微型计算机原理及应用

随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术已经渗透到国民经济的各行各业。微型计算机原理及其应用课程已成为工科院校相关专业的重点主干课程，特别已成为信息、机电等学科的相关专业后续课程学习的纽带。

本书围绕教育部信息类教学指导委员会关于微型计算机原理及应用课程的教学大纲，兼顾国家计算机应用水平等级考试的要求，结合21世纪信息学科相关专业主干课程建设规划，总结多年来该课程针对学生在学习该课程过程中出现的问题和疑点、难点，参考现有各种版本微机原理及应用教材的特点，跟踪微型计算机技术的最新发展进行组织和编写。

全书共分10章，在内容安排上注重系统性、先进性和实用性，各章前后呼应，结构严谨。前4章介绍8086/8088微机系统组成原理、运算基础、体系结构、指令系统、汇编语言程序设计；第5章讨论微型机内外存储器的原理与使用；第6章讲述中断系统及中断控制器8259A；第7章介绍可编程接口芯片及应用，包括：定时器/计数器8253、并行接口芯片8255A、串行接口芯片8251A；第8章介绍A/D与D/A转换接口；第9章概述从8086/8088到Pentium的技术变迁；第10章通过几个典型实例介绍微型机在工业控制中的应用。在附录中，除汇总86系统的指令系统外，还选编了最新的高等教育自学考试和全国计算机等级考试三级PC技术的笔试试题。

教材编写过程中尽量做到深入浅出、通俗易懂，对硬件电路直接给出实际元器件图，引导学生逐步培养计算机硬件电路分析、应用和设计的能力。

本书适合作为大学本、专科层次的自动控制类专业、计算机类专业、电力电子类专业、机电类专业的微型计算机原理及应用课程教材，又可作为从事微型计算机应用系统设计和开发的科技工作者的参考书，同时对参加高等教育自学考试和全国计算机等级考试的计算机爱好者也有一定的帮助。

本书由刘建成任主编，王建明、华晓丽、陈语林任副主编。其中，刘建成编写了第1、3、5章，王建明编写了第2、4章，华晓丽编写了第8章，陈语林编写了第6、7章及附录，唐建湘编写了第9章，余明扬编写了第10章。此外，梁建武、宋伟光、杜伟、杨海明、刘庆明、谭浩、刘学红、王鹰、孔志周、余浩文、张雪梅、张芳、赵文秀、李光勇等老师参与了本书的部分编写，中国水利水电出版社的编辑为本书的出版付出了艰辛的劳动，在此一并表示衷心的感谢。

