微機(jī)原理與接口技術(shù)

前言

21世紀(jì)影響世界的三大關(guān)鍵技術(shù)：以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為代表的信息技術(shù)；以基因工程為代表的生命科學(xué)和生物技術(shù)；以納米技術(shù)為代表的新型材料技術(shù)。信息技術(shù)居三大關(guān)鍵技術(shù)之首。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展采取信息化帶動(dòng)現(xiàn)代化的方針，要求在所有領(lǐng)域中迅速推廣信息技術(shù)，導(dǎo)致需要大量的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的廣泛應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的原動(dòng)力，計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)。因此，計(jì)算機(jī)學(xué)科的優(yōu)秀人才不僅應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)理論基礎(chǔ)，而且更重要的是能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，并具有解決實(shí)際問題的能力。培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)秀人才是社會(huì)的需要、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。制定科學(xué)的教學(xué)計(jì)劃對(duì)于培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才十分重要，而教材的選擇是實(shí)施教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分，《21世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)踐型教程》主要考慮了下述兩方面。一方面，高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)習(xí)了基本的必修課和部分選修課程之后，立刻進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件和硬件開發(fā)與應(yīng)用尚存在一些困難，而《21世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)踐型教程》就是為了填補(bǔ)這部分空白。將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了計(jì)算機(jī)科學(xué)理論，而且也學(xué)會(huì)應(yīng)用這些理論解決實(shí)際問題。另一方面，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程內(nèi)容需要經(jīng)過實(shí)踐練習(xí)，才能深刻理解和掌握。因此，本套教材增強(qiáng)了實(shí)踐性、應(yīng)用性和可理解性，并在體例上做了改進(jìn)——使用案例說明。實(shí)踐型教學(xué)占有重要的位置，不僅體現(xiàn)了理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科特征，而且對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有特殊的作用。因此，研究和撰寫實(shí)踐型教材是必需的，也是十分重要的任務(wù)。優(yōu)秀的教材是保證高水平教學(xué)的重要因素，選擇水平高、內(nèi)容新、實(shí)踐性強(qiáng)的教材可以促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的快速提升。在教學(xué)中，應(yīng)用實(shí)踐型教材可以增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流表達(dá)能力。實(shí)踐型教材應(yīng)由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富的教師撰寫。此系列教材的作者不但從事多年的計(jì)算機(jī)教學(xué)，而且參加并完成了多項(xiàng)計(jì)算機(jī)類的科研項(xiàng)目，他們把積累的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、智慧、素質(zhì)融合于教材中，奉獻(xiàn)給計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的教學(xué)。我們?cè)诮M織本系列教材過程中，雖然經(jīng)過了詳細(xì)的思考和討論，但畢竟是初步的嘗試，不完善甚至缺陷不可避免，敬請(qǐng)讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《微機(jī)原理與接口技術(shù)》覆蓋了微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的最基本的內(nèi)容，而且是長(zhǎng)期有用的內(nèi)容，主要包括微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)三部分內(nèi)容?！　　段C(jī)原理與接口技術(shù)》內(nèi)容深入淺出，語(yǔ)言通俗易懂，各章設(shè)立本章的內(nèi)容提要和本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，每章后有練習(xí)與思考，便于閱讀和學(xué)習(xí)?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教材，也可以作為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的培訓(xùn)教材和自學(xué)參考書。

