本書全面、系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的基本組成、工作原理和典型接口技術(shù)，主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式、計(jì)算機(jī)/微型計(jì)算機(jī)的組成與結(jié)構(gòu)、微處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器及其接口、輸入輸出及DMA技術(shù)、中斷系統(tǒng)、串并行通信及其接口電路、計(jì)數(shù)/定時(shí)技術(shù)、模擬接口、總線技術(shù)、高性能微處理器的先進(jìn)技術(shù)與典型結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器等。
本書內(nèi)容精練，層次清楚，實(shí)用性強(qiáng)；在注重講解基本概念的同時(shí)，也十分注意反映微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的新知識(shí)、新技術(shù)。本書可作為普通高等院校理工科各專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，也可作為自學(xué)考試和成人教育以及各類職業(yè)學(xué)校的教材。
“微機(jī)原理與接口技術(shù)”是高等學(xué)校理工科大學(xué)生的一門重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是理工科大學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及常用接口技術(shù)的入門課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生從理論和實(shí)踐上掌握微型計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理，建立微機(jī)系統(tǒng)整機(jī)概念，具備利用微機(jī)技術(shù)進(jìn)行軟、硬件開發(fā)的初步能力。學(xué)習(xí)本課程對(duì)于掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本概念和技術(shù)以及學(xué)習(xí)后續(xù)有關(guān)計(jì)算機(jī)課程(如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等)均具有重要意義。本書是該課程使用的基本教材。
本書堅(jiān)持“基礎(chǔ)是根本”的教學(xué)理念，注重知識(shí)整合，精心選擇課程的核心知識(shí)和關(guān)鍵技術(shù)。全書以80x86/Pentium 系列微型計(jì)算機(jī)為背景機(jī)，全面、系統(tǒng)地介紹了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及典型接口技術(shù)。全書從內(nèi)容上可劃分為四個(gè)知識(shí)單元：① 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；② 指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；③ I/O接口技術(shù)；④ 高性能微處理器及相關(guān)技術(shù)。學(xué)習(xí)本書的預(yù)備知識(shí)為數(shù)字電路及邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)。
本書可供60-70學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)使用，有些章節(jié)的內(nèi)容可根據(jù)不同的教學(xué)要求進(jìn)行適當(dāng)取舍。每章后面列出的思考題與習(xí)題，主要供理解和復(fù)習(xí)本章基本內(nèi)容而用，書后給出了部分習(xí)題的參考答案。
鑒于“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是技術(shù)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此在教學(xué)中應(yīng)安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)及上機(jī)環(huán)節(jié)。關(guān)于這方面的內(nèi)容，請(qǐng)參見第6章的介紹。
（1） 注重基礎(chǔ)：堅(jiān)持“基礎(chǔ)是根本”的教學(xué)理念，強(qiáng)化知識(shí)整合，精心選擇課程的核心知識(shí)和關(guān)鍵技術(shù)。
（2） 內(nèi)容全面：全面、系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的基本組成、工作原理和典型接口技術(shù)，建立起包括四個(gè)核心知識(shí)單元和兩個(gè)實(shí)踐訓(xùn)練層次（匯編上機(jī)和接口實(shí)驗(yàn)）的科學(xué)合理的內(nèi)容體系。
（3） 反映新技術(shù)：在注重講解基本概念的同時(shí)，也十分注意反映微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的新知識(shí)、新技術(shù)，如新型總線技術(shù)、多核處理器技術(shù)，以及嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器等。
（4） 激發(fā)創(chuàng)新：以能力培養(yǎng)為核心，注意啟迪學(xué)生的自主學(xué)習(xí)潛能；在全書內(nèi)容的安排上注重引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
（5） 可讀性強(qiáng)：語(yǔ)言精煉，敘述嚴(yán)謹(jǐn)，深入淺出，容易閱讀。
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作者簡(jiǎn)介：王克義，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。1970年畢業(yè)于北京大學(xué)，畢業(yè)后留校任教至今，長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)與科研工作。曾于1992—1993年在美國(guó)喬治?華盛頓大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與電子工程系作訪問學(xué)者；主持和參加多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，榮獲國(guó)家教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)、北京大學(xué)科學(xué)研究成果獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。
