微型機(jī)原理與技術(shù)

前言

2007年，筆者受清華大學(xué)出版社特邀，面向普通高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)編寫(xiě)一本既體現(xiàn)最新計(jì)算機(jī)技術(shù)、又更注重易懂性的教材。正好我們剛改完《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》（第4版）最后一遍，這樣，本書(shū)雖然名義上是第2版，但實(shí)際上是在《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》第4版基礎(chǔ)上編著。長(zhǎng)期以來(lái)，許多兄弟院校同行和筆者成為學(xué)術(shù)距離很近的朋友，常通過(guò)郵件和電話交流意見(jiàn)。正是基于他們真誠(chéng)切實(shí)的提議、要求和希望，確立了編著本書(shū)第2版的指導(dǎo)思想： 從內(nèi)容上，以當(dāng)前最先進(jìn)的Pentium為主線，涵蓋微型機(jī)最新最關(guān)鍵的技術(shù)；從講法上，不依托于其他課程，由淺入深，遵循認(rèn)知規(guī)律，從初學(xué)者角度著想來(lái)組織內(nèi)容；從文字上，盡可能通俗易懂，并注重總結(jié)歸納?？偟哪康木褪俏覀儙资杲虒W(xué)生涯的宗旨： 使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)深入理解、牢固掌握、靈活應(yīng)用。與第1版相比，第2版在下面幾方面做了改進(jìn)：① 刪除了有關(guān)16位微型機(jī)的大部分內(nèi)容。② 將Pentium的中斷機(jī)制、保護(hù)技術(shù)、工作方式、流水線技術(shù)、段/頁(yè)兩級(jí)存儲(chǔ)管理機(jī)制、指令系統(tǒng)，以及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，液晶顯示器的原理，PCI總線技術(shù)和Pentium整機(jī)系統(tǒng)作為重點(diǎn)更新內(nèi)容，反復(fù)推敲、反復(fù)修改，有些章節(jié)從初稿到定稿，曾修改12遍之多。③ 有些章節(jié)對(duì)多數(shù)專業(yè)不是必修內(nèi)容，可以自學(xué)，包括第3、第11～第14章，但對(duì)于軟件和控制等專業(yè)，某些章節(jié)又是必需的。編寫(xiě)這些章節(jié)時(shí)，更側(cè)重于通俗性，對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)則加了更多的例子和說(shuō)明，以便于自學(xué)。④ 對(duì)第1版所有保留的章節(jié)，從文字上進(jìn)行三遍以上修改，以期望更加條理清晰、深入淺出。本書(shū)在教學(xué)使用中，可根據(jù)五種情況選擇： 一是對(duì)普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)，一般按64學(xué)時(shí)安排，可選第1、第2、第4～第10、第15和第16章及3.3節(jié)；二是對(duì)軟件專業(yè)，可加選第3章；三是對(duì)控制專業(yè)，加選第11章；四是對(duì)已設(shè)置匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課的專業(yè)，可不選第2、第3章，而另加第12～第14章；五是對(duì)?？圃盒?，可不講高速緩存技術(shù)，大幅度壓縮PCI總線部分，并對(duì)每章再做簡(jiǎn)略，一般按48學(xué)時(shí)安排。第3章為筆者設(shè)計(jì)20000多行匯編語(yǔ)言程序基礎(chǔ)上所總結(jié)編寫(xiě)，雖然大多數(shù)學(xué)校不必全部講述，但讀者通讀一遍仍會(huì)獲益良多。電子課件為全書(shū)配置了教案，并提出教學(xué)建議和重點(diǎn)，這是在聽(tīng)取眾多同行意見(jiàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，使用中可按具體情況作選擇和修改。有兄弟院校老師評(píng)價(jià)《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》一書(shū)： “不但有利于在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)和素質(zhì)培養(yǎng)，而且也使采用本書(shū)的教師感到得心應(yīng)手”。筆者期望在第4版《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》基礎(chǔ)上專門(mén)為普通高校編寫(xiě)的本書(shū)第2版給使用者帶來(lái)同樣的感受。 編輯推薦本書(shū)特色：面向高等學(xué)校 本書(shū)是專為普通高校計(jì)算機(jī)系本科生《微型機(jī)原理》或《微型機(jī)技術(shù)》配置的教材。是在本書(shū)（第1版）和《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》（第4版）基礎(chǔ)上修改而成的，不依托于其他課程，面向初學(xué)者。注重先進(jìn)性，注重認(rèn)知規(guī)律 在選材、內(nèi)容組織和講述中精心考慮，以Pentium為核心，闡述最先進(jìn)的微型機(jī)技術(shù)，深入淺出。