微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是學(xué)習(xí)和掌握微型計(jì)算機(jī)基本組成、工作原理、接口技術(shù)以及匯編程序設(shè)計(jì)的重要課程,也是較難學(xué)習(xí)掌握的課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),能夠使學(xué)生具有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的基本能力。
本書(shū)是在第2版的基礎(chǔ)上,根據(jù)讀者的反饋意見(jiàn)、多年使用的體會(huì)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用需要精心修訂而成的。本書(shū)仍保留第2版的特色,保持了原教材的基本結(jié)構(gòu)和敘述方式,精心推敲了原教材內(nèi)容的細(xì)節(jié),更正了原教材存在的不足,對(duì)原有內(nèi)容進(jìn)行增刪和調(diào)整。例如,在存儲(chǔ)器組織部分增加了數(shù)據(jù)存放方式,更易于后續(xù)理解不同類(lèi)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與訪問(wèn); 在敘述計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253時(shí),參考芯片手冊(cè)說(shuō)明對(duì)計(jì)數(shù)工作過(guò)程進(jìn)行了重新調(diào)整,糾正了國(guó)內(nèi)部分教材存在多年的錯(cuò)誤; 總線技術(shù)更新了當(dāng)前使用的總線標(biāo)準(zhǔn),體現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)總線技術(shù)的新進(jìn)展等。本版教材最重要的修訂是引用了MOOC短視頻,并根據(jù)短視頻調(diào)整了部分章節(jié)的順序。通過(guò)MOOC短視頻的引用豐富了學(xué)習(xí)資源,擴(kuò)展了學(xué)習(xí)空間,使得本書(shū)的特色更加凸顯。
本書(shū)共分為11章,由李云主編。第1章和第6章由李云編寫(xiě),第2章由葛桂萍編寫(xiě),第3章和第4章由曹永忠編寫(xiě),第5章由強(qiáng)繼朋編寫(xiě),第7章由高龍琴編寫(xiě),第8章和第10章由于海東編寫(xiě),第9章由李彬編寫(xiě),第11章由蔣超編寫(xiě),本書(shū)電子課件由強(qiáng)繼朋制作。本書(shū)的第1章和第6章短視頻由李云講解錄制,第2~4章由葛桂萍講解錄制,第5章和第7章由史庭俊講解錄制,第8章和第10章由于海東講解錄制,第9章和第11章由李彬講解錄制。全書(shū)由李云統(tǒng)稿。本教材先后被遴選為江蘇省高等學(xué)校精品教材和 十二五江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)教材,入選揚(yáng)州大學(xué)2022年精品本科教材建設(shè)工程項(xiàng)目,獲得揚(yáng)州大學(xué)信息工程學(xué)院(人工智能學(xué)院)出版基金資助。
由于編者水平有限,時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免有疏漏之處,懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
編者
2023年6月于揚(yáng)州大學(xué)
第2版前言
微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是學(xué)習(xí)和掌握微型計(jì)算機(jī)基本組成、工作原理、接口技術(shù)以及匯編程序設(shè)計(jì)的重要課程。全書(shū)在內(nèi)容的安排上注重系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性,各章前后呼應(yīng),并采用了大量的應(yīng)用實(shí)例,以便于讀者深入了解微型計(jì)算機(jī)的原理、結(jié)構(gòu),以及如何運(yùn)用這些知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)用的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。
本書(shū)是在第1版的基礎(chǔ)上,根據(jù)讀者的反饋意見(jiàn)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用需要精心修訂而成。本教材仍保留第1版的特色,在保持教材的基本結(jié)構(gòu)和敘述方式,對(duì)教材原有內(nèi)容進(jìn)行增刪和組合,對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新編排。譬如把總線周期的概念放在引腳的功能定義之前講述,便于解釋某些引腳功能有效時(shí)刻; 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的主程序與子程序之間傳遞參數(shù)方法的實(shí)例重新設(shè)計(jì),使之更加清晰直觀; 中斷技術(shù)的內(nèi)容重點(diǎn)為8086/8088的中斷,同時(shí)增加中斷向量的設(shè)置方法等,使得教材的重點(diǎn)更加突出; 總線技術(shù)描述了當(dāng)前使用的一些總線標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)根據(jù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)新的發(fā)展和新的接口技術(shù)的應(yīng)用,重點(diǎn)在新用方面進(jìn)行擴(kuò)展,更加凸顯教材的特色。
