(duì)齊　    3.1.2　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型    3.1.3　指針數(shù)據(jù)類型    3.1.4　串?dāng)?shù)據(jù)類型　  3.2　8086的指令格式  3.3　8086指令的操作數(shù)尋址方式　    3.3.1　立即數(shù)　    3.3.2　寄存器操作數(shù)    3.3.3　存儲(chǔ)器操作數(shù)    3.3.4　I/O端口尋址  3.4　8086的通用指令    3.4.1　數(shù)據(jù)傳送指令    3.4.2　二進(jìn)制算術(shù)指令    3.4.3　十進(jìn)制算術(shù)指令　    3.4.4　邏輯指令    3.4.5　移位和循環(huán)移位指令    3.4.6　控制傳送指令    3.4.7　串指令　    3.4.8　標(biāo)志控制操作    3.4.9　段寄存器指令　    3.4.10　雜項(xiàng)指令  習(xí)題　第4章　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)  4.1　匯編語(yǔ)言的格式    4.1.1　8086匯編語(yǔ)言程序的一個(gè)例子    4.1.2　8086匯編語(yǔ)言源程序的格式  4.2　語(yǔ)句行的構(gòu)成    4.2.1　標(biāo)記(Token)　    4.2.2　符號(hào)(Symbol)　    4.2.3　表達(dá)式(Expressions)　    4.2.4　語(yǔ)句(Statements)　  4.3　指示性語(yǔ)句(Directive Statements)    4.3.1　符號(hào)定義語(yǔ)句　    4.3.2　數(shù)據(jù)定義語(yǔ)句　    4.3.3　段定義語(yǔ)句　    4.3.4　過(guò)程定義語(yǔ)句    4.3.5　結(jié)束語(yǔ)句　  4.4　指令語(yǔ)句    4.4.1　指令助記符　    4.4.2　指令前綴　    4.4.3　操作數(shù)尋址方式　    4.4.4　串操作指令　  4.5　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及舉例    4.5.1　算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì)(直線運(yùn)行程序)    4.5.2　分支程序設(shè)計(jì)　    4.5.3　循環(huán)程序設(shè)計(jì)    4.5.4　字符串處理程序設(shè)計(jì)    4.5.5　碼轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)　    4.5.6　有關(guān)I/O的DOS功能調(diào)用　    4.5.7　宏匯編與條件匯編　  習(xí)題　第5章　處理器總線時(shí)序和系統(tǒng)總線  5.1　8086的引腳功能　  5.2　8086處理器時(shí)序　  5.3　系統(tǒng)總線　    5.3.1　概述　    5.3.2　PC總線    5.3.3　ISA總線    5.3.4　PCI總線　    5.3.5　USB總線　  習(xí)題第6章　存儲(chǔ)器　  6.1　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類　    6.1.1　RAM的種類　    6.1.2　ROM的種類  6.2　 讀寫存儲(chǔ)器RAM　    6.2.1　基本存儲(chǔ)電路    6.2.2　RAM的結(jié)構(gòu)　    6.2.3　RAM與CPU的連接    6.2.4　64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器  6.3　現(xiàn)代RAM　    6.3.1　內(nèi)存條的構(gòu)成　    6.3.2　擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器EDO DRAM　    6.3.3　同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器SDRAM　    6.3.4　突發(fā)存取的高速動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器Rambus DRAM  6.4　只讀存儲(chǔ)器(ROM)    6.4.1　掩模只讀存儲(chǔ)器　    6.4.2　可擦除的可編程序的只讀存儲(chǔ)器EPROM　  習(xí)題　第7章　輸入和輸出  7.1　概述　    7.1.1　輸入輸出的尋址方式　    7.1.2　CPU與I/O設(shè)備之間的接口信息　    7.1.3　CPU的輸入輸出時(shí)序　    7.1.4　CPU與接口電路間數(shù)據(jù)傳送的形式　    7.1.5　IBM PC的外設(shè)接口與現(xiàn)代PC的外設(shè)接口　  7.2　CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送的方式　    7.2.1　查詢傳送方式　    7.2.2　中斷傳送方式　    7.2.3　直接數(shù)據(jù)通道傳送(DMA)  7.3　DMA控制器　    7.3.1　主要功能    7.3.2　8237的結(jié)構(gòu)　    7.3.3　8237的工作周期　    7.3.4　8237的引線    7.3.5　8237的工作方式　    7.3.6　8237的寄存器組和編程  習(xí)題第8章　中斷　  8.1　概述　    8.1.1　為什么要用中斷    8.1.2　中斷源　    8.1.3　中斷系統(tǒng)的功能  8.2　