現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)教程

前言

2003年9月，作為上海市教委“十·五重點(diǎn)規(guī)劃教材”的《現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)與接口教程》在清華大學(xué)出版社出版后，得到了全國眾多高校專業(yè)教師的認(rèn)可，被幾十所高校選為教材，在不到兩年的時(shí)間里5次印刷。但是，該教材不包含匯編語言程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容，給不少?zèng)]有單獨(dú)開設(shè)匯編語言課程的學(xué)校帶來不便。為了滿足更多高校相關(guān)專業(yè)的需要，同時(shí)也為了及時(shí)跟上微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，我們重新編寫了本書，供相關(guān)院校教學(xué)使用?！段⑿陀?jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》是電子信息類和其他理工類專業(yè)一門歷史悠久的計(jì)算機(jī)課程，同時(shí)也是內(nèi)容不斷更新、技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。作為主流機(jī)型的PC系列微型計(jì)算機(jī)在兼容的道路上走過了漫長(zhǎng)的20多年，該如何處理這漫長(zhǎng)的時(shí)間跨度和技術(shù)跨度？面對(duì)永遠(yuǎn)是初學(xué)者的學(xué)生，如何應(yīng)對(duì)這日新月異的變化？這是縈繞在作者和眾多專業(yè)教師心頭的一個(gè)永遠(yuǎn)沒有最終答案的難解的方程式。學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)的原理，離不開一個(gè)模型。但是，當(dāng)代的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)完全不適宜僅僅用微型這兩個(gè)字來概括它的特點(diǎn)了。它的體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，它所使用的技術(shù)的復(fù)雜程度，完全可以令若干年之前的中、大型計(jì)算機(jī)望塵莫及。何況，它的技術(shù)還時(shí)時(shí)刻刻在發(fā)展、變化之中。即便是入門級(jí)的80386系統(tǒng)，以它做模型向初學(xué)者講清微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、講清微型計(jì)算機(jī)的組成和工作原理，也絕不是一件簡(jiǎn)單的事情。講清P4微處理器478根引腳的信號(hào)更不是一門面向?qū)W生的課程所應(yīng)該承擔(dān)的任務(wù)。顯然，用32位微處理器來講解微型計(jì)算機(jī)的組成原理、工作原理，實(shí)在是勉為其難。對(duì)此，本書采取的是兩步走的方法。首先，用Intel 8086系統(tǒng)作為基本模型，講授微型計(jì)算機(jī)基本的組成原理、工作原理。當(dāng)然，Intel 8086僅僅是一個(gè)模型，它的許多技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，我們要用全新的視角對(duì)它的體系認(rèn)真地審視，摒棄那些已淘汰的技術(shù)，淡化過時(shí)的技術(shù)細(xì)節(jié)，留下組成微型計(jì)算機(jī)的基本原理、基本方法。在講清基本原理的基礎(chǔ)上，本書通過若干個(gè)專題的系統(tǒng)闡述，把讀者從16位微型計(jì)算機(jī)快速領(lǐng)入32位微型計(jì)算機(jī)的殿堂。這樣做，可以繞開許多對(duì)初學(xué)者難以講清、難以理解同時(shí)也是非本質(zhì)性的技術(shù)細(xì)節(jié)，在掌握基本原理的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)當(dāng)代微型計(jì)算機(jī)最新的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)該說，這是學(xué)習(xí)現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的一條易教、易學(xué)的道路。這一特點(diǎn)，可能正是作者前一本書受到廣泛歡迎的主要原因之一。

內(nèi)容概要

本教材是上海市教委高等學(xué)?！笆の濉敝攸c(diǎn)規(guī)劃教材項(xiàng)目《現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)與接口教程》的延續(xù)。    本書首先從16位微型計(jì)算機(jī)入手，介紹了8086微處理器和微處理器子系統(tǒng)，內(nèi)存儲(chǔ)器，80x86匯編語言程序設(shè)計(jì)，接口原理，微型計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)，可編程接口芯片，DMA傳輸原理及數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在掌握微型計(jì)算機(jī)基本體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹了32位微處理器，現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，微型計(jì)算機(jī)外部設(shè)備及其接口，微型計(jì)算機(jī)總線的基本知識(shí)，ISA、PCI（PCI?Express）、USB總線技術(shù)。    本書內(nèi)容新穎全面，既有對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理的系統(tǒng)論述，又有最新一代微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的詳細(xì)介紹。全書語言流暢，敘述深入淺出，舉例豐富，大多數(shù)例子均是完整的實(shí)例，許多直接來自作者的科研實(shí)踐。    本書可以作為大學(xué)本科計(jì)算機(jī)、通信、電氣自動(dòng)化專業(yè)的教材，同時(shí)也是科技人員學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的很好的自學(xué)教材和參考書。

