《微型计算机原理及接口技术/中国机械工程学科教程配套系列教材》以Intel8088/8086微处理器为主,兼顾80x86/Pentium微处理器,全面介绍微机基础知识、微处理器结构及微机系统、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入输出接口技术、总线技术及总线标准、模拟通道I/O接口技术等。各章重点内容标示清楚,针对的学习目标明确,重要术语和概念以中英对照形式给出,有利于学习中快速准确把握知识点。全书内容深入浅出、通俗易懂,并附有大量的例题和习题。
《微型计算机原理及接口技术/中国机械工程学科教程配套系列教材》不仅适合作为非电类非计算机专业本科生的教材,也是一本具有较强参考价值的微型计算机应用基础书籍。本书还可作为高等院校其他专业的教材或参考书,或作为从事微型计算机工作的工程技术人员的自学或参考用书。
本书以16位微处理器和微型计算机系统为主,介绍微机系统的组成、工作原理、指令系统、汇编语言程序设计,以及总线、输入输出接口技术等。作者在编写过程中参考了当前国内外相关文献资料,并结合多年来的微型计算机原理及接口技术教学和实践经验,精心组织编写而成。
修订中对原版的疏漏进行了补拙和修正,同时结合教材在双语教学和实验教学使用中发现的问题,对内容进行了补充和完善,特别增加了总线技术和模拟通道接口技术的内容。
全书共12章,内容安排上注重系统性、实用性和先进性,以16位微处理器Intel 8088/8086和IBM PC/XT微型计算机为主,扩展介绍32位和高档微处理器和微机系统,先基础后深入,先系统后具体,着眼于原理理解、应用方法阐述微型计算机系统及接口应用技术。第1章介绍微型计算机的一般概念、体系结构、发展历程及数制等基础知识;第2章重点介绍Intel 8088/8086微处理器的寄存器结构、功能单元和对存储器的组织,以及微型计算机系统程序存储、执行等工作过程;第3章和第4章以Intel 8088/8086为主介绍寻址方式、指令系统和汇编语言程序设计方法;第5章对IBM PC微型计算机的总线、系统工作模式、操作时序进行介绍;第6~8章论述输入输出接口技术及中断系统,重点分析定时器/计数器8253、通用并行接口8255A、中断控制器8259A、DMA控制器8237A等接口部件的原理和应用方法;第9章介绍存储器的原理和微机系统对存储器系统的组织与使用分配;第10章介绍串行通信及其接口技术,第11章介绍微机系统中的总线配置结构、总线技术和常用总线标准; 第12章介绍基于微机的测控系统必备的模拟通道I/O接口技术。
本书在规划编写中体现了如下一些基本原则和特点:
(1) 面向工程型与应用型学科专业,强调微型计算机在机械工程学科领域的应用。本书内容坚持基本理论适度,反映基本理论和原理的综合应用,强调实践和应用环节。随着微型计算机技术的不断发展和应用的普及深入,微型计算机原理及应用、微机接口技术教材所涉及的内容已经从8位机、16位机,发展到了32位机和高档微机。但在工程控制领域,16位微处理器应用仍然占很大比例,因此在教学内容和实践环节安排中仍然以16位微处理器为主。微机原理及应用这门课程系统性和逻辑性很强,知识点相互关联,一些学生学习起来比较困难,需要进行大量的练习实践,从而逐步掌握相关的内容、应用方法和技术。
(2) 结合双语教学需求,促进教学发展。微处理器的指令系统和外部总线是学习汇编语言编程和接口技术的基础,而这些内容中包含了大量的英文缩写,因此结合英语表达方式的基本术语、主要概念的介绍将会增强对本课程的理解。在每一章的开始部分增加了英文表述的主要内容,便于学生结合英文教材对应学习和查阅。
(3) 为了适应教学需求,针对学生在学习中常见的问题和疑惑,收集并精选了大量的例题、习题附于各章内容中,使学生对课程相关内容有深入明确的认识和理解。并通过综合实验,提高学生应用微机软硬件解决实际问题的能力。
本书第1、2、8、9、10、11、12章及附录由聂伟荣编写,第3、4、7章由王芳编写,第5、6章由江小华编写,全书由聂伟荣统稿。本书在编写与出版过程中,得到了清华大学出版社、南京理工大学机械工程学院的具体指导与帮助,在此表示衷心感谢。由于笔者水平有限,书中难免有错误和不妥之处,敬请读者批评指正。
作者
2014年3月
第1章 微机基础
1.1微机发展概述
1.1.1电子数字计算机的发展进程
1.1.2微机的发展进程
1.1.3计算机的发展趋势
1.1.4计算机的应用领域
1.2计算机基本结构和微机结构
1.2.1计算机的基本结构
1.2.2计算机的工作过程
1.2.3微机结构
1.2.4CPU的发展简史
1.3微机中的基本概念和术语
1.3.1微机的一些基本概念
