微型計算機原理及應用

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，微型計算機技術已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。微型計算機原理及其應用課程已成為工科院校相關專業(yè)的重點主干課程，特別已成為信息、機電等學科的相關專業(yè)后續(xù)課程學習的紐帶。

本書圍繞教育部信息類教學指導委員會關于微型計算機原理及應用課程的教學大綱，兼顧國家計算機應用水平等級考試的要求，結(jié)合21世紀信息學科相關專業(yè)主干課程建設規(guī)劃，總結(jié)多年來該課程針對學生在學習該課程過程中出現(xiàn)的問題和疑點、難點，參考現(xiàn)有各種版本微機原理及應用教材的特點，跟蹤微型計算機技術的最新發(fā)展進行組織和編寫。

全書共分10章，在內(nèi)容安排上注重系統(tǒng)性、先進性和實用性，各章前后呼應，結(jié)構(gòu)嚴謹。前4章介紹8086/8088微機系統(tǒng)組成原理、運算基礎、體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計；第5章討論微型機內(nèi)外存儲器的原理與使用；第6章講述中斷系統(tǒng)及中斷控制器8259A；第7章介紹可編程接口芯片及應用，包括：定時器/計數(shù)器8253、并行接口芯片8255A、串行接口芯片8251A；第8章介紹A/D與D/A轉(zhuǎn)換接口；第9章概述從8086/8088到Pentium的技術變遷；第10章通過幾個典型實例介紹微型機在工業(yè)控制中的應用。在附錄中，除匯總86系統(tǒng)的指令系統(tǒng)外，還選編了最新的高等教育自學考試和全國計算機等級考試三級PC技術的筆試試題。

教材編寫過程中盡量做到深入淺出、通俗易懂，對硬件電路直接給出實際元器件圖，引導學生逐步培養(yǎng)計算機硬件電路分析、應用和設計的能力。

本書適合作為大學本、專科層次的自動控制類專業(yè)、計算機類專業(yè)、電力電子類專業(yè)、機電類專業(yè)的微型計算機原理及應用課程教材，又可作為從事微型計算機應用系統(tǒng)設計和開發(fā)的科技工作者的參考書，同時對參加高等教育自學考試和全國計算機等級考試的計算機愛好者也有一定的幫助。

本書由劉建成任主編，王建明、華曉麗、陳語林任副主編。其中，劉建成編寫了第1、3、5章，王建明編寫了第2、4章，華曉麗編寫了第8章，陳語林編寫了第6、7章及附錄，唐建湘編寫了第9章，余明揚編寫了第10章。此外，梁建武、宋偉光、杜偉、楊海明、劉慶明、譚浩、劉學紅、王鷹、孔志周、余浩文、張雪梅、張芳、趙文秀、李光勇等老師參與了本書的部分編寫，中國水利水電出版社的編輯為本書的出版付出了艱辛的勞動，在此一并表示衷心的感謝。