本書(shū)共分為11章,由李云主編。第1章和第6章由李云編寫(xiě),第2章由葛桂萍編寫(xiě),第3章和第4章由曹永忠編寫(xiě),第5章由管旗編寫(xiě),第7章由高龍琴編寫(xiě),第8章和第10章由于海東編寫(xiě),第9章由李彬編寫(xiě),第11章由周磊編寫(xiě),本書(shū)電子課件由于海東制作。全書(shū)由李云統(tǒng)稿,秦炳熙審稿。本教材先后被遴選為江蘇省高等學(xué)校精品教材和 十二五江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)教材,還得到了揚(yáng)州大學(xué)出版基金的資助。
由于編者水平有限,時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免有疏漏之處,懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正,以便在今后的修訂中不斷改進(jìn)。
編者
2015年5月于揚(yáng)州大學(xué)
第1版前言
由于微型計(jì)算機(jī)具有高可靠性、高運(yùn)算速度、大存儲(chǔ)容量、價(jià)格低、配置靈活、方便等特點(diǎn),因此,其發(fā)展速度很快,應(yīng)用范圍很廣。只有對(duì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件有深刻的認(rèn)識(shí),才能正確地組成實(shí)際的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用課程是學(xué)習(xí)和掌握微型計(jì)算機(jī)基本組成、工作原理、接口技術(shù)以及匯編程序設(shè)計(jì)的重要課程。
本書(shū)以最具代表性的Intel 8086為背景,主要講述了16位微機(jī)的原理及應(yīng)用,同時(shí)兼顧32位微處理器,以反映微型計(jì)算機(jī)的新發(fā)展,幫助讀者自然地向高檔微型計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域過(guò)渡。全書(shū)在內(nèi)容的安排上注重系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性,各章前后呼應(yīng),并采用了大量的應(yīng)用實(shí)例,以便于讀者深入了解微型計(jì)算機(jī)的原理、結(jié)構(gòu),以及如何運(yùn)用這些知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)用的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。
本書(shū)共分為11章,第1章介紹微機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)算基礎(chǔ); 第2章詳細(xì)介紹16位微處理器8086/8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作模式、操作時(shí)序以及存儲(chǔ)器的組織等,并簡(jiǎn)要介紹32位微處理器80386、Pentium; 第3章講述微型計(jì)算機(jī)的指令格式、8086/8088微型計(jì)算機(jī)的尋址方式、指令系統(tǒng),并簡(jiǎn)述32位微機(jī)新增的尋址方式和指令集; 第4章詳細(xì)介紹匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù),并介紹常用的DOS功能調(diào)用; 第5章介紹微型計(jì)算機(jī)中半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的使用方法,特別針對(duì)16位微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行了較為詳盡的講述; 第6章介紹輸入輸出接口技術(shù),講述常用的輸入輸出傳送控制方式,重點(diǎn)講述中斷傳送方式及其中斷接口; 第7章全面地講述并行接口,先介紹簡(jiǎn)單的不可編程并行接口,然后詳細(xì)介紹可編程并行接口8255A,最后作為并行接口的應(yīng)用實(shí)例,介紹常用的簡(jiǎn)單并行輸入輸出設(shè)備鍵盤(pán)和LED顯示器; 第8章介紹串行接口及其相關(guān)技術(shù),并對(duì)BIOS的串行通信功能進(jìn)行了簡(jiǎn)述; 第9章詳細(xì)介紹可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253及其應(yīng)用; 第10章分別介紹模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換和數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換的基本原理,并介紹常用的A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器及其使用方法; 第11章簡(jiǎn)要介紹微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線規(guī)范及其相關(guān)技術(shù)。同時(shí),本書(shū)還配套出版包括例題、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容的微機(jī)原理學(xué)習(xí)與實(shí)踐指導(dǎo)教材,提供和教材配套的課件,從而方便課程的教學(xué)?紤]學(xué)生動(dòng)手能力的提高,配套教材《微機(jī)原理學(xué)習(xí)與實(shí)踐指導(dǎo)》按照單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分層次的思想設(shè)計(jì)了大量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固理論學(xué)習(xí),訓(xùn)練學(xué)生技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