1.3.2微机中一些重要术语
1.4微机中数的表示和编码 第1章 微机基础
1.1微机发展概述
1.1.1电子数字计算机的发展进程
1.1.2微机的发展进程
1.1.3计算机的发展趋势
1.1.4计算机的应用领域
1.2计算机基本结构和微机结构
1.2.1计算机的基本结构
1.2.2计算机的工作过程
1.2.3微机结构
1.2.4CPU的发展简史
1.3微机中的基本概念和术语
1.3.1微机的一些基本概念
1.3.2微机中一些重要术语
1.4微机中数的表示和编码
1.4.1进位计数制
1.4.2数制之间的相互转换
1.4.3带符号数的表示及运算
1.4.4定点数与浮点数
1.4.5计算机中常用的编码
思考题
练习题
第2章 微机系统和Intel 8088/8086微处理器
2.1微机系统组成和工作原理
2.1.1微机系统组成
2.1.2微机的硬件系统
2.1.3微机的软件系统
2.1.4程序设计语言
2.2初级微机工作过程
2.2.1初级微机结构
2.2.2微机指令执行的基本过程
2.3Intel 8088/8086微处理器
2.3.18088/8086微处理器总线结构
2.3.28088/8086微处理器内部寄存器结构
2.3.38088/8086微处理器对存储器的组织
2.48088/8086微处理器功能结构
2.5IBM PC系列微机系统
2.5.1硬件基本组成
2.5.2主板的构成
2.5.3存储空间的分配
2.5.4I/O空间的分配
思考题
练习题
第3章 8088/8086指令系统
3.1指令和指令系统
3.1.1指令和指令系统的概念
3.1.2指令的构成
3.1.3操作数的类型
3.280x86的寻址方式
3.38088/8086指令系统
3.3.1数据传送类指令
3.3.2算术运算类指令
3.3.3逻辑运算和移位类指令
3.3.4控制转移类指令
3.3.5串操作指令
3.3.6处理器控制指令
3.4指令系统的发展
思考题
练习题
第4章 汇编语言程序设计
4.1汇编语言源程序、汇编程序
4.1.1汇编语言源程序、汇编程序的概念
4.1.2汇编与连接
4.1.3可执行程序的结构
4.2汇编语言源程序的结构和语句
4.2.1汇编语言源程序的结构
4.2.2汇编语言源程序的语句格式
4.2.3汇编语言源程序的段定义
4.2.4汇编语言源程序的过程定义
4.2.5汇编语言源程序的段寻址
4.2.6标准程序前奏
4.2.7汇编语言源程序结束语句
4.3数据定义
4.3.1常量、变量和标号
4.3.2数据定义伪指令
4.3.3等值伪指令
4.4汇编语言源程序运算符
4.4.1算术运算符
4.4.2逻辑运算符
4.4.3关系运算符
4.4.4值返回运算符
4.4.5属性运算符
4.5基本结构程序设计
4.5.1顺序结构程序设计
4.5.2分支结构程序设计
4.5.3循环结构程序设计
4.5.4子程序设计
4.6操作系统资源的使用
4.6.1字符输入输出功能调用
4.6.2磁盘文件管理DOS功能调用
4.6.3结束用户程序返回DOS的方法
思考题
练习题
第5章 PC的总线结构和时序
5.1概述
5.1.1时序的基本概念
5.1.2微机系统总线结构
5.1.3总线性能指标
5.2IBM PC微机系统
5.2.1IBM PC/XT的CPU子系统
5.2.2最小工作模式的系统构成
5.2.3最大工作模式系统构成
5.38088/8086 CPU的典型时序
5.3.1存储器及I/O读写总线操作
5.3.2中断响应总线周期操作
5.3.3总线保持或总线请求/允许操作
5.3.4系统的复位和启动操作
5.3.5暂停操作
思考题
练习题
第6章 输入输出接口技术
6.1接口技术的基本概念
6.2输入输出传送方式
6.2.1无条件传送方式
6.2.2查询传送方式
6.2.3中断传送方式
6.2.4直接存储器存取方式(DMA)
6.3I/O端口读写技术
6.3.1IBM PC/XT/AT的I/O端口地址分配
6.3.2端口地址译码
6.4可编程定时器/计数器芯片8253
6.4.18253的功能和结构
6.4.28253的控制字
6.4.38253的工作方式和操作时序
6.4.48253的接口方法及应用
6.5可编程并行输入输出接口芯片8255A
6.5.18255A的引脚定义及内部结构
6.5.28255A的控制字与状态字
6.5.38255A的工作方式和工作时序
6.5.48255A的应用
思考题
练习题
第7章 中断技术
7.1中断的基本原理
7.1.1中断的基本概念
7.1.2中断识别和优先级管理
7.28088/8086的中断系统
7.2.18088/8086的中断系统结构
