微機(jī)原理與接口技術(shù)

前言

本書適合于作為高等學(xué)校本科電子信息類專業(yè)教材，也可作為IT技術(shù)人員的參考書。教學(xué)為60學(xué)時(shí)左右。章節(jié)富有彈性，可根據(jù)教學(xué)需要選擇。本書堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重，以學(xué)生能力培養(yǎng)為主的原則作為本教材編寫的指導(dǎo)思想。通過“微型計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程使學(xué)生打好底層硬軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，以保證對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生初步具備計(jì)算機(jī)底層硬件和軟件開發(fā)研制能力，只有這樣才能使學(xué)生有良好的發(fā)展。因此本書的編寫突出面向教學(xué)、面向應(yīng)用，使本書既適合教學(xué)使用，也適合讀者自學(xué)。盡管計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，但基本原理沒有改變，高檔微型計(jì)算機(jī)在速度和技術(shù)上有很大突破，但在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)上還是遵循馮·諾依曼的思想。我們多年來通過跟蹤、分析國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材和積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，本書以8086/8088 16位微處理機(jī)為核心，結(jié)合各代處理器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，介紹微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件原理及接口技術(shù)，并通過大量例題與習(xí)題介紹其應(yīng)用。從功能部件組成系統(tǒng)和應(yīng)用兩個(gè)角度出發(fā)，在重點(diǎn)介紹CPU、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入/輸出系統(tǒng)及其互連三大子系統(tǒng)建立整機(jī)概念和其原理的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，為微機(jī)的各種應(yīng)用提供接口技術(shù)的基本方法和使用技巧，使讀者比較容易地掌握微機(jī)原理的基本內(nèi)容和方法。同時(shí)，在內(nèi)容安排上，既注重了功能部件的基本原理和應(yīng)用，又不失時(shí)機(jī)地介紹微機(jī)技術(shù)前沿的最新知識(shí)，使本教材既突出基本原理和實(shí)用性，又兼?zhèn)浔匾南到y(tǒng)性和先進(jìn)性，從而使學(xué)生在系統(tǒng)級(jí)上建立整機(jī)概念。本書的結(jié)構(gòu)體系采用CPU、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入/輸出系統(tǒng)及其互連三大子系統(tǒng)出發(fā)建立整機(jī)概念，并體現(xiàn)軟硬結(jié)合的思想。全書共10章內(nèi)容分為四個(gè)部分。第一部分為第1章，介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)。以基于微處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為重點(diǎn)，介紹了Intel微處理器系列，包括微處理器的歷史、操作等內(nèi)容；計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)部分，介紹進(jìn)位計(jì)數(shù)制、信息格式、ASCII碼和漢字編碼等內(nèi)容。本書第二部分包括第2～4章，分別從微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和匯編語言設(shè)計(jì)三層來深入討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和工作機(jī)制。第2章內(nèi)容介紹微處理器程序設(shè)計(jì)模型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。以8086/8088為核心，介紹CPU寄存器和主存儲(chǔ)器組織，通過指令流程分析CPU的工作原理。當(dāng)我們理解了一臺(tái)基本的計(jì)算機(jī)后，第3章以8086/8088 CPU為背景討論指令系統(tǒng)和尋址方式。介紹Intel微處理器系列每條指令的功能，同時(shí)，還提供了簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序來說明這些指令的操作，使讀者建立程序設(shè)計(jì)的基本概念。有了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之后，第4章匯編語言程序設(shè)計(jì)，精練地闡述8086匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法，提供了一些匯編語言應(yīng)用程序，介紹DOS和BIOS功能調(diào)用進(jìn)行編程及在PC系統(tǒng)中開發(fā)程序所需的工具。第三部分包括第5～8章，討論系統(tǒng)總線技術(shù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和輸入/輸出(I/O)系統(tǒng)及其互連。第5章為系統(tǒng)總線內(nèi)容，系統(tǒng)地介紹總線標(biāo)準(zhǔn)及信號(hào)組成、總線操作時(shí)序。第6章介紹存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信息的原理和芯片級(jí)以上的存儲(chǔ)器邏輯設(shè)計(jì)方法，以及高速緩存的工作原理，并從物理層次討論存儲(chǔ)系統(tǒng)組織。第7章介紹輸入/輸出系統(tǒng)，采用硬軟結(jié)合的方式，既討論硬件接口與I/O設(shè)備的邏輯組成及工作原理，也介紹包括程序直接控制方式、中斷和直接存儲(chǔ)器存取(DMA)內(nèi)容，以及軟件調(diào)用方法與相應(yīng)的I/O程序設(shè)計(jì)。

