《高等学校应用型特色规划教材:微机原理与接口技术实用教程(第2版)》共分10章,系统、全面地介绍了微型计算机的基本原理及其应用技术,具体内容包括微型计算机概述、微处理器、80X86的寻址方式及指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入/输出接口、中断系统、可编程接口芯片、模拟接口和总线。
《高等学校应用型特色规划教材:微机原理与接口技术实用教程(第2版)》以基础理论—举例—实训为主线组织编写,大部分章节都设置了“小型案例实训”,以便于读者掌握各章的重点及提高实际应用和分析能力。本书结构清晰、易教易学、实例丰富、可操作性强、学以致用、注重能力,对易混淆和实用性强的内容进行了重点提示和讲解。本书既可作为普通高等院校相关课程的教材,也可作为各类工程技术人员和其他自学者的参考教程。
《高等学校应用型特色规划教材:微机原理与接口技术实用教程(第2版)》依据高校教学大纲组织内容,同时覆盖最新版本的所有知识点。 将实例和小型案例实训贯穿基础理论讲解之中,将实际经验融入基本理论之中。 配有丰富的免费教学资源:电子教学课件、实训实验资源包,实用性强。
为适应高等院校人才培养迅速发展的趋势,本着厚基础、重能力、求创新的总体思想,着眼于国家发展和培养综合能力人才的需要,着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力。清华大学出版社出版了《高等学校应用型特色规划教材》系列丛书,并使其成为切合当前教育改革需要的高质量的优秀教材。本书是该系列教材之一。本书第2版对第1版的一些不当之处进行了修订,在第1版基础上,伴随着计算机技术的发展,在第1章关于微型计算机及CPU的发展方面增加了一些新知识;在第4章汇编语言程序设计中增加了汇编语言与C语言的混合编程;在第5章存储器中增加了一些新的存储器知识;在第8章可编程接口芯片和第9章模拟接口中,增加了各个芯片的典型应用实例。本书大部分章节补充了更多实例,覆盖面更广,使学生更容易掌握。
1.关于微机原理与接口技术
“微机原理与接口技术”是理工科院校相关专业一门重要的专业基础课。本书围绕微型计算机系统的各个组成部分,相继介绍了微处理器、80X86的寻址方式及指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入/输出接口、中断系统、可编程接口芯片、模拟接口和总线。本书内容丰富、论述清晰,包含了大量的例子,易学易懂。
2.本书阅读指南
本书由全局到局部,系统、全面地介绍了微型计算机的基本原理和应用技术。全书共分10章,具体内容如下。
第1章主要介绍计算机、微型计算机、微处理器的发展历程,微型计算机的组成、特点、分类、技术指标、应用领域,微型计算机系统的组成、功能、工作过程,计算机中的数据表示及编码。
第2章主要介绍8086微处理器的内部结构、编程结构、引脚及功能,8086/8088的编程结构以及存储器组织,80286、80386、80486及Pentium系列微处理器的主要特点。
第3章主要介绍80X86系统的各种寻址方式、80X86的指令系统构成及各类指令的功能和用法。
第4章主要介绍汇编语言的基本语法规则,汇编语言中常用的伪指令和DOS功能调用,顺序、分支、循环和子程序设计的基本方法。
第5章主要介绍存储器的基本知识,RAM、传统RAM、现代RAM、ROM的基本结构及典型应用,内存接口技术,外存有关的知识。
第6章主要介绍I/O接口基本知识,I/O端口及其编址方式,CPU与I/O接口之间的数据交换方式,输入/输出接口芯片。
第7章主要介绍中断的概念、8086/8088中断系统、中断控制器8259A及其相关应用。
第8章主要介绍接口芯片与CPU及外设的连接,并行接口芯片8255A、定时器/计数器芯片8253、串行接口芯片8251的组成、结构、功能和应用。
