《微型計算機原理及應用》以8086(8088)為對象,主要介紹微型計算機的基本結構、指令系統、匯編語言程序設計、基本的程序設計方法及匯編語言與C語言的連接、半導體存儲器、I/O接口技術及典型芯片的使用、人機接口技術等。微機原理與接口技術是高等院校理工科各專業的一門重要的計算機技術基礎課程。
《微型計算機原理及應用》內容充實、概念清晰、重點突出、實例豐富,先進性與實用性并重。為了鞏固所學知識,每章均有小結和思考題與習題。
《微型計算機原理及應用》既可作為高等院校各專業的教材使用,也可供工程技術人員參考使用。
微機原理與接口技術是高等院校理工科各專業的一門重要的計算機技術基礎課程。
本書以16位微處理器為基礎,全面介紹了微機的基本結構、工作原理、硬件配置、接口器件和接口種類等。考慮到目前高等院校理工科各專業學生都具有一定的C語言程序設計能力以及c語言在各種微機檢測和控制系統中的廣泛應用,本書特增加了匯編語言與c語言連接的內容,為讀者開發微機控制系統使用C語言進行程序設計打下初步基礎。同時考慮到理工科各專業學生使用PC機的實際需要,本書中也增加了人機接口的內容,目的是使學生通過學習,獲得在相應專業領域內應用微型計算機的初步能力。
全書共分9章,分屬3個模塊。第1、2章屬第一模塊,主要介紹計算機的運算基礎及軟、硬件系統組成,特別是硬件系統結構和微處理器結構,使讀者了解計算機所采用的各種進位制及數在機器中的表示方法、編碼方法和運算方法,并使讀者初步建立起計算機的整體概念,明確計算機的工作過程。第4、5章為第二模塊,主要介紹匯編語言助記符表示的指令和偽指令,以及順序程序、分支程序、循環程序和子程序的編制方法,使讀者學會運用指令系統編寫出解決實際問題的應用程序。第3章及第6~8章屬第三模塊,主要介紹主機與外部設備間的信息交換方式、存儲技術、中斷控制技術和常用的接口芯片,使讀者掌握必要的接口技術,并具有組成各種各樣應用系統的初步能力。第9章屬第2模塊的擴展,主要介紹匯編語言與c語言的連接,可根據專業的具體情況作為選學內容,因此將該章放在本書的最后。
本書由王慶利、李珍、王新穎、蹤念品、王健、趙晨等老師共同編寫,其中第1、2章由王新穎編寫,第3章由趙晨編寫,第4、5章由李珍編寫,第6章由蹤念品編寫,第7、9章由王健編寫,第8章由王慶利編寫。王慶利擔任主編并負責全書統稿,李珍擔任副主編。由于作者水平有限,加之時間倉促,書中定有不少缺點,懇請讀者批評指正。
第1章 微型計算機概述
1.1 基本概念
1.1.1 微處理器、微型計算機、微型計算機系統
1.1.2 微型計算機的發展和分類
1.1.3 微型計算機系統的主要技術指標
1.2 微型計算機中的數據類型
1.2.1 常用數據類型
1.2.2 各種數制之問的轉換
1.2 3帶符號數的表示
1.2.4 常用的編碼
1.3 微型計算機系統的組成
1.3.1 微型計算機的硬件
13.2 微型計算機的軟件
本章小結
思考題與習題
第2章 微處理器結構及基本原理
2.1 微處理器的結構及工作原理
2.1.1 微處理器的基本結構
2.1.2 微處理器的基本工作原理
2.2 8086微處理器的功能結構
2.2.1 總線接口部件
2.2.2 執行部件
2.2 38086CPtJ的引腳功能
2.2.4 8086寄存器組
2.2.5 8086皋本時序
2.2.6 8086存儲器組織
2380X86微處理器的功能結構
23.1 80286微處理器
2.3.2 80386微處理器
2.3.3 80486微處理器
2.4 Pentium級微處理器的功能結構
2.4.1 Pentium的功能結構
2.4.2 Pentium的內部寄存器
2.4.3 Pentium微處理器的新發展
本章小結
思考題與習題
第3章 存儲器及其與CPU的接口
3.1 存儲器概述
3.1.1 存儲器分類
3.1.2 半導體存儲器分類
3.2 半導體存儲器的主要技術指標
3.3 隨機存取存儲器
3.3.1 SRAM
3.3.2 DRAM
3.4 只讀存儲器
3.4.1 掩膜ROM
3.4.2 可擦除可編程的只讀存儲器
3.4.3 電可擦除可編程的只讀存儲器
3.4.4 可快速擦寫編程的ROM
3.5 內存儲器與CPU接口電路
3.5.1 存儲芯片的擴展
3.5.2 內存儲器與CPU的連接
3.6 外存儲器
本章小結
思考題與習題
第4章 8086/8088尋址方式與指令系統
4.1 8086/8088微型機的指令格式
4.2 微型機指令的尋址方式
4.2.1 立即尋址
4.2.2 寄存器尋址
4.2.3 存儲器尋址
4.2.4 隱含尋址
4.2.5 I/O端口尋址
4.3 8086/8088指令系統
4.3.1 數據傳送指令
4.3.2 算術運算指令
4.3.3 邏輯運算和移位指令
4.3.4 控制轉移指令
4.3.5 串處理指令
4.3.6 控制指令
