計算機硬件技術及應用基礎

前言

電子信息與自動化系列課程是專業(yè)適用面很廣的課程系列。隨著電子信息時代的到來，特別是進入21世紀之后，我國各級各類本科院校相當多的理工科專業(yè)都或多或少地開設了該系列課程中的課程。因此，提高該系列課程的教學水平、教學質量，對于提高我國高等教育水平和質量，增強當代大學生應用先進的信息技術解決專業(yè)領域問題的能力和業(yè)務素質，具有特殊重要的意義。而教材是課程內容和課程體系的知識載體，對課程改革和建設既有龍頭作用，又有推動作用，所以要提高課程教學水平和質量，關鍵是要有高水平、高質量的教材。正是基于上述認識，中國水利水電出版社推動成立了“新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材”編審委員會，在經(jīng)過近兩年時間的深入調查研究的基礎上，策劃提出了本系列教材的編寫、出版計劃。本系列教材總的定位是面向各級各類高等院校的本科教學，重點是一般本科院校的教學。整個教材系列大體分為電子信息與通信、計算機基礎教育和測控技術與自動化三類，共約50本主體教材，它們既自成體系，具有信息類學科的系統(tǒng)性、完整性，又有相對獨立性。參加本系列教材編寫的作者全部是一些重點大學長期從事相關課程教學的教授、副教授，大多是所在單位的學科學術帶頭人或學術骨干，不少還是全國知名專家教授、國家級教學名師和教育部有關“教指委”專家、國家級精品課程負責人等，他們不僅有豐富的教學經(jīng)驗，而且有豐富的相關領域的科研經(jīng)驗，對有關課程的內涵、特點、內容相關性及應用等都有較深刻的認識和切身體驗。這對編寫、出版好本系列教材是十分有利的條件。本系列教材在編寫時均遵循了以下指導思想：（1）正確處理先進性和基礎性的關系，努力實現(xiàn)兩者的統(tǒng)一。作為進入新世紀的新編信息類教材，既注意在原有同類教材的基礎上推陳出新，努力反映學科技術的最新成就，使之具有鮮明的時代特征和先進水平，又注重符合教學規(guī)律、教學特點，突出基本原理、基本知識、基本方法和基本技術技能的闡述，著力培養(yǎng)學生應用基礎知識分析、解決問題的創(chuàng)新思維能力和將來獨立獲取、掌握新知識，跟蹤相關學科技術發(fā)展的能力。（2）正確處理理論與實踐的關系，切實貫徹理論與實踐緊密結合的原則。本系列教材絕大多數(shù)都是理論與實際結合緊密、實用性很強的課程教材，因此特別強調從應用的角度組織內容，在重視理論系統(tǒng)性的同時，尤其突出實踐性、應用性，使學生學了以后懂得有什么用、怎么用。在教材內容闡釋時，積極引入“案例”，將基本知識單元、知識點的講解融入典型案例的解決和研究過程中，以培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力作為突破口。（3）遵循“寬編窄用”的內容選取原則和模塊化的內容組織原則。

內容概要

　　本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材和國家精品課程《計算機硬件技術基礎》的配套教材，同時也是作者為中國水利水電出版社策劃組織的“新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材”之一。　　本書是以作者2001年編著出版的同名普通高等教育“九五”國家級重點教材為基礎，根據(jù)近幾年來計算機及其應用技術的新發(fā)展，以及教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會最新發(fā)布的關于理工類專業(yè)本課程教學基本要求之“較高要求”，結合作者所在國家級教學團隊近年精品課程建設的成果，重新編寫而成的。　　本書以Pentium系列微機為主要背景機，系統(tǒng)全面地介紹了微型計算機的硬件技術及應用基礎。本書為下冊——微機接口部分，分為微機接口技術概述、并行接口、串行接口、I/ O接口中的中斷技術、I/O接口中的定時/計數(shù)技術、常用I/O設備（包括基本人機交互設備、模擬I/O設備、多媒體設備）的接口方法、Windows下的I/O設備驅動程序和微機在嵌入式系統(tǒng)中的應用8章?！　”緯勺鳛楦叩葘W校理工科各專業(yè)的本科生或研究生教材。對于高職高專相關專業(yè)的學生以及從事各類微機應用系統(tǒng)設計開發(fā)工作的科技人員，本書也是一本很好的實用參考書。