由于時間緊迫及作者水平所限，書中難免出現(xiàn)錯誤和不足，懇請專家和讀者批評指正。

編者

2006年6月于中南大學梅園

前言
第1章 微型計算機系統(tǒng)概述 1
1.1 微機系統(tǒng)的組成 1
1.2 微型計算機硬件系統(tǒng)的組成 2
1.2.1 系統(tǒng)總線 3
1.2.2 微處理器 4
1.2.3 存儲器 4
1.2.4 輸入/輸出（I/O）接口和外設 4
1.3 微處理器組成 4
1.4 存儲系統(tǒng)概述 7
1.4.1 內(nèi)存儲器單元的地址和內(nèi)容 7
1.4.2 內(nèi)存操作 7
1.4.3 內(nèi)存分類 7
1.5 微機工作過程 8
1.6 微機系統(tǒng)的主要技術指標 11
思考與練習 12
第2章 微機運算基礎 13
2.1 進位計數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換 13
2.1.1 進位計數(shù)制的概念 13
2.1.2 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 14
2.1.3 二進制數(shù)的算術運算 17
2.1.4 二進制數(shù)的邏輯運算 18
2.2 數(shù)據(jù)的表示與處理 21
2.2.1 數(shù)據(jù)的長度單位 21
2.2.2 計算機內(nèi)數(shù)的表示方法 21
2.2.3 計算機數(shù)據(jù)編碼 25
思考與練習 29
第3章 8086/8088CPU的體系結(jié)構(gòu)及其指令系統(tǒng) 31
3.1 CPU發(fā)展概述 31
3.2 8086/8088 CPU的結(jié)構(gòu) 32
3.2.1 8086/8088 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 32
3.2.2 總線接口部件BIU 33
3.2.3 指令執(zhí)行部件EU 34
3.3 8086/8088 CPU的寄存器組和存儲器 34
3.3.1 寄存器組 34
3.3.2 存儲器結(jié)構(gòu) 37
3.4 8086/8088 CPU的引腳信號及工作模式 41
3.4.1 8086/8088 CPU的引腳信號和功能 41
3.4.2 最小工作模式 44
3.4.3 最大工作模式 47
3.4.4 8088 CPU與8086 CPU的差異 50
3.5 8086/8088 CPU的時序 51
3.5.1 8086/8088 CPU的各種CLK周期 51
3.5.2 8086/8088 CPU 最小模式下的總線操作 52
3.5.3 最大模式下的總線操作 54
3.6 8086/8088的指令系統(tǒng) 54
3.6.1 概述 55
3.6.2 尋址方式 56
3.6.3 8086/8088指令系統(tǒng)中的常用指令 61
思考與練習 81
第4章 8086/8088匯編語言程序設計 85
4.1 匯編語言的基本語法 85
4.1.1 匯編語言程序的格式 85
4.1.2 常量、標識符和表達式 87
4.1.3 指示性語句 88
4.1.4 指令性語句 99
4.1.5 宏指令 100
4.2 匯編語言程序設計的基本方法 103
4.2.1 概述 103
4.2.2 順序結(jié)構(gòu)程序 104
4.2.3 分支結(jié)構(gòu)程序 105
4.2.4 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序 110
4.2.5 子程序 114
4.3 DOS系統(tǒng)功能調(diào)用和ROM BIOS中斷調(diào)用 120
4.3.1 系統(tǒng)功能調(diào)用 120
4.3.2 ROM BIOS中斷調(diào)用 122
4.4 匯編語言程序的調(diào)試過程 124
4.4.1 建立匯編語言的工作環(huán)境 124
4.4.2 用MASM程序產(chǎn)生 OBJ文件 125
4.4.3 用LINK程序產(chǎn)生EXE文件 127
4.4.4 程序的執(zhí)行 127
4.4.5 COM文件 128
思考與練習 128
第5章 存儲器系統(tǒng) 130
5.1 概述 130
5.1.1 存儲器的一般概念 130
5.1.2 存儲器的分類 130
5.1.3 存儲器芯片的主要技術指標 132
5.2 隨機存取存儲器RAM 132
5.2.1 靜態(tài)隨機存儲器（SRAM） 132
5.2.2 動態(tài)隨機讀寫存儲器（DRAM） 141
5.2.3 存儲器擴展技術 144
5.3 只讀存儲器（ROM） 148
5.3.1 EPROM 148
5.3.2 EEPROM（E2PROM） 151
5.3.3 閃速EEPROM（FLASH） 155
5.4 高速緩沖存儲器（Cache） 159
5.4.1 Cache的工作原理 159
5.4.2 高速緩存與主存的存取一致性 160
5.4.3 Cache的分級體系結(jié)構(gòu) 162
5.5 存儲器管理 163
5.5.1 IBM PC/XT中的存儲空間分配 163
5.5.2 擴展存儲器及其管理 164
5.5.3 DOS環(huán)境下的內(nèi)存管理 167
5.6 外存儲器簡介 170
5.6.1 硬盤及硬盤驅(qū)動器 170
5.6.2 軟盤及軟盤驅(qū)動器 173
5.6.3 光盤 174
思考與練習 176
第6章 中斷系統(tǒng) 178
6.1 中斷概述 178
6.1.1 基本概念 178
6.1.2 中斷處理過程 179
6.1.3 中斷識別和中斷優(yōu)先級 180
6.2 8086/8088的中斷系統(tǒng) 184
6.2.1 8086/8088的中斷分類 184
6.2.2 中斷向量和中斷向量表 185
6.2.3 硬件中斷 186
6.2.4 軟件中斷 190
6.3 可編程中斷控制器8259A 191
6.3.1 8259A的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 191
6.3.2 8259A的工作方式 195
6.3.3 8259A的初始化命令字和操作命令字 199
思考與練習 207
第7章 可編程接口芯片及應用 209
7.1 可編程定時器/計數(shù)器8253 209
7.1.1 定時與計數(shù) 209
7.1.2 定時/計數(shù)器芯片Intel8253 209
7.2 可編程并行接口芯片8255A 216
7.2.1 并行通信與接口 216
7.2.2 8255A的編程結(jié)構(gòu) 217
7.2.3 8255A的引腳功能 218
7.2.4 8255A的工作方式 218
7.3 可編程串行接口芯片8251A 219
7.3.1 8251A的基本性能 219
7.3.2 8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 220
7.3.3 8251A的引腳功能 221
7.3.4 8251A的編程 223
7.4 其他接口芯片介紹 225
7.4.1 Intel 8279 226
7.4.2 HD7279A 226
7.5 CPU和外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式 227
7.5.1 程序方式 227
7.5.2 中斷方式 229
7.5.3 DMA方式 230
7.6 DMA控制器Intel 8237 233
7.6.1 DMA控制器芯片Intel 8237的性能概述 233
7.6.2 8237的內(nèi)部組成與結(jié)構(gòu) 233
7.6.3 8237的內(nèi)部寄存器組 239
7.7 8237的編程及應用 242
7.7.1 8237的尋址及連接 242
7.7.2 8237在系統(tǒng)中的典型連接 244
7.7.3 8237的初始化 246
7.7.4 通道控制方式 248
7.8 總線 249
7.8.1 總線分類 249
7.8.2 總線操作 249
7.8.3 總線標準 251
思考與練習 253
第8章 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器 254
8.1 基本概念 254
8.1.1 D/A轉(zhuǎn)換 254
8.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器 257
8.2 基本方法 261
8.3 A/D與D/A轉(zhuǎn)換接口 261
8.3.1 模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（ADC）及其接口技術 261
8.3.2 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片（DAC）及其接口技術 267
8.4 典型例題 269
思考與練習 277
第9章 從8086/8088到Pentium的技術變遷 279
9.1 80286CPU 279
9.2 80386CPU 280
9.3 80486CPU 280
9.4 Pentium CPU 281
9.5 80386/80486/Pentium多任務與多用戶系統(tǒng) 282
9.5.1 80386多任務與多用戶系統(tǒng) 282
9.5.2 80486多任務與多用戶系統(tǒng) 283
9.5.3 Pentium多任務與多用戶系統(tǒng) 283
9.6 80386/80486/Pentium微機系統(tǒng) 284
9.7 80386/80486/Pentium的指令系統(tǒng)及匯編語言編程 285
思考與練習 291
第10章 微型計算機在工業(yè)控制中的應用 292
10.1 微型計算機應用的意義 292
10.2 典型微型計算機控制系統(tǒng)的組成 293
10.3 微型計算機在開環(huán)控制系統(tǒng)中的應用 294
10.4 以微型計算機為基礎的閉環(huán)控制系統(tǒng) 298
10.5 微型計算機在多對象檢測及控制系統(tǒng)中的應用 301
10.6 微型機算機在多變量尋優(yōu)系統(tǒng)中的應用 302
10.7 微型計算機在過程控制系統(tǒng)中的應用 303
10.7.1 干燥道的結(jié)構(gòu)工藝及相紙干燥過程的要求 304
10.7.2 相紙干燥過程控制機系統(tǒng)的功能 305
10.7.3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 306
10.7.4 系統(tǒng)軟件考慮 306
10.7.5 軟件控制器的原理介紹及討論 307
思考與練習 309
附錄A ASCII碼字符表 311
附錄B 86系列指令系統(tǒng)匯總表 312
附錄C 考試樣題 327
參考文獻 341