特別可貴的是，基于作者長(zhǎng)年的教學(xué)和科研工作，以及與Intel公司多年直接聯(lián)系，本書(shū)在國(guó)內(nèi)外首次準(zhǔn)確地剖析和闡明了多個(gè)精巧技術(shù)的由來(lái)、設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化思路。實(shí)用性強(qiáng)，例題豐富，注意總結(jié) 融入了許多科研成果和實(shí)例，有助于讀者對(duì)技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)的準(zhǔn)確理解和靈活應(yīng)用。對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，既有深入細(xì)致的分析，又有簡(jiǎn)單明了的概括和總結(jié)。有配套輔助教材 本書(shū)有配套的《微型機(jī)原理與技術(shù)（第2版）——習(xí)題、實(shí)驗(yàn)題和綜合訓(xùn)練題集》，其中，習(xí)題針對(duì)本書(shū)相應(yīng)章節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)驗(yàn)題則針對(duì)最重要和實(shí)用的內(nèi)容；綜合訓(xùn)練題使教學(xué)更切合日新月異的技術(shù)發(fā)展情況；最后附有2份模擬試卷及答案。有配套的演示文稿 為協(xié)助教學(xué)，設(shè)計(jì)了一套演示文稿，含48學(xué)時(shí)和64學(xué)時(shí)兩種教案，并列出了教學(xué)重點(diǎn)。此外，作者基于長(zhǎng)期從教經(jīng)歷，闡述了關(guān)于本課程的教學(xué)體會(huì)和建議。不需要購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 在聽(tīng)取許多同行意見(jiàn)基礎(chǔ)上，配套教材中提供了一套全新的綜合訓(xùn)練題，代替了以往利用落后于當(dāng)前技術(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做硬件實(shí)驗(yàn)的方法，而更有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是專為普通高校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生“微型機(jī)技術(shù)”和“計(jì)算機(jī)原理”等課程配置的教材。是在本書(shū)第1版和《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》第4版基礎(chǔ)上，針對(duì)普通高校的特點(diǎn)而編寫(xiě)的。本書(shū)不依托于其他課程，以Pentium為核心，由淺人深地從硬件、軟件和系統(tǒng)三方面講述當(dāng)前最先進(jìn)的微型機(jī)原理與技術(shù)?！　?shū)中在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行概述之后，講述Pentium指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法；接著分析32位微處理器Pentium的關(guān)鍵技術(shù)；然后闡述了存儲(chǔ)器管理技術(shù)和高速緩存技術(shù)；接著講解了主機(jī)和外設(shè)之間的各種數(shù)據(jù)傳輸方式；隨后，講述微型機(jī)的接口技術(shù)，逐一講解了各關(guān)鍵接口部件包括多功能部件的原理和應(yīng)用，并通過(guò)綜合應(yīng)用舉例，將多個(gè)接口技術(shù)匯合在一起，加深理解和掌握；此后．結(jié)合鍵盤(pán)和鼠標(biāo)、CRT和液晶顯示器、打印機(jī)、磁盤(pán)和光盤(pán)，講述了主要外設(shè)的原理與技術(shù)；然后以PCI總線為重點(diǎn)講解總線技術(shù)；最后講述Pentium主機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以建立對(duì)微型機(jī)系統(tǒng)的整體觀念。　　本書(shū)對(duì)重點(diǎn)技術(shù)都結(jié)合實(shí)例予以說(shuō)明，并進(jìn)行歸納和總結(jié)，以利于讀者深入理解、牢固掌握和靈活應(yīng)用，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)盡量闡述其設(shè)計(jì)思想和創(chuàng)新點(diǎn)，以啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?！　∽髡呋谏詈竦慕虒W(xué)和科研功底，以一貫精益求精的科學(xué)作風(fēng)，對(duì)各章內(nèi)容的選擇、組織和表述進(jìn)行了精心考慮，特別注重符合初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律，對(duì)所有技術(shù)都講得條理清晰、深入淺出、通俗易懂?！　”緯?shū)可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)系本科生和電子類本科生的教材；由于注意了盡量減少對(duì)其他專業(yè)課的依托性，所以，也可作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)教材；對(duì)于從事微型機(jī)技術(shù)研究和應(yīng)用的科研人員，本書(shū)也是一本內(nèi)容翔實(shí)、可讀性非常好的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

