微機(jī)原理

前言

"微機(jī)原理"是高等學(xué)校理工科大學(xué)生一門(mén)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是理工科大學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及常用接口技術(shù)的入門(mén)課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，建立微機(jī)系統(tǒng)整機(jī)概念，具備利用微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟、硬件開(kāi)發(fā)的初步能力。學(xué)習(xí)本課程對(duì)于掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本概念和技術(shù)，以及學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)計(jì)算機(jī)課程（如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等）均具有重要的意義。本書(shū)是該課程使用的基本教材。本書(shū)以80x86／Pcntium系列微型計(jì)算機(jī)為背景機(jī)，全面、系統(tǒng)地介紹了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及典型接口技術(shù)。全書(shū)共分17章，從內(nèi)容上可劃分為四個(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1、2、3、7、13、15章）；②指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第4、5、6章）；③I／O接口技術(shù)（第8、9、10、11、12、14章）；④高性能微處理器及相關(guān)技術(shù)（第16、17章）。學(xué)習(xí)本書(shū)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)。本書(shū)可供60－70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，本書(shū)最后給出了部分習(xí)題的參考答案。另外，鑒于"微機(jī)原理"課程是技術(shù)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此在教學(xué)中應(yīng)安排相應(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，安排適當(dāng)?shù)慕涌趯?shí)驗(yàn)及匯編程序上機(jī)內(nèi)容。對(duì)于尚不具備專(zhuān)門(mén)的微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)設(shè)備的教學(xué)環(huán)境，教師可結(jié)合PC機(jī)上已配備的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)及顯示器等基本I／O設(shè)備，組織相應(yīng)的接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如鍵盤(pán)輸入、顯示器輸出編程。鼠標(biāo)器編程等，從而培養(yǎng)學(xué)生的I／O接口編程能力。關(guān)于這方面的內(nèi)容，請(qǐng)參見(jiàn)第6章的介紹。本書(shū)是在作者近年承擔(dān)北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系本科生、北京大學(xué)理科實(shí)驗(yàn)班教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的，并參考和吸收了國(guó)外較新的同類(lèi)教科書(shū)及國(guó)內(nèi)兄弟院校優(yōu)秀教材的有關(guān)內(nèi)容。在此，特向有關(guān)作者一并致謝。在本書(shū)的編寫(xiě)和出版過(guò)程中，承蒙北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院及北京交通大學(xué)出版社、清華大學(xué)出版社領(lǐng)導(dǎo)的熱情支持和指導(dǎo)，責(zé)任編輯譚文芳老師為此付出了艱辛和智慧，在此謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝。由于編者的水平所限，書(shū)中一定存在不少差錯(cuò)和疏漏，誠(chéng)請(qǐng)廣大讀者及專(zhuān)家批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)全面、系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理和典型接口技術(shù)。主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)的組成與結(jié)構(gòu)，微處理器結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)器及其接口，輸入/輸出及DMA技術(shù)，中斷系統(tǒng)，串并行通信及其接口電路，模擬接口，總線(xiàn)技術(shù)，80x86/Pentium保護(hù)模式的軟件體系結(jié)構(gòu)，高性能微處理器及其相關(guān)技術(shù)等。    本書(shū)內(nèi)容精練，層次清楚，實(shí)用性強(qiáng)；在注重講解基本概念的同時(shí)，也十分注意反映微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的新知識(shí)、新技術(shù)。本書(shū)可作普通高校理工科各專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，也可作為自學(xué)考試和成人教育以及各類(lèi)職業(yè)學(xué)校的教材。

作者簡(jiǎn)介

王克義，1970年本科畢業(yè)于北京大學(xué)，畢業(yè)后留校任教至今，現(xiàn)為北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與科研工作。曾于1992-1993年在美國(guó)喬治·華盛頓大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與電子工程系進(jìn)修（訪問(wèn)學(xué)者）；參加多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，榮獲北京大學(xué)