內(nèi)容概要

本書是為電子信息類專業(yè)大學(xué)本科“微型計(jì)算機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程而編寫的教材，書中系統(tǒng)介紹了微型計(jì)算機(jī)的組成、微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)及接口技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。全書共分10章，內(nèi)容包括微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、微處理器概述、8086/8088指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、主存儲(chǔ)器系統(tǒng)、輸入/輸出接口技術(shù)、中斷技術(shù)、常用可編程接口芯片、微型計(jì)算機(jī)總線及I/O接口標(biāo)準(zhǔn)、微處理器和計(jì)算機(jī)新技術(shù)等。　　本書可作為高等院校本科電子信息類相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)技術(shù)人員或愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章　概述　1.1　緒論　　1.1.1　計(jì)算機(jī)發(fā)展史簡(jiǎn)介　　1.1.2　計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)　　1.1.3　計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向　　1.1.4　計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展　1.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件組成　　1.2.1　計(jì)算機(jī)的硬件組成　　1.2.2　馮·諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)思想　　1.2.3　計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)　1.3　計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)　　1.3.1　計(jì)算機(jī)的工作過程　　1.3.2　計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)　1.4　微處理器發(fā)展歷程　1.5　基礎(chǔ)知識(shí)　　1.5.1　數(shù)和數(shù)制　　1.5.2　帶符號(hào)數(shù)的表示　　1.5.3　真值與機(jī)器數(shù)之間的轉(zhuǎn)換　　1.5.4　補(bǔ)碼的加減運(yùn)算　　1.5.5　數(shù)的進(jìn)位和溢出　　1.5.6　數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示法　　1.5.7　計(jì)算機(jī)中常用的編碼　習(xí)題1第2章　8086/8088系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與80x86微處理器　2.1　微處理器　　2.1.1　概述　　2.1.2　微處理器的主要技術(shù)參數(shù)　　2.1.3　微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　　2.1.4　微處理器的外部結(jié)構(gòu)　2.2　8086/8088CPU的功能結(jié)構(gòu)　2.3　8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)　　2.3.1　通用寄存器組　　2.3.2　段寄存器組　　2.3.3　控制寄存器組　2.4　8086/8088存儲(chǔ)器組織和I/O組織　　2.4.1　存儲(chǔ)器地址空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式　　2.4.2　存儲(chǔ)器的分段和物理地址的形成　　2.4.3　信息的分段存儲(chǔ)與段寄存器關(guān)系　　2.4.4　8086/8088I/O組織　2.5　Intel80x86系列高檔微處理器簡(jiǎn)介　　2.5.1　80286微處理器　　2.5.2　80386微處理器　　2.5.3　80486微處理器　　2.5.4　新一代微處理器Pentium　　2.5.5　雙核微處理器　習(xí)題2第3章　8086/8088指令系統(tǒng)　3.1　8086/8088指令格式　3.2　8086/8088尋址方式　　3.2.1　數(shù)據(jù)尋址方式　　3.2.2　轉(zhuǎn)移地址尋址方式　3.3　8086/8088指令系統(tǒng)　　3.3.1　數(shù)據(jù)傳送指令　　3.3.2　算術(shù)運(yùn)算指令　　3.3.3　邏輯運(yùn)算指令　　3.3.4　控制轉(zhuǎn)移類指令　　3.3.5　串操作指令　　3.3.6　處理器控制指令　習(xí)題3第4章　匯編語言程序設(shè)計(jì)　4.1　8086匯編語言的語句　　4.1.1　指令性語句　　4.1.2　指示性語句　　4.1.3　有關(guān)屬性　4.2　8086匯編語言中常數(shù)、標(biāo)號(hào)、變量及表達(dá)式　　4.2.1　常數(shù)、標(biāo)號(hào)和變量　　4.2.2　符號(hào)定義偽指令語句　　4.2.3　表達(dá)式　4.3　匯編語言源程序結(jié)構(gòu)　　4.3.1　匯編語言源程序的段定義　　4.3.2　匯編語言的過程定義　　4.3.3　標(biāo)準(zhǔn)程序返回方式　　4.3.4　匯編結(jié)束語句END　　4.3.5　匯編語言源程序結(jié)構(gòu)　4.4　