第9章主要介绍D/A转换的技术指标、工作原理,DAC0832芯片及接口,A/D转换的技术指标、工作原理,ADC0809芯片、AD574芯片及接口。
第10章主要介绍总线的概念、分类、通信方式,计算机系统总线和常用外总线。
3.本书特色与优点
(1)结构清晰,知识完整。内容翔实、系统性强,依据高校教学大纲组织内容,同时覆盖最新知识点,并将实际经验融入基本理论之中。
(2)学以致用,注重能力。以基础理论—举例—案例分析为主线编写,大部分章节都设置了“小型案例分析”,以便于读者掌握本章的重点及提高实际应用能力。
(3)示例丰富,实用性强。示例众多,步骤明确,讲解细致,突出实用性。
4.本书读者定位
本书既可作为普通高等院校相关课程的教材,也可作为各类工程技术人员和其他自学者的参考教程。
第2版由上海大学自动化系杨帮华副教授、马世伟教授、刘廷章教授、汪西川副教授编著。在本书第2版撰写中,汪西川、苗中华、高守玮、周维民参与了许多修改工作。
本书的编写得到了上海芯敏微系统技术有限公司资深工程师张永怀博士、上海电机学院吴婷博士的大力支持和帮助,另外,研究生袁玲、陈辉、丁丽娜、宋适、杨晓、张艺也为本书的成稿做了大量的工作,在此一并表示衷心的感谢。
限于作者水平,书中难免存在不当之处,恳请广大读者批评指正。任何批评和建议请发至:Book21Press@126.com。
编 者
第1章 微型计算机概述
1.1 计算机的发展概况
1.1.1 计算机的发展历程
1.1.2 微型计算机的发展历程
1.2 微处理器
1.2.1 发展简介
1.2.2 CPU的组成与功能
1.2.3 主要性能指标
1.3 微型计算机
1.3.1 组成
1.3.2 特点
1.3.3 微型计算机的分类
1.3.4 计算机的主要技术指标
1.3.5 应用
1.4 微型计算机系统
1.4.1 组成
1.4.2 工作过程
1.5 计算机中的数据表示及编码
1.5.1 常用数制
1.5.2 数制之间的相互转换
1.5.3 常用码制
1.5.4 定点数与浮点数
1.5.5 BCD码
1.5.6 ASCII码
1.6 小型案例实训
1.7 小结
1.8 习题
第2章 微处理器
2.1 8086/8088微处理器
2.1.1 简介
2.1.2 内部结构
2.1.3 编程结构
2.1.4 引脚及功能
2.1.5 存储器组织
2.1.6 输入/输出(I/O)组织
2.1.7 系统配置
2.1.8 基本时序
2.2 80X86微处理器
2.2.1 基本结构
2.2.2 编程结构
2.2.3 引脚功能
2.2.4 基本时序
2.3 小型案例实训
2.4 小结
2.5 习题
第3章 80X86的寻址方式及指令系统
3.1 寻址方式
3.1.1 立即寻址
3.1.2 寄存器寻址
3.1.3 存储器寻址
3.1.4 端口寻址
3.1.5 其他寻址方式
3.1.6 80386微处理器的寻址方式简介
3.2 指令系统
3.2.1 数据传送指令
3.2.2 算术运算指令
3.2.3 位操作指令
3.2.4 串操作指令与重复前缀
3.2.5 控制转移指令
3.2.6 标志处理和CPU控制类指令
3.2.7 80386以上微处理器的指令系统
3.3 小型案例实训
3.4 小结
3.5 习题
第4章 汇编语言程序设计
4.1 汇编语言的基本语法
4.1.1 语句格式
4.1.2 语句类型与结构
4.1.3 汇编语言中的表达式
4.1.4 汇编语言中的运算符
4.2 伪指令
4.2.1 符号定义伪指令
4.2.2 变量定义伪指令
4.2.3 段定义伪指令
4.2.4 过程定义伪指令
4.2.5 模块定义与通信伪指令
4.3 宏指令和条件汇编
4.3.1 宏指令
4.3.2 条件汇编
4.4 DOS功能调用和-BIOS中断调用简介
4.4.1 DOS功能调用
4.4.2 ROMBIOS中断调用简介
4.5 汇编语言程序设计方法
4.5.1 设计步骤