書籍目錄

總序 前言 第1章 微機接口技術概述  　1.1 微機接口與接口技術  　　1.1.1 微機接口  　　1.1.2 微機接口技術  　1.2 接口的分類  　1.3 接口的基本功能  　1.4 接口的典型結構  　1.5 接口軟件的一般組成  　1.6 I/O端口的編址及譯碼  　　1.6.1 I/O端口的編址方式  　　1.6.2 I/O端口地址譯碼方法  　1.7 I/O同步控制方式  　　1.7.1 程序查詢式控制  　　1.7.2 中斷驅動式控制  　　1.7.3 DMA式控制  　　1.7.4 延時等待式控制  　1.8 PC系列微機接口技術基礎  　　1.8.1 I/O地址空間  　　1.8.2 I/O端口地址分配  　　1.8.3 I/O保護  　　1.8.4 I/O端口的訪問  　思考題與習題一  第2章 并行接口  　2.1 并行接口與串行接口概述  　　2.1.1 并行接口  　　2.1.2 串行接口  　　2.1.3 并行接口與串行接口在結構上的異同  　2.2 簡單的不可編程并行接口電路  　　2.2.1 三態(tài)門接口  　　2.2.2 鎖存器接口  　　2.2.3 帶三態(tài)緩沖輸出的鎖存器接口  　　2.2.4 不可編程并行接口應用舉例  　2.3 可編程并行接口芯片8255及應用  　　2.3.1 的基本功能  　　2.3.2 內部結構與外部引腳  　　2.3.3 內部寄存器讀/寫控制  　　2.3.4 控制字格式與初始化編程  　　2.3.5 三種工作方式及接口方法  　　2.3.6 應用舉例  　思考題與習題二  第3章 串行接口  　3.1 串行通信的基本概念  　　3.1.1 串行通信工作方式  　　3.1.2 波特率和收/發(fā)時鐘  　　3.1.3 信號的調制和解調  　　3.1.4 誤碼率與差錯控制  　　3.1.5 信道及多路復用  　　3.1.6 串行通信的基本方式  　　3.1.7 串行通信協(xié)議  　　3.1.8 串行通信的實現(xiàn)方法  　3.2 常用串行通信接口標準  　　3.2.1 RS-232C接口標準  　　3.2.2 RS-422A/423A 接口標準  　　3.2.3 RS-485 接口標準  　　3.2.4 幾種接口標準的比較  　3.3 通用同步/異步串行接口芯片8251及應用  　　3.3.1 1的基本功能  　　3.3.2 內部結構與外部引腳  　　3.3.3 1的工作過程  　　3.3.4 內部寄存器讀/寫控制  　　3.3.5 初始化與應用編程  　3.4 通用異步串行接口芯片INS8250及應用  　　3.4.1 INS8250的基本功能  　　3.4.2 內部結構與外部引腳  　　3.4.3 內部寄存器讀/寫控制  　　3.4.4 初始化與應用編程  　思考題與習題三  第4章 I/O接口中的中斷技術第5章 I/O接口中的定時/計數(shù)技術第6章 常用I/O設備的接口方法第7章 Windows下的I/O設備驅動程序第8章 微機在嵌入式系統(tǒng)中的應用參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.3接口的基本功能接口的種類很多，作用各異，連接的外設更是千差萬別，與外設通信的方式也不一樣。但無論哪種接口，其基本功能和基本結構是相似的。任何接口電路，基本功能有三個：1）作為微機與外設傳遞數(shù)據(jù)的緩沖站，即數(shù)據(jù)緩沖功能。2）準確尋找與微機交換數(shù)據(jù)的外設，即尋址功能。3）正確控制微機與外設間交換數(shù)據(jù)的方向，即輸入／輸出功能。換言之，也就是完成微機的數(shù)據(jù)、地址、控制三總線和外設信號線之間的轉換與連接任務。1.4接口的典型結構與上述三個基本功能相對應，作為接口電路，必須包含以下三種基本邏輯部件：（1）數(shù)據(jù)緩沖寄存器。數(shù)據(jù)緩沖寄存器常被簡稱為數(shù)據(jù)緩存器，甚至緩存器。它分為輸入數(shù)據(jù)緩存器和輸出數(shù)據(jù)緩存器兩種。前者的作用是將外設送來的數(shù)據(jù)暫時存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數(shù)據(jù)。有了數(shù)據(jù)緩存器，就可以在高速工作的CPu與慢速工作的外設之間起協(xié)調、緩沖作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。（2）寄存器地址譯碼罌。用于正確選擇接口電路內部各寄存器，保證一個寄存器唯一地對應一個地址碼，以便處理器正確無誤地與指定外設交換信息，完成規(guī)定的I／0操作。（3）讀／寫控制邏輯。用于產(chǎn)生內部讀／寫控制信號，控制接口中各寄存器的數(shù)據(jù)傳送方向。對一些比較復雜的接口，除基本功能之外，往往還具有其他一些可選的功能，如數(shù)據(jù)變換、中斷管理、狀態(tài)報告和可編程功能等。所以，為了增強接口功能和適應不同I／0同步控制方式的需要，往往還要在上述基本結構的基礎上再引入一些別的邏輯電路，例如常見的有以下四種：（1）控制寄存器。用于存放處理器發(fā)來的控制命令和其他信息，以確定接口電路的工作方式和功能。由于現(xiàn)在的接口芯片大都具有可編程的特點，即可通過編程來選擇或改變其工作方式和功能，這樣，一個接口芯片就相當于具有多種不同的工作方式和功能，使用起來十分靈活、方便?？刂萍拇嫫饕话闶菍懠拇嫫?，其內容只能由處理器寫入，而不能讀出。（2）狀態(tài)寄存器。用于保存外設現(xiàn)行各種狀態(tài)信息。它的內容可以被處理器讀出，從而使處理器了解外設狀況及數(shù)據(jù)傳送過程中正在發(fā)生或最近已經(jīng)發(fā)生的事情，供處理器做出正確的判斷，使它能安全可靠地與接口完成交換數(shù)據(jù)的各種操作。特別當CPIJ以程序查詢方式同外設交換數(shù)據(jù)時，狀態(tài)寄存器更是必不可少的。CPU通過查詢外設的忙／閑、良好／故障、就緒／不就緒等狀態(tài)，才能正確地與之交換信息。一般狀態(tài)寄存器為讀寄存器，其內容只能由CPIJ讀出，而不能寫入。

編輯推薦

《計算機硬件技術及應用基礎 (下冊·微機接口部分)》：名師策劃，名師主理，教改結晶，教材精品。國家精品課程《計算機硬件技術基礎》配套教材。

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