微型計(jì)算機(jī)基本原理與應(yīng)用

前言

　　“微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用”是高校理工科大學(xué)生的一門重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程。學(xué)習(xí)本課程對(duì)于掌握現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)計(jì)算機(jī)課程（如匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等）均具有重要意義。本書是該課程使用的基本教材?！　∧壳?，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展真可謂是日新月異，一日千里。386，486，Pentium，MMX，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，讓人目不暇接。在這種情況下，一個(gè)突出的問(wèn)題擺在了我們面前，即在這種新技術(shù)、新產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代，技術(shù)知識(shí)的有效生存周期較短的形勢(shì)下，學(xué)校里的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)究竟如何進(jìn)行？教學(xué)內(nèi)容如何選?。拷虒W(xué)環(huán)節(jié)如何組織？怎樣在教學(xué)中反映和吸收當(dāng)前最新技術(shù)？　　對(duì)這一問(wèn)題，目前各學(xué)校的看法和做法不盡相同。編者則比較贊同下述觀點(diǎn)：即學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)確應(yīng)努力反映計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新概念和新技術(shù)，但作為入門和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，還應(yīng)著重從基本概念、基本分析方法和基本能力的培養(yǎng)入手，恰當(dāng)選擇那些帶有共性和有利于學(xué)生能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施有效的教學(xué)環(huán)節(jié)，從麗達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于“微機(jī)原理與應(yīng)用”課程來(lái)說(shuō)，首先就應(yīng)使學(xué)生較好地理解和掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)、基本工作原理及典型應(yīng)用，確實(shí)掌握微型計(jì)算機(jī)到底是怎樣構(gòu)成的，它們又是如何工作的。在此基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)發(fā)展的最新成果和技術(shù)。這樣做較符合人們的認(rèn)識(shí)規(guī)律和知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程。本書在內(nèi)容的選取和結(jié)構(gòu)安排上力圖體現(xiàn)這一思想?！　∪珪鴥?nèi)容共分十一章，從整體上可劃分為四個(gè)知識(shí)單元：①微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理（第一，二，五，六，十章）；②匯編指令基礎(chǔ)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)入門（第三，四章）；③I／o接口技術(shù)（第七，八，九章）；④高性能微處理器及相關(guān)技術(shù)（第十一章）?！　W(xué)習(xí)本教材的預(yù)備知識(shí)為數(shù)字電路及邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)?！　”窘滩目晒?0—70學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)使用，有些章節(jié)的內(nèi)容可根據(jù)不同的教學(xué)要求進(jìn)行適當(dāng)取舍。每章后面列出的思考題與習(xí)題，主要供理解和復(fù)習(xí)本章基本內(nèi)容而用，習(xí)題解析及補(bǔ)充、提高性習(xí)題將由北京大學(xué)出版社另行編輯出版?！　×硗?，鑒于本課程是技術(shù)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此應(yīng)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及上機(jī)環(huán)節(jié)。教師可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備及上機(jī)條件，安排相應(yīng)的接口實(shí)驗(yàn)及匯編程序上機(jī)內(nèi)容。　　本書由北京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系王克義，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所宋新波，美國(guó)德克薩斯州奧斯汀大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系在讀博士生羅建英三位編著者合作完成。王克義擔(dān)任主編，并編寫第一，七，八，九章，宋新波編寫第二，三，四，五，十章，羅建英編寫第六，十一章?！　”緯窃谧髡呓鼛啄杲o北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系本科生、北京大學(xué)理學(xué)試驗(yàn)班教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫而成的，并參考和吸收了國(guó)外較新同類教科書及國(guó)內(nèi)兄弟院校優(yōu)秀教材的有關(guān)內(nèi)容，在此．特向右關(guān)作者一并致謝。

內(nèi)容概要

本收為高等院校計(jì)算機(jī)教材，并被列為北京市高等教育纂這考試指定教材。本書著重講述微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法；中斷系統(tǒng)和輸入/輸出接口技巧，主要I/O接口部件的工作原理和使用方法，高性能微處理器及相關(guān)技術(shù)等。    本書由主講教師嚴(yán)格按照教學(xué)大綱編寫，內(nèi)容精練，層次清楚，實(shí)用性強(qiáng)。本書可作為大學(xué)理工科各專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教材，也可作為自學(xué)考試和成人教育以及各類職業(yè)學(xué)校的教材。