7.2.28088/8086的中断类型
7.2.3中断服务程序的结构及装载
7.38259A中断控制器
7.3.18259A的外部特性和内部结构
7.3.28259A的编程
7.3.38259A的综合应用实例
思考题
练习题
第8章 直接存储器存取(DMA)技术
8.1DMA接口技术概述
8.1.1DMA传送方式的特点
8.1.2DMA控制器
8.1.3DMA控制器的工作方式
8.1.4DMA工作过程
8.2可编程DMA控制器8237A
8.2.18237A的主要性能
8.2.28237A的编程结构及引脚
8.2.38237A的工作方式
8.2.48237A的编程
8.3IBM PC/XT/AT的DMA结构
8.3.1IBM PC/XT中的DMA控制逻辑
8.3.2IBM PC/AT中的DMA结构
8.4DMA接口电路
8.4.1DMA写传输接口电路
8.4.2DMA读传输接口电路
思考题
练习题
第9章 存储器技术
9.1存储器的分类及特点
9.1.1存储器的分类
9.1.2半导体存储器的分类
9.1.3存储器的性能指标
9.1.4微机存储系统的层次结构
9.2随机存取存储器典型结构及芯片
9.2.1半导体存储芯片的结构
9.2.2静态RAM(SRAM)
9.2.3动态RAM(DRAM)
9.3只读存储器典型结构及芯片
9.3.1掩膜ROM
9.3.2可擦可编程只读存储器(EPROM)
9.3.3电可擦可编程只读存储器(EEPROM)
9.3.4闪存(Flash)
9.4存储器接口技术
9.4.1存储器与CPU连接时应考虑的问题
9.4.2存储器接口中的片选控制
9.4.3存储器扩展
9.5存储器接口分析与设计举例
9.6PC中的存储器
9.6.1内存条
9.6.2PC/XT中的内存空间分配
9.6.3PC中的存储器管理
思考题
练习题
第10章 串行通信接口技术
10.1串行通信
10.1.1串行通信与并行通信
10.1.2串行通信技术的常用术语和基本概念
10.2常用串行通信接口标准
10.2.1RS?232C接口标准
10.2.2RS?449、RS?423A、RS?422A
10.2.3RS?485
10.2.420mA电流环串行接口
10.2.5USB 总线
10.2.6IEEE 1394 总线
10.3串行接口的基本结构与功能
10.3.1串行异步接口的基本结构与功能
10.3.2串行同步接口的基本结构与功能
10.4可编程串行通信接口芯片8251A
10.4.18251A的基本功能和特性
10.4.28251A的引脚
10.4.38251A的结构与工作原理
10.4.48251A的控制字及编程
10.4.58251A应用举例
思考题
练习题
第11章 总线技术及总线标准
11.1总线与总线技术
11.1.1总线
11.1.2总线分类
11.1.3总线操作及传送控制
11.1.4总线仲裁控制
11.1.5总线定时控制
11.1.6总线规范
11.1.7总线的主要性能指标
11.1.8总线配置结构
11.2ISA总线和EISA总线
11.2.1ISA总线
11.2.2EISA总线
11.3PCI总线
11.3.1PCI总线扮演的角色
11.3.2PCI局部总线的特征
11.3.3即插即用
11.3.4PCI标准化
11.3.5PCI的多路复用技术
11.3.6PCI总线配置的存储器
11.3.7PCI性能
11.3.8PCI与PCI桥
11.3.9PCI总线操作
思考题
练习题
第12章 模拟通道I/O接口技术
12.1概述
12.2A/D及D/A转换电路基础
12.2.1运算放大器应用
12.2.2电压比较器应用
12.3数/模转换器(DAC)
12.3.1数/模转换的基本原理
12.3.2DAC的主要技术参数
12.3.3DAC器件和DAC与微机系统的连接
12.4模/数转换器(ADC)
12.4.1模/数转换的主要原理
12.4.2ADC的主要技术参数
12.4.3ADC芯片应用接口技术
12.4.4典型ADC芯片
思考题
练习题
附录A 汇编语言的开发方法
A.1源程序的编辑
A.2源程序的汇编
A.3目标文件的连接
A.4可执行程序的调试
A.5子程序库
附录B 调试程序DEBUG的使用方法
B.1DEBUG程序的调用
B.2DEBUG命令的格式
B.3DEBUG的命令
附录C 8088/8086指令系统
附录D 常用DOS功能调用(INT 21H)
附录E 常用ROM?BIOS功能调用
E.1显示器功能调用(INT 10H)
E.2异步通信功能调用(INT 14H)
E.3键盘功能调用(INT 16H)
E.4打印机功能程序(INT 17H)
E.5日时钟功能调用(INT 1AH)
参考文献