作者熱愛并長(zhǎng)期擔(dān)任一線教學(xué)工作， 先后被授予“北京市優(yōu)秀教師”、“北京大學(xué)優(yōu)秀教師”、“北京大學(xué)十佳教師”等榮譽(yù)稱號(hào)。負(fù)責(zé)完成的主干基礎(chǔ)課建設(shè)項(xiàng)目獲北京大學(xué)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，主講的《微機(jī)原理》課程被評(píng)為北京市精品課程。 出版譯著和教材8部。其中， 1部獲國(guó)家教育部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)， 1部被評(píng)為普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，1部被評(píng)為2011年普通高等教育精品教材，2部被評(píng)為北京高等教育精品教材。
目錄CONTENTS
第1章數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式1
1.1機(jī)器數(shù)與真值1
1.2常見的機(jī)器數(shù)表示形式2
1.2.1原碼2
1.2.2補(bǔ)碼3
1.2.3反碼4
1.2.4原碼、補(bǔ)碼和反碼之間的轉(zhuǎn)換4
1.2.5移碼表示法5
1.2.64種機(jī)器數(shù)表示形式的比較和小結(jié)6
1.3數(shù)的定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示6
1.3.1定點(diǎn)表示法6
1.3.2浮點(diǎn)表示法7
1.4二十進(jìn)制編碼10
1.4.1二十進(jìn)制編碼特點(diǎn)10
1.4.28421碼11
1.5二進(jìn)制信息的計(jì)量單位11
習(xí)題112
第2章計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作過程13
2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)13
2.1.1馮·諾依曼計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)13
2.1.2計(jì)算機(jī)的基本組成框圖及功能部件簡(jiǎn)介14
2.2計(jì)算機(jī)的工作流程17
2.2.1指令與程序17
2.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作流程18
2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成20
2.3.1硬件與軟件20
2.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成21目錄微機(jī)原理與接口技術(shù)(第2版)2.4微型計(jì)算機(jī)的分類及主要技術(shù)指標(biāo)22
2.4.1微型計(jì)算機(jī)的分類22
2.4.2微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)23
2.5微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成24
2.5.1微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)24
2.5.2微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成25
習(xí)題226
第3章微處理器的編程結(jié)構(gòu)27
3.1微處理器的工作模式27
3.1.1實(shí)模式28
3.1.2保護(hù)模式28
3.1.3虛擬8086模式28
3.2微處理器的編程結(jié)構(gòu)28
3.2.1程序可見寄存器28
3.2.280x86/Pentium處理器的寄存器模型29
3.3微處理器的尋址機(jī)制33
3.3.1存儲(chǔ)器分段技術(shù)33
3.3.2實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址34
3.3.3堆棧38
習(xí)題339
第4章尋址方式與指令系統(tǒng)40
4.1尋址方式40
4.1.1數(shù)據(jù)尋址方式40
4.1.2轉(zhuǎn)移地址尋址方式46
4.2指令編碼47
4.2.1指令編碼格式48
4.2.2指令編碼舉例50
4.38086指令系統(tǒng)51
4.3.1數(shù)據(jù)傳送指令51
4.3.2算術(shù)運(yùn)算指令57
4.3.3邏輯運(yùn)算與移位指令68
4.3.4串操作指令71
4.3.5轉(zhuǎn)移指令75
4.3.6處理器控制指令81
4.480286～Pentium指令系統(tǒng)82
習(xí)題483
第5章匯編語(yǔ)言的基本語(yǔ)法84
5.1匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)84
5.2匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)和基本語(yǔ)法85
5.2.1示例程序85
5.2.2基本概念86
5.2.3指令語(yǔ)句92
5.2.4偽指令語(yǔ)句95
5.2.5宏指令102
5.2.6簡(jiǎn)化段定義105
5.3ROM BIOS中斷調(diào)用和DOS系統(tǒng)功能調(diào)用106
5.3.1ROM BIOS中斷調(diào)用106
5.3.2DOS系統(tǒng)功能調(diào)用107
5.4匯編語(yǔ)言程序的上機(jī)調(diào)試107
5.4.1建立源文件107
5.4.2匯編108
5.4.3連接110
5.4.4運(yùn)行111
5.4.5調(diào)試112
習(xí)題5115
第6章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用118
6.1匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本方法118
6.1.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟118