戴梅萼，1946年出生，上海市人，1964年由上海中學(xué)入清華大學(xué)自動(dòng)控制系，1970年畢業(yè)，1981年獲清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)任清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授。自研究生畢業(yè)后，長(zhǎng)年從事微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的教學(xué)和科研。曾作為主要完成人或項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，由于出色完成“六五”、“七五”、“八

書(shū)籍目錄

第1章　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述  1.1　系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)    1.1.1  硬件系統(tǒng)    1.1.2　軟件系統(tǒng)    1.1.3　層次結(jié)構(gòu)  1.2　系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)  1.3　基本原理和工作過(guò)程    1.3.1　馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)    1.3.2　數(shù)制及其轉(zhuǎn)換    1.3.3　算術(shù)與邏輯運(yùn)算    1.3.4　指令執(zhí)行過(guò)程    1.3.5　系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程第2章　指令系統(tǒng)  2.1　計(jì)算機(jī)的編程結(jié)構(gòu)    2.1.1  寄存器    2.1.2　存儲(chǔ)器    2.1.3　輸入/輸出端口  2.2　操作數(shù)的尋址方式    2.2.1　立即尋址和寄存器尋址    2.2.2　輸入/輸出端口尋址    2.2.3　存儲(chǔ)器尋址    2.2.4　關(guān)于地址的尋址  2.3　Pentium的指令系統(tǒng)    2.3.1　傳送指令    2.3.2　算術(shù)運(yùn)算指令    2.3.3　邏輯運(yùn)算和位操作指令    2.3.4  串操作指令及其重復(fù)前綴    2.3.5　控制類指令第3章　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)  3.1　匯編語(yǔ)言    3.1.1　匯編語(yǔ)言概述    3.1.2　語(yǔ)句的類型和格式    3.1.3　運(yùn)算符  3.2　偽指令    3.2.1　段定義和段約定偽指令    3.2.2　數(shù)據(jù)定義偽指令    3.2.3　其他偽指令  3.3　程序設(shè)計(jì)    3.3.1　順序程序設(shè)計(jì)    3.3.2　轉(zhuǎn)移和循環(huán)指令    3.3.3　分支程序設(shè)計(jì)    3.3.4　循環(huán)程序設(shè)計(jì)    3.3.5  調(diào)用和中斷類指令及其應(yīng)用    3.3.6　子程序設(shè)計(jì)  3.4　典型匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)    3.4.1  數(shù)碼轉(zhuǎn)換    3.4.2　排序    3.4.3　對(duì)半檢索第4章　32位微處理器Pentium  4.1　從邏輯結(jié)構(gòu)的演變看微處理器的發(fā)展    4.1.1  8086的邏輯結(jié)構(gòu)    4.1.2  80386的邏輯結(jié)構(gòu)    4.1.3  Pentium的邏輯結(jié)構(gòu)  4.2  Pentium采用的先進(jìn)技術(shù)  4.3  Pentium的寄存器  4.4  Pentium的主要信號(hào)及其含義  4.5  Pentium的總線狀態(tài)和總線周期    4.5.1  Pentium的總線狀態(tài)    4.5.2  Pentium的總線周期  4.6  Pentium的工作方式  4.7  Pentium的中斷技術(shù)    4.7.1  實(shí)地址方式的中斷機(jī)制和中斷技術(shù)    4.7.2  虛地址方式的中斷機(jī)制  4.8  Pentium的保護(hù)技術(shù)  4.9  Pentium系列微處理器的技術(shù)發(fā)展第5章　存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)管理和高速緩存技術(shù)  5.1　存儲(chǔ)器件和存儲(chǔ)器    5.1.1　存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)    5.1.2　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器    5.1.3　存儲(chǔ)器的行列結(jié)構(gòu)、應(yīng)用舉例以及容量擴(kuò)充  5.2　存儲(chǔ)器的體系結(jié)構(gòu)    5.2.1　層次化的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)　……第6章　計(jì)算機(jī)和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?章　串/并行通信及其接口技術(shù)第8章　中斷控制器的編程結(jié)構(gòu)、工作方式及編程第9章　DMA控制器的編程結(jié)構(gòu)及編程第10章　計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和多功能接口芯片第11章　模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換及綜合應(yīng)用第12章　輸入設(shè)備的工作原理與接口技術(shù)第13章　輸出設(shè)備的工作原理與接口技術(shù)第14章　外存儲(chǔ)器的原理與技術(shù)第15章　總線技術(shù)第16章　Pentium計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：于是，將IR中斷處理程序暫時(shí)掛起，而轉(zhuǎn)入IR：的中斷處理程序。此時(shí)，ISz置位，IS仍保持置位，表示這兩級(jí)中斷均未處理完畢。IR中斷處理程序結(jié)束前，必須執(zhí)行中斷結(jié)束命令使Is。復(fù)位，再執(zhí)行中斷返回指令，才能返回IR中斷處理程序。此后，如又有I Rc～I(xiàn)R。中斷請(qǐng)求，則又會(huì)出現(xiàn)中斷嵌套。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)真正按照全嵌套方式工作是有一定條件的，即：①主程序必須執(zhí)行開(kāi)中斷指令，使IF為1，才有可能響應(yīng)中斷。②每當(dāng)進(jìn)入中斷處理程序時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)中斷，所以，只有中斷處理程序中再次開(kāi)中斷，才有可能與較高級(jí)的中斷形成嵌套結(jié)構(gòu)。③每個(gè)中斷處理程序結(jié)束時(shí)，必須執(zhí)行中斷結(jié)束命令，清除對(duì)應(yīng)的IS。位，否則，IS。一直處于置1狀態(tài)，就會(huì)影響同級(jí)和較低級(jí)的中斷請(qǐng)求。2.關(guān)于如何使用中斷結(jié)束命令的例子我們已知道如何按OCW。的格式來(lái)構(gòu)成中斷結(jié)束命令。現(xiàn)在通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明中斷結(jié)束命令對(duì)中斷嵌套次序的影響，從而可了解，在設(shè)計(jì)程序時(shí)如何使用中斷結(jié)束命令。設(shè)系統(tǒng)中只用一片8259A，初始化時(shí)，設(shè)置AEOI-O，即不用自動(dòng)結(jié)束方式，并設(shè)當(dāng)前所有的Is。和M。均為O。如圖8.4所示，系統(tǒng)在執(zhí)行主程序時(shí)，IRz和IRa引腳上同時(shí)出現(xiàn)中斷請(qǐng)求，然后，IR。引腳上有中斷請(qǐng)求，最后，引腳I R3有中斷請(qǐng)求。主程序執(zhí)行STI指令后，使IF為1。這時(shí)遇到中斷請(qǐng)求IR。和IR；，由于初始化之后，沒(méi)有設(shè)置其他工作方式，所以，按全嵌套工作方式判斷優(yōu)先級(jí)次序，IR：的優(yōu)先級(jí)比IR。高，于是，系統(tǒng)響應(yīng)IR：中斷請(qǐng)求。IR。得到系統(tǒng)響應(yīng)后，使當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器中的對(duì)應(yīng)位ISz置然后，CPU開(kāi)始執(zhí)行IR：中斷處理程序。這個(gè)中斷處理程序中有一條STI指令。