4.5.2 顺序程序设计
4.5.3 分支程序设计
4.5.4 循环程序设计
4.5.5 子程序设计
4.6 汇编语言与C语言的混合编程
4.6.1 相关约定
4.6.2 C语言调用汇编程序
4.6.3 汇编语言调用C函数
4.6.4 编译连接
4.7 汇编语言上机及调试过程
4.7.1 汇编过程简介
4.7.2 DEBUG调试
4.8 小型案例实训
4.9 小结
4.10 习题
第5章 存储器
5.1 概述
5.1.1 内存基本结构与数据组织
5.1.2 内存主要技术指标
5.1.3 存储器的层次结构及分类
5.2 随机读写存储器(RAM)
5.2.1 静态RAM(SRAM)
5.2.2 动态RAM(DRAM)
5.3 现代RAM
5.3.1 扩展数据输出动态随机访问存储器
5.3.2 同步动态随机访问存储器
5.3.3 双倍数据速率同步内存
5.3.4 突发存取的高速动态随机存储器
5.4 只读存储器(ROM)
5.4.1 掩膜式ROM
5.4.2 可编程ROM(PROM)
5.4.3 可擦写PROM(EPROM)
5.4.4 电擦写PROM(E2PROM)
5.4.5 闪存(F1ashROM)
5.4.6 典型ROM芯片(2764)
5.5 内存接口技术
5.5.1 内存芯片与CPU连接的基本方法
5.5.2 片选的地址译码电路
5.5.3 片选控制译码方法
5.6 微机内存空间的形成
5.6.1 8位微机内存空间的形成
5.6.2 16位微机内存空间的形成
5.7 外存储器简介
5.7.1 软磁盘
5.7.2 硬磁盘
5.7.3 光盘
5.8 小型案例实训
5.9 小结
5.10 习题
第6章 输入,输出接口
6.1 110接口概述
6.1.1 110接口的基本功能
……
第7章 中断系统
第8章 可编程接口芯片
第9章 模拟接口
第10章 总线
附录A ASCII码表
附录B 8086/8088的DOS功能调用一览表(INT 21H)
附录C 8086/8088的指令格式及功能表
附录D BIOS中断调用
附录E 各章习题参考答案
2)高速缓存部件
在32位微处理器和微型机中,为了加快运算速度,普遍在CPU与常规主存储器之间增设了一级或两级高速小容量存储器,称为高速缓冲存储器(Cache)。高速缓冲存储器的存取速度比主存要快一个数量级,大体与CPU的处理速度相当。有了它以后,CPU在对一条指令或一个操作数寻址时,首先要看其是否在高速缓存器中。若在,就立即存取;否则,就要作一常规的存储器访问,同时根据“程序局部性或存取局部性”原理,将所访问相邻指令及相邻数据块复制到高速缓存器中。当指令或操作数在高速缓存器中时,称为“命中”,否则称为“未命中”。
由于程序中相关数据块一般都按顺序存放,并且大都存在相邻的存储单元中,因此,CPU对存储器的访问大都是在相邻的单元中进行。一般说来,CPU对高速缓存器存取的命中率可在90%以上,甚至高达99%。这个片内Cache既可存放数据,又可存放指令,加快了微处理器访问主存的速度,并减轻了系统总线的负载。
3)指令预取部件
指令预取部件负责从高速缓存中取出指令并放入指令队列,使微处理器的其他部件无需等待即可从队列中取出指令进行处理。当系统总线空闲时,指令预取部件就从高速缓存中取出下几条将要执行的指令,并依次存放在指令预取部件的队列缓冲区内,直到装满为止。该缓冲区容量为32B。当预取队列的一条指令被指令译码器取走后,队列指针便改变到下一条指令的位置。一旦队列有空字节单元产生,指令预取部件将在取得总线部件的控制权后,再次从高速缓存中取出指令去装满队列。
4)指令译码部件
指令译码部件负责从指令预取队列中取出指令进行译码,并转换成指令的微码入口地址和指令寻址信息,存放在译码器的队列中,直到控制器部件把它们取走为止。译码器队列可同时存放三条指令的译码信息。当指令的译码信息从译码器队列取出后,微码地址送控制器,而寻址信息送存储器管理部件。
……