書籍目錄

第1章 微型計(jì)算機(jī)與微處理器  1.1 微型計(jì)算機(jī)  1.2 8086/8088微處理器結(jié)構(gòu)  1.3 8086/8088微處理器子系統(tǒng)  1.4 8086/8088微處理器的工作時(shí)序  習(xí)題1第2章 存儲(chǔ)器  2.1 存儲(chǔ)器概述  2.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器  2.3 只讀存儲(chǔ)器  2.4 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展  習(xí)題2第3章 匯編語言基礎(chǔ)  3.1 數(shù)據(jù)定義與傳送  3.2 匯編語言上機(jī)操作  3.3 數(shù)據(jù)運(yùn)算  3.4 數(shù)據(jù)的輸入和輸出  3.5 移位和處理器控制  習(xí)題3第4章 匯編語言程序設(shè)計(jì)  4.1 選擇結(jié)構(gòu)程序  4.2 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序  4.3 字符串處理  4.4 子程序  4.5 宏指令  4.6 BIOS和DOS功能調(diào)用  習(xí)題4第5章 微型計(jì)算機(jī)輸入輸出接口  5.1 輸入輸出接口  5.2 輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞? 5.3 開關(guān)量輸入輸出接口  習(xí)題5第6章 微型計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)  6.1 中斷原理  6.2 8086 CPU中斷系統(tǒng)  6.3 可編程中斷控制器8259A  6.4 中斷方式輸入輸出  習(xí)題6第7章 可編程接口芯片  7.1 可編程并行接口8255A  7.2 可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254  7.3 串行通信的基本概念  7.4 可編程串行通信接口16550  7.5 可編程串行通信接口8251A  習(xí)題7第8章 DMA傳輸  8.1 DMA傳輸原理  8.2 DMA控制器8237A  8.3 8237A的編程使用  習(xí)題8第9章 數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換  9.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換  9.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換  9.3 典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片  9.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)  習(xí)題9288第10章 現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)  10.1 80x86系列微處理器  10.2 32位80x86匯編語言程序設(shè)計(jì)  10.3 微型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)  10.4 存儲(chǔ)管理技術(shù)  10.5 多任務(wù)管理與I/O管理  10.6 現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)  習(xí)題10第11章 PC系列微型計(jì)算機(jī)外部設(shè)備接口  11.1 鍵盤、鼠標(biāo)與打印機(jī)接口  11.2 軟盤和硬盤驅(qū)動(dòng)器接口  11.3 顯示器和顯示接口  11.4 聲卡及其接口  11.5 IEEE 1394總線及接口  習(xí)題11第12章 微型計(jì)算機(jī)總線  12.1 總線技術(shù)概述  12.2 ISA總線  12.3 PCI總線與PCI?Express總線  12.4 USB總線  習(xí)題12附錄A 標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼字符表附錄B 80x86指令系統(tǒng)附錄C DOS功能調(diào)用附錄D BIOS功能調(diào)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：3.輸入輸出接口電路  介于計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的電路稱為輸入輸出接口電路，它具有對(duì)數(shù)據(jù)的緩沖作用，使各種速度的外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)速度相適配；具有對(duì)信號(hào)的變換作用，使各種電氣特性不同的外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接；具有連接作用，使外部設(shè)備的輸入輸出與計(jì)算機(jī)操作同步。目前微型計(jì)算機(jī)的接口普遍采用大規(guī)模集成電路芯片，大多數(shù)接口芯片是可編程的，用命令來靈活地選擇接口功能和工作模式。4.總線總線是一組公共的信號(hào)傳輸線，用于連接計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件。位于芯片內(nèi)部的總線稱為內(nèi)部總線。連接微處理器與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口，用以柯成完整的微型計(jì)算機(jī)的總線稱為系統(tǒng)總線（有時(shí)候也稱為外部總線）。微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線3組。數(shù)據(jù)總線用于傳送數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)微處理器、存儲(chǔ)器和I／O接口之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，數(shù)據(jù)可在兩個(gè)方向上傳輸。地址總線用于發(fā)送內(nèi)存地址和I／O接口的地址。控制總線則傳送各種控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，使微型計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。微型計(jì)算機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，使整個(gè)系統(tǒng)各功能部件之間的相互關(guān)系變?yōu)槊嫦蚩偩€的單一關(guān)系，凡符合總線標(biāo)準(zhǔn)的功能部件可以互換，符合總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以互連，提高了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。1.2 8086／8088微處理器結(jié)構(gòu)8086／8088微處理器是Intel系列微處理器中具有代表性的16位微處理器，后續(xù)推出的Intel系列各種微處理器如80286、80386，乃至目前流行的Pentium 4微處理器都是從8086／8088發(fā)展而來，且均保持與其兼容。因此，深入了解8086／8088微處理器是進(jìn)一步掌握Intel系列各種微處理器的基礎(chǔ)。1.2.1 8086／8088微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。從圖1-3中可看出，8086微處理器由兩個(gè)部分即指令執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU組成，圖中用虛線隔開。指令執(zhí)行部件由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、標(biāo)志寄存器FLAGS、通用寄存器組和EU控制器等4個(gè)部件組成，其主要功能是執(zhí)行指令?？偩€接口部件BIU由地址加法器、專用寄存器組、指令隊(duì)列和總線控制邏輯等4個(gè)部件組成。它的主要功能是形成訪問存儲(chǔ)器的物理地址；訪問存儲(chǔ)器取得指令并暫存到指令隊(duì)列中等待執(zhí)行；訪問存儲(chǔ)器或I／O端口以讀取操作數(shù)參與EU運(yùn)算，或存放運(yùn)算結(jié)果等。

編輯推薦

《現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)教程》特色新穎全面：全面總結(jié)和概括了32位微型計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、成熟的主流技術(shù)，既有對(duì)微型計(jì)算機(jī)原理的系統(tǒng)論述，又有對(duì)最新一代的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的詳細(xì)介紹。精心編排：以通俗的語言、精心安排的層次結(jié)構(gòu)，將讀者輕松領(lǐng)入微型計(jì)算機(jī)的世界，降低了教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。舉例豐富：大多數(shù)例子均是完整的實(shí)例，許多直接來自作者的科研實(shí)踐。

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