微机原理与插口技术是计算机、信息、通信、自动化等专业教育中一门非常重要的专业基础课。本书编撰的目的是让读者从理论和实践上把握微型计算机的工作原理、汇编语言程序设计、微机的基本组成及常用插口技术,构建微机系统整体概念,了解现今计算机硬件的新技术和新理论。通过对本书内容的学习,读者可以比较系统地了解微机系统的组成原理及其硬件结构,把握汇编语言的程序设计,把握基本微机系统的插口电路的设计及编程技巧,具备微机应用系统软、硬件开发的初步能力。现今微处理器的发展仍然遵守知名的“摩尔定理”。从20世纪70年代后期出现第三代16位微处理器至今,CPU经历了急速发展。在微型计算机中,CPU早已从32位更换为64位,从单核CPU更换为多核CPU。在令人眼花缭乱的背后,是技术与制造工艺的不断创新。不过,原理性的东西并没有发生太大的变化,并且当前32位CPU在市场上,非常是在嵌入式系统中还占主流。为此,本书在编撰过程中以Intel公司的IA32系列微处理器为主线,重点述说微处理器的工作原理。全书共分13章,从内容组织上可分为4大部份:微机原理、汇编语言程序设计、微机组成及插口技术。微机原理部份主要包括第2章、第3章和第13章。
汇编语言程序设计在第4章。微机组成主要包括第5章、第6章、第8章和第12章,这是构成一台微机的必要组成部份。插口技术则包括第7章、第9章、第10章和第11章。本书部份插口程序采用C语言编撰,便于让中学生了解怎样使用C语言去操作插口电路。第1章是基础知识部份。介绍了计算机的一些基础知识,主要包括计算机发展导论、微型计算机系统的结构及其主要技术指标、计算机中的数制、布尔代数基础、逻辑电路基础、二补码数的运算及其乘法电路、计算机中的编码、浮点数基本概念等。第2章从微机的简化模型入手,开始述说微机的内部工作原理;之后以16位微处理器8086为过渡,述说IA32构架微处理器的功能结构及编程结构;最后以32位微处理器Pentium为例,述说32位微处理器的外部引脚及工作时序。第3章介绍了IA32系列微处理器的轮询方法及其基本指令集。第4章首先介绍了宏汇编语言程序的结构、伪指令以及程序设计的通常过程和各类基本程序结构,之后介绍了系统功能调用,最后给出了大量的编程实例。第5章介绍了目前微机系统中常用的各类总线,包括常用的内部总线(PCI和工业中常用的PC104等总线)和外部总线(IEEE488总线和USB总线)。
第6章主要讨论作为显存的半导体储存器。在简略介绍储存器分类和基本储存器件电路的基础上,重点介绍了常用的几种典型储存器芯片及其与CPU之间的联接与扩充问题,并简略介绍了目前广泛应用的几种新型储存器。第7章介绍了插口技术的基础知识,包括插口的定义、功能及结构,I/O端口的编址方法以及CPU与外设之间的数据传送方法。为学习后续的各种插口奠定基础。第8章介绍了计算机系统不可缺乏的重要组成部份——中断系统。介绍了通常中断系统概念、微机的中断系统功能及中断管理专用芯片8259A。第9章介绍了并行插口及定时/计数技术,重点介绍了可编程并行插口芯片8255及可编程定时/计数器8253的用法。第10章介绍了串行通讯技术以及串行通讯插口芯片PC16550。第11章介绍了数模和模数转换的原理以及常用A/D、D/A芯片的功能。第12章介绍了为实现大批量数据的快速传输而采用的DMA传送方法。重点介绍了DMA控制器8237A。第13章介绍了IA32系列微处理器保护模式下的运行机制及编程技巧。本章内容可作为选学部份。本书由马兴录老师主持编撰,宋廷强、曲英杰、周艳平、肖传伟、范玮老师出席了编撰与校准工作,在此向她们表示谢谢。因为编者的实际工作经验及水平的限制,书中难免存在一些不当之处,请求读者批评见谅。编者2015年7月于上海
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