4.3.7 各種機型提供的新指令
本章小結
思考題與習題
第5章 匯編語言程序
5.1 匯編語言語法
5.1.1 匯編語言程序的格式
5.1.2 匯編語言指令格式
5.1.3 偽指令
5.2 匯編語言程序設計
5.2.1 匯編語言程序設計的基本步驟
5.2.2 順序程序
5.2.3 分支程序
5.2.4 循環程序
5.2.5 予程序及過程定義
5.2.6 系統功能調用
本章小結
思考題與習題
第6章 微型計算機輸入和輸出技術
6.1 輸入/輸出接口基礎
6.1.1 接口電路的功能
6.1.2 I/O接口的基本組成
6.1.3 I/O端口及其編址方式
6.1 14CPU與外設間的數據傳送方式
6.2 中斷和中斷系統
6.2.1 中斷概述
6.2.2 中斷的處理過程
6.2.3 中斷管理
6.2.4 微型機的基本中斷系統
6.2.5 中斷控制器8259A簡介
6.3 直接存儲技術
本章小結
思考題與習題
第7章 總線
7.1 概述
7.1.1 總線分類
7.1.2 總線體系結構
7.1.3 總線操作
7.1.4 總線傳輸方式
7.1.5 總線仲裁
7.1.6 總線的主要性能參數和總線標準
7.2 系統總線
7.2.1.ISA總線
7.2.2 EISA總線和VESA總線
7.2 3PCI總線
7.2.4 顯示卡插槽標準
7.3 外部通信總線
7.3.1 并行總線IEEE488
7.3.2 IDE總線和EIDE總線
7.3.3 SCSI總線
7.3.4 USB串行通信總線
7.3.5 IEEE1394高速串行總線
本章小結
思考題與習題
第8章 常用輸入/輸出接口芯片應用
8.1 計數器/定時器8253
8.1.1 概述
8.1.2 8253的工作原理
8.1.3 8253的工作方式
8.1.4 8253的應用舉例
8.2 可編程并行接口8255A
8.2.1 8255A的內部結構和引腳信號
8.2.2 8255A的控制字
8.2.3 8255A的工作方式
8.2.4 8255A的應用舉例
83可編程串行通信接口芯片825lA
8.3.1 串行通信的幕本概念
8.3.2 串行通信接口及其標準
8.3.3 825lA串行通信接口
8.4 數,模(D/A)與模/數(A/D)轉換技術及其接口
8.4.1 D/A轉換接口設計
8.4.2 A/D轉換接口設計
8.5 人機接口技術
8.5.1 鍵盤及其接口
8.5.2 鼠標器
8.5.3 顯示器及其接口
8.5.4 打印機及其接口
本章小結
思考題與習題
第9章 匯編語言與C語言的連接
9.1 在c語言中嵌入匯編語言語句
9.1.1 在c語言中嵌入匯編語言的兩種格式
9.1.2 數據訪問規則
9.1.3 嵌入匯編語言的編譯方法
9.2 c語言調用匯編語言程序模塊
9.2.1 C語言調用匯編語言子程序的主要步驟
9.2.2 C語言調用匯編語言子程序的約定規則
9.2.3 編譯和連接方法
9.2.4 參數的傳遞方法
9.3 匯編語言調用C語言程序模塊
9.3.1 匯編語言調用c語言程序的主要步驟
9.3.2 匯編語言調用c語言程序的約定規則
9.3.3 程序實例
本章小結
思考題與習題
附錄A 標準ASCII碼字符集
附錄B 8086/8088匯編指令一覽表
參考文獻
2.1.2 微處理器的基本工作原理
微處理器正是利用指令來實現對計算機運行的控制的。指令也是一組二進制數,它們不是用來計算的,而是專門用來控制計算機自動執行的。這些特殊的二進制數經過一種叫做指令譯碼器的特殊電路,就產生了各種各樣的控制信號去控制計算機各部分協調工作。其工作過程原理如圖2.1所示。首先將指令的地址放到地址總線上,把存儲器相應地址中存放的指令從數據總線中取出,并經譯碼器對指令進行譯碼。地址總線為單向總線,從內存中讀取地址的操作是通過數據總線來完成的。如果需要,則將指令所需操作數的地址和數據取出,這些地址和數據可以存在存儲器中,也可以存在寄存器中。經控制器產生的控制信號控制計算機執行指令所規定的操作,在執行下一條指令之前要檢查有無其他控制信號,如中斷請求信號等,并作出響應,且提供表示狀態信息的標志信號、控制信號和定時信號(這些信號供給整個系統使用)。
計算機在工作時總是先取出指令,然后對指令進行譯碼(也可稱為分析指令),最后完成指令要求的操作。一條指令執行結束后再取下一條指令。重復上面的過程,從而達到自動執行的目的。這種方式稱為順序控制方式,在微型計算機和小型計算機中大多采用這種方式,而在大型計算機和中型計算機中則采用更復雜的控制方式。指令包含的兩個基本部分是操作碼和操作數。操作碼指出要計算機進行何種操作,計算機根據操作碼產生相應的操作控制信息;操作數用來指定參與此操作的數據或操作數的地址,存放操作結果的地址或下一條指令的地址等。操作數所給出的地址,可以是存儲器的地址,也可以是運算器中寄存器的編號,還可以是外部設備的地址。