6.1.2程序的基本結(jié)構(gòu)形式119
6.1.3子程序設(shè)計(jì)121
6.2匯編語(yǔ)言的編程應(yīng)用123
6.2.1I/O與通信123
6.2.2聲音與時(shí)鐘124
6.2.3樂曲程序126
6.2.4鍵盤I/O129
6.2.5鼠標(biāo)器編程131
6.2.6圖形顯示134
6.3Windows環(huán)境下匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)137
6.3.1Windows API函數(shù)137
6.3.2動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)138
6.3.3指令集選擇138
6.3.4工作模式選擇138
6.3.5函數(shù)的原型定義139
6.3.6Windows應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)框架139
6.3.7Win32匯編語(yǔ)言應(yīng)用程序?qū)嵗?40
6.3.8MASM 32匯編與連接命令141
6.4匯編語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言的混合編程141
6.4.1內(nèi)嵌匯編142
6.4.2在C程序中直接調(diào)用匯編子程序143
6.4.3匯編語(yǔ)言程序調(diào)用C函數(shù)146
習(xí)題6146
第7章微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部功能特性148
7.1微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)148
7.1.1總線接口單元BIU148
7.1.2指令cache與數(shù)據(jù)cache149
7.1.3超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)149
7.1.4動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)及轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器BTB151
7.1.5指令預(yù)取器和預(yù)取緩沖器152
7.1.6指令譯碼器153
7.1.7執(zhí)行單元153
7.1.8浮點(diǎn)處理單元153
7.1.9控制單元154
7.2微處理器的外部功能特性154
7.2.1微處理器的外部引腳信號(hào)154
7.2.2微處理器的總線時(shí)序159
習(xí)題7163
第8章存儲(chǔ)器及其接口165
8.1概述165
8.1.1存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)165
8.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)167
8.1.3內(nèi)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式167
8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及工作原理169
8.2.1可讀寫存儲(chǔ)器169
8.2.2只讀存儲(chǔ)器179
8.3存儲(chǔ)器接口185
8.3.1存儲(chǔ)器接口中的片選控制185
8.3.2存儲(chǔ)器接口分析與設(shè)計(jì)舉例187
8.3.3雙端口存儲(chǔ)器189
8.4高速緩存190
8.4.1基本原理190
8.4.2組織方式192
8.4.3更新方式及替換算法193
8.5虛擬存儲(chǔ)器195
8.5.1虛擬存儲(chǔ)器的工作原理195
8.5.280x86的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)196
習(xí)題8198
第9章I/O接口技術(shù)200
9.1I/O接口概述200
9.1.1I/O接口的基本功能200
9.1.2I/O接口的基本結(jié)構(gòu)201
9.1.3I/O端口的編址方式202
9.1.4I/O接口的地址譯碼及片選信號(hào)的產(chǎn)生203
9.1.5I/O指令204
9.2I/O控制方式204
9.2.1程序控制方式204
9.2.2中斷控制方式206
9.2.3DMA方式207
9.3DMA技術(shù)208
9.3.1DMA控制器的基本功能208
9.3.2DMA控制器的一般結(jié)構(gòu)208
9.3.3DMA控制器的工作方式210
9.3.4DMA工作過程211
9.3.5可編程DMA控制器8237212
9.4中斷系統(tǒng)212
9.4.1基本概念212
9.4.280x86實(shí)模式的中斷系統(tǒng)215
9.4.3可編程中斷控制器8259A221
9.4.4中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)221
習(xí)題9225
第10章并行通信及其接口電路226
10.1可編程并行接口的組成及工作過程226
10.1.1可編程并行接口的組成及其與CPU和外設(shè)的連接226
10.1.2可編程并行接口的數(shù)據(jù)輸入輸出過程227
10.2可編程并行接口8255A228
10.2.18255A的性能概要228
10.2.28255A芯片引腳分配及引腳信號(hào)說(shuō)明228
10.2.38255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖229
10.2.48255A的控制字230
10.2.58255A的工作方式231
10.2.68255A的狀態(tài)字236
10.2.78255A應(yīng)用舉例237
習(xí)題10239
第11章串行通信及其接口電路241
11.1串行通信241
11.1.1串行通信的特點(diǎn)241
11.1.2串行通信涉及的常用術(shù)語(yǔ)和基本概念242
11.2串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)246
11.2.1RS232C246
11.2.2RS485247
11.3可編程串行通信接口8251A248
11.3.1USART248
11.3.28251A的基本功能和工作原理248
11.3.38251A對(duì)外接口信號(hào)251
11.3.48251A的編程253
11.3.58251A應(yīng)用舉例257
習(xí)題11259
第12章計(jì)數(shù)/定時(shí)技術(shù)260
12.1概述260