1. 嵌入式系統(tǒng)設計師考前沖刺100題 [倪奕文 王建平 編著]
2. 單片機應用技術項目教程（C語言版）（第三版） [主編　郭志勇]
3. 微機原理與接口技術 [李珍香 編著]
4. 單片機原理及應用技術（C語言版） [周國運 魯慶賓 趙天翔 編著]
5. 單片機實用技術項目教程 [主編 周威 熊輝]
6. 單片機原理及應用項目化教程（C語言版） [主編 謝四連　王善偉　李石林]
7. 微型計算機原理與接口技術（第二版） [主編 王向慧]
8. 微型計算機組裝與維護（第二版） [主編 柳 青 陳孟祥]
9. 微型計算機原理與接口技術學習與實驗指導（第二版） [主編 楊立]
10. 微型計算機原理與接口技術（第二版） [主編 楊立]
11. 單片機應用技術項目教程（C語言版）（第二版） [主編 郭志勇]
12. 微型計算機原理及應用（第三版） [主編 何超]
13. 電子技術項目教程（Proteus版） [主編 郭志勇]
14. 微型計算機原理與匯編語言程序設計（第二版）——習題解答、實驗指導和實訓 [主 編 楊 立]
15. 單片機應用教程 [胡云冰 聶振華]
16. 微型計算機原理與匯編語言程序設計（第二版） [主編 楊立]
17. 單片機應用系統(tǒng)設計安裝與調(diào)試 [主編 田浩鵬]
18. 微機原理與匯編語言程序設計（第二版） [主編 荊淑霞]
19. 單片機原理及應用設計（第二版） [主編 胡輝 ]
20. 單片機原理及典型應用接口技術 [劉甫 陳健美 編著]
21. 單片機原理及應用教程（C語言版） [主編 周國運]
22. 微型計算機組裝與維護實用教程 [主 編 王際川 周永福]
23. 微型計算機組成原理與設計方法研究 [劉峰 陳炯 邵澤云]
24. 微型計算機原理與接口技術實驗及習題指導 [主編 何超]
25. 微型計算機原理與接口技術 [何超]
26. 單片微型計算機原理及接口技術實驗指導與實訓 [林軍 等編著]
27. 微型計算機及其接口技術 [胡敏 張永 主編]
28. 匯編語言課程設計案例精編 [李珍香 劉紅梅 趙潤林 編著]
29. 微型計算機通信與接口技術 [劉兵　易逵　朱天清 等編著]
30. 匯編語言程序設計 [葛建梅 等編著]