書籍目錄

第1章 微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1.1.1 微處理器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.2 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.1.3 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作原理1.2 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)及其編碼1.2.1 字符的編碼1.2.2 微型計(jì)算機(jī)中數(shù)值的表示方法1.2.3 微型計(jì)算機(jī)中的數(shù)的運(yùn)算方法習(xí)題1第2章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微處理器2.1 8086／8088微處理器的編程結(jié)構(gòu)2.1.1 8086／8088微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.2 8086／8088微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)2.2 8086／8088的存儲(chǔ)器組織2.2.1 存儲(chǔ)器地址空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式2.2.2 存儲(chǔ)器的分體結(jié)構(gòu)2.2.3 8086／8088存儲(chǔ)器的分段2.2.4 存儲(chǔ)器物理地址的形成2.3 8086／8088的I／O組織2.4 8086／8088UPU的引腳功能與工作組態(tài)2.4.1 兩種工作模式下的公用引腳2.4.2 最小工作模式及引腳功能2.4.3 最大工作模式及引腳功能2.5 8086／8088CPu的操作及其典型時(shí)序2.5.1 總線周期的基本概念2.5.2 系統(tǒng)復(fù)位和啟動(dòng)操作2.5.3 中斷響應(yīng)操作2.5.4 暫停操作2.5.5 總線操作2.5.6 最小工作模式下的總線保持請(qǐng)求／保持響應(yīng)操作2.5.7 最大工作模式下的總線請(qǐng)求／允許／釋放操作習(xí)題2第3章 8086／8088指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)3.1 8086／8088CPU的寄存器組與尋址方式3.1.1 8086／8088CPu的寄存器組3.1.2 8086／8088CPU的尋址方式3.2 8086／8088的指令系統(tǒng)3.2.1 8086／8088的指令格式3.2.2 數(shù)據(jù)傳送指令3.2.3 算術(shù)運(yùn)算指令3.2.4 邏輯運(yùn)算與移位指令3.2.5 控制轉(zhuǎn)移指令3.2.6 串操作指令3.2.7 標(biāo)志處理指令3.2.8 處理器控制指令3.3 8086／8088匯編語(yǔ)言源程序的結(jié)構(gòu)3.3.1 匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式3.3.2 段定義偽語(yǔ)句3.4 變量、標(biāo)號(hào)與表達(dá)式3.4.1 數(shù)值表達(dá)式3.4.2 變量與標(biāo)號(hào)3.4.3 地址表達(dá)式3.5 常用偽指令3.5.1 符號(hào)定義偽指令3.5.2 數(shù)據(jù)定義偽指令3.5.3 常用的操作符3.6 DOS系統(tǒng)功能調(diào)用3.7 匯編語(yǔ)言程序的基本控制結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程3.7.1 順序結(jié)構(gòu)3.7.2 分支結(jié)構(gòu)3.7.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)3.7.4 匯編語(yǔ)言程序的開發(fā)過程習(xí)題3第4章 微型計(jì)算機(jī)總線4.1 總線概述4.1.1 總線的類型4.1.2 總線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)4.1.3 系統(tǒng)總線的主要指標(biāo)4.2 總線仲裁技術(shù)4.2.1 總線主設(shè)備和從設(shè)備4.2.2 總線仲裁4.2.3 總線的傳輸方式4.3 常用微型計(jì)算機(jī)總線4.3.1 PC／XT總線4.3.2 ISA總線4.3.3 EISA總線4.3.4 PCI總線4.3.5 PCMCIA總線習(xí)題4第5章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器5.1 存儲(chǔ)器概述5.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類5.1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與存儲(chǔ)的形成5.1.3 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的一般結(jié)構(gòu)5.1.4 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)5.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)及應(yīng)用特征5.2.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)5.2.2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)5.3 只讀存儲(chǔ)器(ROM)及應(yīng)用特征5.3.1 只讀存儲(chǔ)器的基本存儲(chǔ)原理5.3.2 典型EPROM芯片介紹5.4 主存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)5.4.1 存儲(chǔ)器的擴(kuò)充5.4.2 存儲(chǔ)器與CPU的總線連接習(xí)題5第6章 微型計(jì)算機(jī)接口6.1 信號(hào)主要類型6.2 微型計(jì)算機(jī)接口及其組成6.2.1 接口電路的功能6.2.2 接口組成6.2.3 I／O端口地址編碼6.3 計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的方式6.3.1 無條件傳送方式6.3.2 查詢傳送方式6.3.3 中斷控制傳送方式6.3.4 DMA傳送方式習(xí)題6第7章 中斷系統(tǒng)和中斷控制器8259A7.1 中斷的基本概念7.1.1 中斷及中斷源7.1.2 中斷處理過程7.1.3 中斷優(yōu)先權(quán)管理7.2 