12.2可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253260
12.2.18253的主要功能260
12.2.28253的結(jié)構(gòu)框圖261
12.2.38253的引腳262
12.2.48253的工作方式263
12.2.58253的初始化編程268
12.2.68253的讀出操作271
12.38253的應(yīng)用272
習(xí)題12275
第13章D/A和A/D轉(zhuǎn)換器276
13.1計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的D/A和A/D轉(zhuǎn)換276
13.2D/A轉(zhuǎn)換器277
13.2.1D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理277
13.2.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)280
13.2.3D/A轉(zhuǎn)換器芯片281
13.2.4D/A轉(zhuǎn)換器芯片與微處理器的接口283
13.2.5D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用284
13.3A/D轉(zhuǎn)換器285
13.3.1基本概念285
13.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理287
13.3.3A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)288
13.3.4A/D轉(zhuǎn)換器芯片289
13.3.5A/D轉(zhuǎn)換器芯片與微處理器的接口290
習(xí)題13293
第14章總線技術(shù)295
14.1概述295
14.1.1總線295
14.1.2總線的分類296
14.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)297
14.1.4總線仲裁298
14.2PCI總線299
14.2.1概述299
14.2.2PCI總線的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)299
14.3USB總線301
14.3.1USB概述301
14.3.2USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)302
14.3.3USB線纜及連接器302
14.4高速總線接口IEEE 1394303
14.5CAN總線304
14.5.1CAN總線概述304
14.5.2CAN總線特性305
14.5.3CAN總線的相關(guān)概念和技術(shù)305
14.5.4CAN通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)307
14.5.5CAN總線位的數(shù)值表示309
14.5.6CAN總線傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系310
14.5.7CAN總線的應(yīng)用310
習(xí)題14311
第15章高性能微處理器的先進(jìn)技術(shù)及典型結(jié)構(gòu)312
15.1高性能微處理器所采用的先進(jìn)技術(shù)312
15.1.1指令級(jí)并行312
15.1.2超標(biāo)量技術(shù)313
15.1.3超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)314
15.1.4超級(jí)流水線技術(shù)314
15.1.5RISC技術(shù)315
15.2高性能微處理器舉例316
15.2.164位處理器Alpha 21064317
15.2.2Itanium處理器——IA64架構(gòu)的開放硬件平臺(tái)318
15.3多核處理器簡(jiǎn)介321
15.3.1復(fù)雜單處理器結(jié)構(gòu)所遇到的挑戰(zhàn)321
15.3.2多核處理器的出現(xiàn)321
15.3.3多核處理器結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)322
15.4現(xiàn)代PC主板典型結(jié)構(gòu)323
15.4.1芯片組、橋芯片及接口插座323
15.4.2Pentium PC主板結(jié)構(gòu)324
15.4.3Pentium 4 PC主板的I/O組織結(jié)構(gòu)325
習(xí)題15326
第16章嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器327
16.1嵌入式系統(tǒng)概述327
16.1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介327
16.1.2嵌入式系統(tǒng)的組成327
16.2嵌入式處理器329
16.2.1ARM系列處理器329
16.2.2Intel 8051系列微控制器330
16.3ARM體系結(jié)構(gòu)331
16.3.1ARM處理器的工作狀態(tài)331
16.3.2ARM處理器的運(yùn)行模式331
16.3.3ARM處理器的內(nèi)部寄存器332
16.3.4ARM處理器的異常處理機(jī)制335
16.4ARM指令系統(tǒng)336
16.4.1ARM指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)336
16.4.2ARM指令的基本格式337
16.4.3ARM指令的尋址方式338
16.4.4ARM指令簡(jiǎn)介340
16.4.5ARM指令系統(tǒng)與Thumb指令系統(tǒng)的比較346
16.5ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)347
16.5.1ARM偽操作347
16.5.2ARM偽指令350
16.5.3ARM匯編語(yǔ)言語(yǔ)句格式352
16.5.4ARM匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)352
16.5.5ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)示例353
習(xí)題16354
附錄ADOS功能調(diào)用（INT 21H）（節(jié)選）355
附錄BBIOS中斷調(diào)用（節(jié)選）357
附錄C調(diào)試程序DEBUG的使用358
部分習(xí)題參考答案362
參考文獻(xiàn)376
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