書(shū)籍目錄

第1章　數(shù)制和編碼  1.1　進(jìn)位計(jì)數(shù)制    1.1.1　進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其基數(shù)和權(quán)    1.1.2　計(jì)算機(jī)中常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制  1.2　不同進(jìn)位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換    1.2.1　二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)    1.2.2　十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)    1.2.3　任意兩種進(jìn)位制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換  1.3　二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算    1.3.1　二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算    1.3.2　二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算  1.4　數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法    1.4.1　機(jī)器數(shù)與真值    1.4.2　三種常見(jiàn)的機(jī)器數(shù)形式    1.4.3　數(shù)的定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示    1.4.4　二一十進(jìn)制編碼    1.4.5　二進(jìn)制信息的計(jì)量單位  1.5　字符編碼  習(xí)題1第2章　計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程  2.1　計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)    2.1.1　馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)    2.1.2　計(jì)算機(jī)的基本組成框圖及功能部件簡(jiǎn)介    2.2　計(jì)算機(jī)的工作流程    2.2.1　指令與程序    2.2.2　計(jì)算機(jī)的基本工作流程  2.3　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成    2.3.1　硬件與軟件    2.3.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成    2.4　微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展    2.4.1  世界上第一個(gè)微處理器和微型計(jì)算機(jī)的誕生    2.4.2　微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段  2.5　微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)及主要技術(shù)指標(biāo)    2.5.1　微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)    2.5.2　微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)  2.6　微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成    2.6.1　微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)    2.6.2　微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成  2.7　PC機(jī)操作系統(tǒng)  習(xí)題2第3章　微處理器的編程結(jié)構(gòu)  3.1　微處理器的工作模式    3.1.1　實(shí)模式      3.1.2　保護(hù)模式    3.1.3　虛擬8086模式    3.1.4　三種工作模式的轉(zhuǎn)換  3.2　微處理器的編程結(jié)構(gòu)    3.2.1　程序可見(jiàn)寄存器    3.2.2　80x86/Pentium處理器的寄存器模型  3.3　實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址    3.3.1　實(shí)模式下的存儲(chǔ)器地址空間    3.3.2　存儲(chǔ)器分段技術(shù)    3.3.3　實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址    3.3.4　堆棧  3.4　實(shí)模式I/O地址空間  習(xí)題3第4章　尋址方式與指令系統(tǒng)  4.1  尋址方式    4.1.1　數(shù)據(jù)尋址方式    4.1.2　轉(zhuǎn)移地址尋址方式  4.2　指令編碼    4.2.1　指令編碼格式    4.2.2　指令編碼舉例  4.3　8086指令系統(tǒng)    4.3.1　數(shù)據(jù)傳送指令    4.3.2　算術(shù)運(yùn)算指令    4.3.3　邏輯運(yùn)算與移位指令    4.3.4　串操作指令    4.3.5　轉(zhuǎn)移指令    4.3.6　處理器控制指令　……第5章　匯編語(yǔ)言的基本語(yǔ)法第6章　匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用第7章　微處理器的內(nèi)部組成及外部功能特性第8章　I/O接口第9章　中斷系統(tǒng)第10章　并行通信及其接口電路第11章　串行通信及其接口電路第12章　計(jì)數(shù)/定時(shí)技術(shù)第13章　存儲(chǔ)器及其接口第14章　模擬接口第15章　總線(xiàn)技術(shù)第16章　80x86/Pentium保護(hù)模式的軟件體系結(jié)構(gòu)第17章　高性能微處理器的先進(jìn)技術(shù)及典型結(jié)構(gòu)附錄部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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《微機(jī)原理:結(jié)構(gòu)、編程與接口》的原理與技術(shù)的完美結(jié)合，教學(xué)與科研的最新成果，語(yǔ)言精煉，實(shí)例豐富，可操作性強(qiáng)，實(shí)用性突出。

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