在編寫(xiě)本書(shū)的過(guò)程中,編者參考了大量的文獻(xiàn)資料,吸取眾家之長(zhǎng),并結(jié)合編者多年來(lái)建設(shè)微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用平臺(tái)課程的成果以及微型計(jì)算機(jī)原理課程教學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)全書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行了精心的編排,力求做到內(nèi)容深淺適當(dāng)、通俗易懂; 覆蓋知識(shí)面寬、重點(diǎn)突出; 敘述簡(jiǎn)練、深入淺出; 反映新知識(shí)、側(cè)重實(shí)用等,體現(xiàn)淺、寬、精、新、用的特色。
本書(shū)由李云主編,第1章、第6章和第11章以及第7章的第一節(jié)由李云編寫(xiě),第2章由葛桂萍編寫(xiě),第3章和第4章以及第7章的第2~4節(jié)由曹永忠編寫(xiě),第5章由管旗編寫(xiě),第8章和第10章由于海東編寫(xiě),第9章由李彬編寫(xiě),本書(shū)電子課件由于海東制作。全書(shū)由李云統(tǒng)稿,秦炳熙審稿。在全書(shū)審定中秦炳熙提出了許多寶貴意見(jiàn),在此對(duì)他表示深深的感謝。
由于編者水平有限,時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免有疏漏之處,懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
編者
2009年11月于揚(yáng)州大學(xué)
第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)
1.1微型計(jì)算機(jī)發(fā)展
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)的分類(lèi)及其應(yīng)用
1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成
1.2.1微型計(jì)算機(jī)硬件
1.2.2微型計(jì)算機(jī)軟件
1.2.3微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程
1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)
1.4微型計(jì)算機(jī)中常用數(shù)制和編碼
1.4.1常用數(shù)制及轉(zhuǎn)換
1.4.2數(shù)的表示與運(yùn)算
1.4.3常用編碼
第2章16位和32位微處理器
2.18086/8088 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和寄存器結(jié)構(gòu)
2.1.18086/8088 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.1.28086/8088 CPU的寄存器結(jié)構(gòu)
2.28086/8088 CPU的引腳信號(hào)和功能
2.2.18086最小模式下引腳的功能定義
2.2.28086最大模式下引腳的功能定義
2.2.38088的引腳特性
2.38086/8088系統(tǒng)的工作模式與典型時(shí)序
2.3.18086/8088系統(tǒng)的工作模式
2.3.2指令周期與總線周期
2.3.38086/8088系統(tǒng)的典型時(shí)序
2.48086/8088的存儲(chǔ)器組織
2.4.1小端存放和大端存放
2.4.28086存儲(chǔ)器組織
2.4.38088存儲(chǔ)器組織
2.532位微處理器
2.5.132位微處理器80386
2.5.232位微處理器Pentium
2.5.3多核處理器
第3章16位/32位微處理器指令系統(tǒng)
3.1指令的基本格式
3.1.1指令的構(gòu)成
3.1.28086/8088的指令格式
3.28086/8088的尋址方式
3.38086/8088的指令系統(tǒng)
3.3.1數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令
3.3.2算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令
3.3.3邏輯運(yùn)算與移位類(lèi)指令
3.3.4串操作類(lèi)指令
3.3.5控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令
3.3.6處理器控制類(lèi)指令
3.480386的尋址方式和指令系統(tǒng)
3.4.180386的尋址方式
3.4.280386的指令系統(tǒng)
3.5Pentium新增加的指令
第4章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
4.1匯編語(yǔ)言概述
4.2匯編語(yǔ)言源程序格式
4.2.1匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式
4.2.2偽指令
4.2.3匯編語(yǔ)言源程序的結(jié)構(gòu)
4.3匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)概述
4.3.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟
4.3.2順序結(jié)構(gòu)
4.3.3分支結(jié)構(gòu)
4.3.4循環(huán)結(jié)構(gòu)
4.3.5子程序結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能調(diào)用