8086／8088的中斷系統(tǒng)7.2.1 8086／8088的中斷指令7.2.2 8086／8088的中斷分類7.2.3 中斷向量表7.2.4 8086／8088的中斷處理過程7.3 中斷控制器8259A7.3.1 8259A的主要功能7.3.2 8259A的結(jié)構(gòu)及引腳功能7.3.3 8259A的工作過程7.3.4 8259A的工作方式7.3.5 8259A的初始化命令字和操作命令字7.3.6 8259A的編程習(xí)題7第8章 常用可編程接口芯片8.1 可編程定時(shí)／計(jì)數(shù)器接口芯片82538.1.1 定時(shí)／計(jì)數(shù)器概述8.1.2 Intel8253可編程定時(shí)／計(jì)數(shù)器8.1.3 Intel8253的工作方式8.1.4 Intel8253在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用8.1.5 Intel8254可編程定時(shí)／計(jì)數(shù)器8.2 可編程并行接口芯片8255A8.2.1 并行接口概念8.2.2 Intel8255A可編程并行接口……第9章 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向與新技術(shù)介紹附錄A 8086/8088指令參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（2）16位的指令指針寄存器1P指令寄存器IP用來存放下一條要執(zhí)行指令的偏移地址（也叫有效地址）。IP只有和CS相結(jié)合，才能形成指向指令存放單元的物理地址。在程序執(zhí)行過程中，IP的內(nèi)容由BIU自動(dòng)修改，通常是進(jìn)行加1修改；但當(dāng)EU執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令時(shí)，BIU裝入IP的則是目標(biāo)地址。（3）地址加法器8086／8088微處理器提供20位物理地址，可直接尋址1MB存儲(chǔ)空間；但CPU內(nèi)部寄存器均為16位寄存器。地址加法器將根據(jù)段寄存器中提供的16位的段基址和不同尋址方式提供的16位的偏移地址，計(jì)算形成20位的物理地址。（4）指令隊(duì)列8086（二PU為6個(gè)字節(jié)，8088（：PU為4個(gè)字節(jié)，用于存放預(yù)取的指令。當(dāng)EU正在執(zhí)行指令，且不需要占用總線時(shí)，BIU會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行預(yù)取指令操作。該隊(duì)列寄存器按“先進(jìn)先出”的方式工作，并按順序取到EU執(zhí)行。由于指令隊(duì)列的存在，CPU每執(zhí)行完一條指令后，就可立即執(zhí)行存放在指令隊(duì)列中的下一條指令，從而減少了CPU為取指令而等待的時(shí)間，提高了CPU的利用率，加快了整機(jī)的運(yùn)行速度。另外也降低了對(duì)存儲(chǔ)器存取速度的要求。（5）輸入輸出控制電路負(fù)責(zé)微處理器內(nèi)部總線和外部總線的連接，是微處理器與存儲(chǔ)器或I／O端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的必經(jīng)之路?？刂齐娐樊a(chǎn)生并發(fā)送總線控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存或I／O接口的讀／寫操作控制。它包括16條數(shù)據(jù)總線、20條地址總線和若干條控制總線。CPU通過這些系統(tǒng)總線與外部組件取得聯(lián)系，從而構(gòu)成各種規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2.1.2 8086／8088微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)8086／8088（二PU內(nèi)部具有14個(gè)16位的內(nèi)部寄存器。寄存器結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。14個(gè)寄存器按功能不同可分為3組，分別稱為通用寄存器組、段寄存器組和控制寄存器組。1.通用寄存器組圖2-2中前面8個(gè)16位的通用寄存器又可分為數(shù)據(jù)寄存器、地址指針寄存器和變址寄存器。（1）數(shù)據(jù)寄存器包括累加寄存器Ax，常用于數(shù)據(jù)運(yùn)算或與外設(shè)交換數(shù)據(jù)；基址寄存器BX，在間接尋址中常用于存放內(nèi)存的基地址；計(jì)數(shù)寄存器CX，在循環(huán)和移位操作等操作中用于計(jì)數(shù)；數(shù)據(jù)寄存器DX，常用于數(shù)據(jù)的傳送或配合AX進(jìn)行雙字節(jié)運(yùn)算。數(shù)據(jù)寄存器通常用于存放16位的數(shù)據(jù)或地址；其中的每一個(gè)又都可以分為高字節(jié)H和低字節(jié)L兩個(gè)8位的寄存器，即AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL，用于存放8位的數(shù)據(jù)，但不能存儲(chǔ)地址?？梢元?dú)立尋址、獨(dú)立使用。設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器，避免了每次算術(shù)或邏輯運(yùn)算都必須要訪問存儲(chǔ)器，不僅為編程提供方便，更主要的是提高了CPU的運(yùn)行速度。

編輯推薦

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》特點(diǎn)：本教材內(nèi)容系統(tǒng)全面，詳略得當(dāng)，層次清楚主要內(nèi)容包括：微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口技術(shù)三大部分內(nèi)容、以8086／8088 CPU為依托，通俗易懂地講解一些基本原理，凡是和基本原理關(guān)系不大的內(nèi)容，盡量少寫既突出了基本原理，也突出了原理的普遍性。各章設(shè)立本章的內(nèi)容提要和本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，每章后有練習(xí)與思考，便于閱讀和學(xué)習(xí)?！段C(jī)原理與接口技術(shù)》可作為普通高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程教材，也可以作為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的培訓(xùn)教材和自學(xué)參考書。

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