最簡(jiǎn)單的中斷情況    8.2.1　CPU響應(yīng)中斷的條件    8.2.2　CPU對(duì)中斷的響應(yīng)  8.3　中斷優(yōu)先權(quán)　    8.3.1　用軟件確定中斷優(yōu)先權(quán)　    8.3.2　硬件優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路  8.4　8086的中斷方式    8.4.1　外部中斷　    8.4.2　內(nèi)部中斷　    8.4.3　中斷向量表    8.4.4　8086中的中斷響應(yīng)和處理過(guò)程  8.5　中斷控制器Intel 8259A    8.5.1　功能　    8.5.2　結(jié)構(gòu)　    8.5.3　8259A的引線    8.5.4　8259A的中斷順序　    8.5.5　8259A的編程    8.5.6　8259A的工作方式  習(xí)題第9章　計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路Intel 8253/8254-PIT　  9.1　概述　    9.1.1　主要功能　    9.1.2　8253-PIT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)    9.1.3　8253-PIT的引線  9.2　8253-PIT的控制字  9.3　8253-PIT的工作方式　    9.3.1　方式0—計(jì)完最后一個(gè)數(shù)時(shí)中斷　    9.3.2　8253-PIT工作方式小結(jié)　  9.4　8253-PIT的編程　  9.5　8254-PIT  習(xí)題　第10章　并行接口芯片  10.1　可編程的并行輸入/輸出接口芯片8255A-5的結(jié)構(gòu)  10.2　方式選擇　    10.2.1　“方式”選擇控制字　    10.2.2　方式選擇舉例　    10.2.3　按位置位/復(fù)位功能  10.3　方式0的功能　    10.3.1　方式0的基本功能　    10.3.2　方式0的時(shí)序  10.4　方式1的功能　    10.4.1　主要功能　    10.4.2　方式1輸入　    10.4.3　方式1輸出　  10.5　方式2的功能　    10.5.1　主要功能　    10.5.2　時(shí)序    10.5.3　方式2的控制字　  10.6　8255A應(yīng)用舉例　  習(xí)題　第11章　串行通信及接口電路　  11.1　串行通信    11.1.1　概述　    11.1.2　串行接口標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-232C接口  11.2　Intel 8251A可編程通信接口　    11.2.1　8251的基本性能　    11.2.2　8251的方框圖　    11.2.3　接口信號(hào)    11.2.4　8251的編程    11.2.5　8251應(yīng)用舉例　  習(xí)題　第12章　數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換與模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換接口　  12.1　模擬量輸入與輸出通道    12.1.1　模擬量輸入通道的組成    12.1.2　模擬量輸出通道的組成  12.2　數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器　    12.2.1　D/A轉(zhuǎn)換的基本原理    12.2.2　D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)    12.2.3　典型的D/A轉(zhuǎn)換器芯片　  12.3　D/A轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口　    12.3.1　8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口　    12.3.2　12位D/A轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口　  12.4　模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器　    12.4.1　A/D轉(zhuǎn)換的基本原理　    12.4.2　A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)    12.4.3　A/D轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)連接的問(wèn)題　    12.4.4　典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片　  12.5　A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口    12.5.1　8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口    12.5.2　12位A/D轉(zhuǎn)換芯片與CPU的接口　  12.6　D/A、A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用舉例　    12.6.1　D/A轉(zhuǎn)換舉例    12.6.2　A/D轉(zhuǎn)換舉例　  習(xí)題第13章　IA-32微處理器　  13.1　IA-32處理器的功能結(jié)構(gòu)　    13.1.1　80386的功能結(jié)構(gòu)    13.1.2　80486的功能結(jié)構(gòu)  13.2　