編輯推薦

《微型機(jī)原理與技術(shù)(第2版)》在《微型機(jī)原理與技術(shù)(第2版)》（第1版）和《微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》（第4版）基礎(chǔ)上修改而成的，不依托于其他課程，面向初學(xué)者?！ぷ⒅叵冗M(jìn)性，注重認(rèn)知規(guī)律在選材、內(nèi)容組織和講述中精心考慮，以Pentium為核心，闡述最先進(jìn)的微型機(jī)技術(shù)，深入淺出。特別可貴的是，基于作者長(zhǎng)年的教學(xué)和科研工作，以及與Intel公司多年直接聯(lián)系，《微型機(jī)原理與技術(shù)(第2版)》在國(guó)內(nèi)外首次準(zhǔn)確地剖析和闡明了多個(gè)精巧技術(shù)的由來(lái)、設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化思路?！?shí)用性強(qiáng)。例題豐富，注意總結(jié)融人了許多科研成果和實(shí)例，有助于讀者對(duì)技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)的準(zhǔn)確理解和靈活應(yīng)用。對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，既有深入細(xì)致的分析，又有簡(jiǎn)單明了的概括和總結(jié)?！び信涮纵o助教材《微型機(jī)原理與技術(shù)(第2版)》有配套的《微型機(jī)原理與技術(shù)（第2版）一一習(xí)題、實(shí)驗(yàn)題和綜合訓(xùn)練題集》其中，習(xí)題針對(duì)《微型機(jī)原理與技術(shù)(第2版)》相應(yīng)章節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)驗(yàn)題則針對(duì)最重要和實(shí)用的內(nèi)容；綜合訓(xùn)練題使教學(xué)更切合日新月異的技術(shù)發(fā)展情況；最后附有2份模擬試卷及答案?！び信涮椎难菔疚母鍨閰f(xié)助教學(xué)，設(shè)計(jì)了一套演示文稿，含48學(xué)時(shí)和64學(xué)時(shí)兩種教案，并列出了教學(xué)重點(diǎn)。此外，作者基于長(zhǎng)期從教經(jīng)歷，闡述了關(guān)于本課程的教學(xué)體會(huì)和建議。·不需要購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在聽(tīng)取許多同行意見(jiàn)基礎(chǔ)上，配套教材中提供了一套全新的綜合訓(xùn)練題，代替了以往利用落后于當(dāng)前技術(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做硬件實(shí)驗(yàn)的方法，而更有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。

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