匯編語言程序設(shè)計(jì)　　4.4.1　順序程序　　4.4.2　分支程序　　4.4.3　循環(huán)程序　　4.4.4　子程序　　4.4.5　DOS系統(tǒng)功能調(diào)用　　4.4.6　字符串處理程序　4.5　宏定義與宏調(diào)用　　4.5.1　宏定義　　4.5.2　宏調(diào)用與宏展開　　4.5.3　宏指令與子程序的區(qū)別　4.6　匯編語言程序的上機(jī)過程　　4.6.1　編輯、匯編與連接　　4.6.2　匯編過程　習(xí)題4第5章　PC系統(tǒng)總線　5.1　系統(tǒng)總線　　5.1.1　概述　　5.1.2　總線的分類　　5.1.3　總線性能指標(biāo)及總線接口電路　　5.1.4　總線通信控制　　5.1.5　總線管理　5.2　8086系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)和時(shí)序　　5.2.1　兩種工作方式公用引腳定義　　5.2.2　最小方式下引腳定義和系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)　　5.2.3　最大方式下引腳定義和系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)　　5.2.4　8086系統(tǒng)總線時(shí)序　5.3　ISA和EISA總線　　5.3.1　ISA總線　　5.3.2　EISA總線　　5.3.3　使用EISA總線的PC　5.4　PCI總線　　5.4.1　PCI總線特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)　　5.4.2　PCI信號(hào)定義　　5.4.3　PCI插槽和總線命令　　5.4.4　PCI總線數(shù)據(jù)傳輸過程　　5.4.5　PCI總線仲裁　　5.4.6　PCI總線配置　5.5　USB總線　　5.5.1　概述　　5.5.2　USB系統(tǒng)組成　　5.5.3　USB系統(tǒng)的接口信號(hào)和電氣特性　　5.5.4　USB數(shù)據(jù)流類型和傳輸類型　　5.5.5　USB2.0的補(bǔ)充——OTG技術(shù)　5.6　PCIExpress總線　　5.6.1　概述　　5.6.2　PCIExpress總線技術(shù)特點(diǎn)　　5.6.3　PCIExpress總線的數(shù)據(jù)傳輸　習(xí)題5第6章　存儲(chǔ)器系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)　6.1　存儲(chǔ)系統(tǒng)的組成　　6.1.1　存儲(chǔ)器分類　　6.1.2　存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)　6.2　主存儲(chǔ)器的組織　　6.2.1　主存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)　　6.2.2　主存儲(chǔ)器的單元　　6.2.3　主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)　6.3　隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)　　6.3.1　靜態(tài)RAM　　6.3.2　動(dòng)態(tài)RAM　6.4　只讀存儲(chǔ)器ROM　　6.4.1　掩膜ROM　　6.4.2　可編程存儲(chǔ)器PROM　　6.4.3　可擦除、可再編程存儲(chǔ)器EPROM　　6.4.4　Flash存儲(chǔ)器　6.5　存儲(chǔ)器接口技術(shù)　　6.5.1　存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展　　6.5.2　存儲(chǔ)芯片的地址和片選　　6.5.3　PC系列機(jī)的存儲(chǔ)器接口　　6.5.4　存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)舉例　6.6　高速緩沖存儲(chǔ)器　　6.6.1　概述　　6.6.2　內(nèi)部高速緩存　　6.6.3　外部高速緩存　6.7　提高主存儲(chǔ)器讀／寫的技術(shù)　　6.7.1　SDRAM　　6.7.2　DDRSDRAM　　6.7.3　DDR2SDRAM和DDR3SDRAM　習(xí)題6第7章　輸入／輸出系統(tǒng)　7.1　I/O接口技術(shù)概述　　7.1.1　I/O接口　　7.1.2　CPU與外設(shè)交換的信息　　7.1.3　I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu)　　7.1.4　I/O端口的編址　　7.1.5　I/O端口讀/寫技術(shù)　7.2　CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式　　7.2.1　程序傳送方式　　7.2.2　程序中斷控制方式　　7.2.3　存儲(chǔ)器直接存取方式（DMA）　7.3　中斷系統(tǒng)　　7.3.1　中斷的基本概念　　7.3.2　中斷優(yōu)先級(jí)和中斷的嵌套　7.4　8086/8088中斷系統(tǒng)　　7.4.1　中斷類型　　7.4.2　中斷向量表　　7.4.3　8086/8088中斷處理過程　　7.4.4　中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)　7.5　可編程中斷控制器Intel8259A　　7.5.1　8259A的功能　　7.5.2　8259A的編程　　7.5.3　8259A的工作方式　　7.5.4　8259A應(yīng)用舉例　7.6　DMA傳送和DMA控制器8237　　7.6.1　DMA傳送的基本原理　　7.6.2　DMA控制器8237的結(jié)構(gòu)和引腳　　7.6.3　DMA的工作方式和時(shí)序　　7.6.4　內(nèi)部寄存器的功能及端口尋址　　7.6.5　8237在系統(tǒng)中的應(yīng)用　習(xí)題7第8章　可編程接口芯片第9章　微處理器的技術(shù)發(fā)展第10章　高性能微型計(jì)算機(jī)技術(shù)概述附錄A　8086/8088指令系統(tǒng)表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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