IA-32結(jié)構(gòu)微處理器的指令系統(tǒng)的發(fā)展  13.3　IA-32結(jié)構(gòu)微處理器的性能發(fā)展    13.3.1　IA-32的流水線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介    13.3.2　Cache  13.4　IA-32結(jié)構(gòu)微處理器的執(zhí)行環(huán)境    13.4.1　操作模式    13.4.2　基本執(zhí)行環(huán)境概要　    13.4.3　存儲(chǔ)器組織    13.4.4　基本的程序執(zhí)行寄存器　    13.4.5　X87 FPU結(jié)構(gòu)  13.5　IA-32 處理器的工作方式  13.6　保護(hù)虛地址方式    13.6.1　保護(hù)方式下的尋址機(jī)制　    13.6.2　全局描述符表和局部描述符表　    13.6.3　描述符　    13.6.4　選擇子    13.6.5　段描述符的高速緩沖寄存器　    13.6.6　IA-32微處理器中的特權(quán)級(jí)　    13.6.7　任務(wù)切換　  13.7　虛擬存儲(chǔ)器管理與IA-32微處理器的MMU單元　    13.7.1　虛擬存儲(chǔ)器概念　    13.7.2　Intel IA-32結(jié)構(gòu)微處理器的存儲(chǔ)管理單元　  習(xí)題

章節(jié)摘錄

第1章　概述自從1981年IBM公司進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域并推出IBM-PC以后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的時(shí)代——微型計(jì)算機(jī)時(shí)代。微型計(jì)算機(jī)（以下簡(jiǎn)稱微機(jī)）的迅速普及，使計(jì)算機(jī)真正廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域以及社會(huì)生活的各個(gè)方面。以前的大型機(jī)（MainFrame）、中型機(jī)、小型機(jī)的界線已經(jīng)日益模糊甚至消失。隨著微機(jī)應(yīng)用的普及及技術(shù)的發(fā)展，芯片與微機(jī)的功能和性能迅速提高，其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了20世紀(jì)80年代以前的中、小型機(jī)甚至超過(guò)了大型機(jī)。到了20世紀(jì)90年代，隨著局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城際網(wǎng)以及Intemet的迅速普及與發(fā)展，微機(jī)從功能上可分為網(wǎng)絡(luò)工作站（客戶端Client）和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（Server）兩大類型。網(wǎng)絡(luò)客戶端又稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）。1.1 IA-32結(jié)構(gòu)的概要?dú)v史1971年，Intel公司發(fā)布了Intel 4004，這是一個(gè)4位微處理器，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)微處理器。從此，微處理器得到了極其迅速的發(fā)展。直至今天，基本上按摩爾定律（每18個(gè)月微處理器芯片上的晶體管數(shù)翻一番）指出的那樣發(fā)展。到了20世紀(jì)70年代中期，微處理器的主流是Intel的8080、8085，Motorola的6800和S109的Z80等8位微處理器。其中，Z80稍占優(yōu)勢(shì)。隨后，各個(gè)公司都向16位微處理器發(fā)展。1981年，計(jì)算機(jī)界的巨頭——IBM公司（當(dāng)時(shí)，IBM一個(gè)公司的銷售額占整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的銷售額的50％以上）進(jìn)入了個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，推出了IBM-PC。在IBM-PC中采用的CPU是Intel的8088微處理器。 IBM-PC的推出極大地推動(dòng)了個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展，在20世紀(jì)80年代中期，個(gè)人計(jì)算機(jī)的年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了200萬(wàn)臺(tái)，到20世紀(jì)80年代后期，已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)。個(gè)人計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，造就了兩個(gè)新的巨人——MicrosoR公司和Intel公司。Intel公司在微處理器市場(chǎng)占據(jù)著絕對(duì)的壟斷地位。

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《21世紀(jì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)規(guī)劃教材:微機(jī)原理與接口技術(shù)(第2版)》強(qiáng)調(diào)微機(jī)原理的基礎(chǔ)知識(shí)；突出常用接口及實(shí)際應(yīng)用；提供大量實(shí)用的匯編程序。

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