書籍目錄

第一章  概論  第一節(jié)  計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)  第二節(jié)  計(jì)算機(jī)的工作流程  第三節(jié)  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成  第四節(jié)  微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展  第五節(jié)  微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類  第六章  微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)組成  思考題與習(xí)題第二章  微型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)  第一節(jié)  CPU的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)  第二節(jié)  CPU的外部結(jié)構(gòu)  第三節(jié)  存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)  第四節(jié)  系統(tǒng)配置  第五節(jié)  CPU的操作和時(shí)序  思考題與習(xí)題第三章  指令系統(tǒng)   第一節(jié)  尋址方式  第二節(jié)  指令編碼格式   第三節(jié)  指令執(zhí)行時(shí)間  第四節(jié)  8086/8088的匯編指令系統(tǒng)   第五節(jié)  80X86的指令系統(tǒng)  思考題與習(xí)題第四章  匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)  第一節(jié)  匯編語(yǔ)言程序格式  第二節(jié)  程序設(shè)計(jì)方法  第三節(jié)  BIOS和COS中斷  第四節(jié)  匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)技巧  第五節(jié)  高級(jí)匯編語(yǔ)言技術(shù)  第六節(jié)  匯編語(yǔ)言程序的上機(jī)過(guò)程  思考題與習(xí)題第五章  中斷系統(tǒng)   第一節(jié)  基本概念  第二節(jié)  8086/8088的中斷系統(tǒng)  第三節(jié)  可編程中斷控制器8259A  思考題與習(xí)題第六章  微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器  第一節(jié)  存儲(chǔ)器概述  第二節(jié)  半導(dǎo)體存儲(chǔ)器  ……第七章  輸入/輸出接口第八章  串并行通信及接口電路第九章  計(jì)數(shù)/定時(shí)技巧第十章  總線第十一章  高性能微處理器及其相關(guān)技巧附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第十一章　高性能微處理器及其相關(guān)技術(shù)　　1971年美國(guó)Intel公司成功地生產(chǎn)了4004芯片，這標(biāo)志著世界上第一個(gè)微處理器的誕生。隨著超大規(guī)模集成電路工藝的不斷完善與進(jìn)步，微處理器的集成度和性能獲得了飛躍發(fā)展：在短短20多年中，微處理器已歷經(jīng)數(shù)代，由70年代的4位、8位、16位處理器發(fā)展到80年代的32位處理器，乃至90年代性能更加卓越的64位處理器。本章將對(duì)Intel公司80x86系列中的80286，80386，80486，Pentium，Power PC聯(lián)盟的Power PC 620，以及DEC公司的Alpha 21164等高性能微處理器及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹?！　〉谝还?jié)　80286微處理器　　一、概述　　80286微處理器是Intel公司于1982年推出的8086／8088后繼處理器芯片，它是更加先進(jìn)的16位微處理器，內(nèi)部操作和寄存器均是16位的。在長(zhǎng)方形的芯片內(nèi)，集成了13．5萬(wàn)個(gè)晶體管。68只引腳四列直插式封裝，每邊各17只引腳。由于引腳數(shù)量的增多，80286不再采用引腳的分時(shí)復(fù)用，而是具有獨(dú)立的16條數(shù)據(jù)線和24條地址線。80286微處理器內(nèi)部時(shí)鐘頻率為8MHZ?！　∨c8086／8088相比，80286片內(nèi)增加了存儲(chǔ)管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)。80286對(duì)存儲(chǔ)器采用段式管理方法，每段最大為64KB，并可支持虛擬存儲(chǔ)器；此外，通過(guò)設(shè)置特權(quán)級(jí)（Privilege Level），實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制和保護(hù)。80286的存儲(chǔ)管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)使80286能夠安全可靠地支持多用戶多任務(wù)的系統(tǒng)?！　?0286有兩種基本工作方式：實(shí)地址方式和虛地址保護(hù)方式。在實(shí)地址方式下，相當(dāng)于一個(gè)快速的8086；在虛地址保護(hù)方式下，80286能為每個(gè)任務(wù)提供最多1GB的虛擬地址空間，并可將每個(gè)任務(wù)的虛擬地址映射到16MB的物理地址空間中。　　80286較好地保證了軟件的向上兼容性。在實(shí)地址方式下，8086／8088的目標(biāo)碼和源代碼不作任何修改就可在80286上運(yùn)行；在虛地址保護(hù)方式下，盡管目標(biāo)碼不盡相同，但8086／8088的匯編語(yǔ)言程序仍可在80286上可靠地運(yùn)行。　　二、80286的基本結(jié)構(gòu)　　1．80286的功能結(jié)構(gòu)　　圖11．1是80286微處理器的功能結(jié)構(gòu)框圖。從功能上，80286可分為執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU兩大部分。80286的總線接口部件BIU又可以再細(xì)分為三部分：地址部件AU、指令部件IU、總線部件BU。IU是80286新增設(shè)的部件，其作用是取出BU預(yù)取代碼隊(duì)列中的指令進(jìn)行譯碼，然后放入已被譯碼的指令隊(duì)列中，從而加快指令的執(zhí)行。80286微處理器時(shí)鐘頻率比8086／8088時(shí)鐘頻率高，并且能夠多個(gè)部件并行操作，所以與8086／8088相比，處理能力有了很大的提高。圖11.2是80286內(nèi)部部件并行操作的情況。

圖書封面

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