4.4.1系統(tǒng)功能調(diào)用的方法
4.4.2DOS功能調(diào)用
4.4.3BIOS功能調(diào)用
第5章存儲(chǔ)器
5.1存儲(chǔ)器概述
5.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)
5.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)
5.1.3典型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片
5.1.4存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)
5.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片結(jié)構(gòu)及使用
5.2.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)
5.2.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片的使用
5.316位/32位系統(tǒng)的存儲(chǔ)器接口
5.4存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展
5.4.1位擴(kuò)展
5.4.2字?jǐn)U展
5.4.3字位擴(kuò)展
5.4.4存儲(chǔ)器芯片與8086 CPU的連接舉例
第6章輸入輸出與中斷
6.1輸入輸出接口概述
6.1.1輸入輸出接口的功能
6.1.2CPU與輸入輸出接口之間的信息
6.1.3輸入輸出端口的編址方式
6.2CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式
6.2.1無(wú)條件傳送方式
6.2.2查詢(xún)傳送方式
6.2.3中斷傳送方式
6.2.4DMA方式
6.3中斷技術(shù)
6.3.1中斷概述
6.3.2中斷的處理過(guò)程
6.3.38086/8088的中斷
6.3.4中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)
6.4中斷控制器8259A
6.4.18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳
6.4.28259A的工作方式
6.4.38259A的編程
6.4.48259A的應(yīng)用舉例
第7章并行接口
7.1簡(jiǎn)單并行接口
7.1.1簡(jiǎn)單并行接口的種類(lèi)
7.1.2簡(jiǎn)單并行接口的應(yīng)用
7.2可編程并行接口8255A
7.2.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳特性
7.2.28255A的控制字
7.2.38255A的工作方式
7.2.48255A的編程及應(yīng)用
7.3鍵盤(pán)接口
7.3.1鍵盤(pán)的工作原理
7.3.2鍵的識(shí)別
7.4LED顯示器接口
7.4.1LED顯示器的工作原理
7.4.2靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示
7.5LCD接口
7.5.1LCD的分類(lèi)
7.5.2AMPIRE12864 LCD接口及編程
第8章串行接口
8.1串行接口概述
8.1.1串行通信的基本概念
8.1.2串行數(shù)據(jù)傳輸方式
8.1.3串行通信的類(lèi)型
8.1.4串行接口和串行接口標(biāo)準(zhǔn)
8.2可編程串行接口8251A
8.2.18251A的基本工作原理
8.2.28251A的引腳和外部連接
8.2.38251A的編程
8.38251A的應(yīng)用
第9章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器
9.1計(jì)數(shù)器/定時(shí)器概述
9.2可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253
9.2.18253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳特性
9.2.28253的控制字
9.2.38253的工作方式
9.2.48253的編程
9.38253的應(yīng)用
第10章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換
10.1數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換概述
10.2D/A轉(zhuǎn)換器
10.2.1D/A轉(zhuǎn)換器原理
10.2.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)
10.2.3DAC0832及接口電路
10.2.4DAC1210及接口電路
10.3A/D轉(zhuǎn)換器
10.3.1A/D轉(zhuǎn)換器原理
10.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)
10.3.38位A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809及接口電路
10.3.412位A/D轉(zhuǎn)換器芯片AD574A及接口電路
第11章總線技術(shù)
11.1總線概述
11.1.1總線規(guī)范
11.1.2總線分類(lèi)與指標(biāo)
11.1.3總線傳輸方式
11.2系統(tǒng)總線
11.2.1ISA總線
11.2.2PCI總線
11.2.3AGP總線
11.2.4PCIE總線
11.2.5總線芯片組
11.3通信總線
11.3.1USB總線
11.3.2IEEE 1394總線
11.3.3CAN總線
11.3.4其他總線
附錄AASCII編碼表
附錄BDOS功能調(diào)用表
附錄CBIOS中斷簡(jiǎn)要列表
參考文獻(xiàn)