由于时间紧迫及作者水平所限，书中难免出现错误和不足，恳请专家和读者批评指正。

编者

2006年6月于中南大学梅园

前言
第1章 微型计算机系统概述 1
1.1 微机系统的组成 1
1.2 微型计算机硬件系统的组成 2
1.2.1 系统总线 3
1.2.2 微处理器 4
1.2.3 存储器 4
1.2.4 输入/输出（I/O）接口和外设 4
1.3 微处理器组成 4
1.4 存储系统概述 7
1.4.1 内存储器单元的地址和内容 7
1.4.2 内存操作 7
1.4.3 内存分类 7
1.5 微机工作过程 8
1.6 微机系统的主要技术指标 11
思考与练习 12
第2章 微机运算基础 13
2.1 进位计数制及数制转换 13
2.1.1 进位计数制的概念 13
2.1.2 数制间的转换 14
2.1.3 二进制数的算术运算 17
2.1.4 二进制数的逻辑运算 18
2.2 数据的表示与处理 21
2.2.1 数据的长度单位 21
2.2.2 计算机内数的表示方法 21
2.2.3 计算机数据编码 25
思考与练习 29
第3章 8086/8088CPU的体系结构及其指令系统 31
3.1 CPU发展概述 31
3.2 8086/8088 CPU的结构 32
3.2.1 8086/8088 CPU的内部结构框图 32
3.2.2 总线接口部件BIU 33
3.2.3 指令执行部件EU 34
3.3 8086/8088 CPU的寄存器组和存储器 34
3.3.1 寄存器组 34
3.3.2 存储器结构 37
3.4 8086/8088 CPU的引脚信号及工作模式 41
3.4.1 8086/8088 CPU的引脚信号和功能 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与8086 CPU的差异 50
3.5 8086/8088 CPU的时序 51
3.5.1 8086/8088 CPU的各种CLK周期 51
3.5.2 8086/8088 CPU 最小模式下的总线操作 52
3.5.3 最大模式下的总线操作 54
3.6 8086/8088的指令系统 54
3.6.1 概述 55
3.6.2 寻址方式 56
3.6.3 8086/8088指令系统中的常用指令 61
思考与练习 81
第4章 8086/8088汇编语言程序设计 85
4.1 汇编语言的基本语法 85
4.1.1 汇编语言程序的格式 85
4.1.2 常量、标识符和表达式 87
4.1.3 指示性语句 88
4.1.4 指令性语句 99
4.1.5 宏指令 100
4.2 汇编语言程序设计的基本方法 103
4.2.1 概述 103
4.2.2 顺序结构程序 104
4.2.3 分支结构程序 105
4.2.4 循环结构程序 110
4.2.5 子程序 114
4.3 DOS系统功能调用和ROM BIOS中断调用 120
4.3.1 系统功能调用 120
4.3.2 ROM BIOS中断调用 122
4.4 汇编语言程序的调试过程 124
4.4.1 建立汇编语言的工作环境 124
4.4.2 用MASM程序产生 OBJ文件 125
4.4.3 用LINK程序产生EXE文件 127
4.4.4 程序的执行 127
4.4.5 COM文件 128
思考与练习 128
第5章 存储器系统 130
5.1 概述 130
5.1.1 存储器的一般概念 130
5.1.2 存储器的分类 130
5.1.3 存储器芯片的主要技术指标 132
5.2 随机存取存储器RAM 132
5.2.1 静态随机存储器（SRAM） 132
5.2.2 动态随机读写存储器（DRAM） 141
5.2.3 存储器扩展技术 144
5.3 只读存储器（ROM） 148
5.3.1 EPROM 148
5.3.2 EEPROM（E2PROM） 151
5.3.3 闪速EEPROM（FLASH） 155
5.4 高速缓冲存储器（Cache） 159
5.4.1 Cache的工作原理 159
5.4.2 高速缓存与主存的存取一致性 160
5.4.3 Cache的分级体系结构 162
5.5 存储器管理 163
5.5.1 IBM PC/XT中的存储空间分配 163
5.5.2 扩展存储器及其管理 164
5.5.3 DOS环境下的内存管理 167
5.6 外存储器简介 170
5.6.1 硬盘及硬盘驱动器 170
5.6.2 软盘及软盘驱动器 173
5.6.3 光盘 174
思考与练习 176
第6章 中断系统 178
6.1 中断概述 178
6.1.1 基本概念 178
6.1.2 中断处理过程 179
6.1.3 中断识别和中断优先级 180
6.2 8086/8088的中断系统 184
6.2.1 8086/8088的中断分类 184
6.2.2 中断向量和中断向量表 185
6.2.3 硬件中断 186
6.2.4 软件中断 190
6.3 可编程中断控制器8259A 191
6.3.1 8259A的外部引脚和内部结构 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
思考与练习 207
第7章 可编程接口芯片及应用 209
7.1 可编程定时器/计数器8253 209
7.1.1 定时与计数 209
7.1.2 定时/计数器芯片Intel8253 209
7.2 可编程并行接口芯片8255A 216
7.2.1 并行通信与接口 216
7.2.2 8255A的编程结构 217
7.2.3 8255A的引脚功能 218
7.2.4 8255A的工作方式 218
7.3 可编程串行接口芯片8251A 219
7.3.1 8251A的基本性能 219
7.3.2 8251A的内部结构 220
7.3.3 8251A的引脚功能 221
7.3.4 8251A的编程 223
7.4 其他接口芯片介绍 225
7.4.1 Intel 8279 226
7.4.2 HD7279A 226
7.5 CPU和外设之间的数据传送方式 227
7.5.1 程序方式 227
7.5.2 中断方式 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的内部组成与结构 233
7.6.3 8237的内部寄存器组 239
7.7 8237的编程及应用 242
7.7.1 8237的寻址及连接 242
7.7.2 8237在系统中的典型连接 244
7.7.3 8237的初始化 246
7.7.4 通道控制方式 248
7.8 总线 249
7.8.1 总线分类 249
7.8.2 总线操作 249
7.8.3 总线标准 251
思考与练习 253
第8章 A/D和D/A转换器 254
8.1 基本概念 254
8.1.1 D/A转换 254
8.1.2 A/D转换器 257
8.2 基本方法 261
8.3 A/D与D/A转换接口 261
8.3.1 模/数转换芯片（ADC）及其接口技术 261
8.3.2 数/模转换器芯片（DAC）及其接口技术 267
8.4 典型例题 269
思考与练习 277
第9章 从8086/8088到Pentium的技术变迁 279
9.1 80286CPU 279
9.2 80386CPU 280
9.3 80486CPU 280
9.4 Pentium CPU 281
9.5 80386/80486/Pentium多任务与多用户系统 282
9.5.1 80386多任务与多用户系统 282
9.5.2 80486多任务与多用户系统 283
9.5.3 Pentium多任务与多用户系统 283
9.6 80386/80486/Pentium微机系统 284
9.7 80386/80486/Pentium的指令系统及汇编语言编程 285
思考与练习 291
第10章 微型计算机在工业控制中的应用 292
10.1 微型计算机应用的意义 292
10.2 典型微型计算机控制系统的组成 293
10.3 微型计算机在开环控制系统中的应用 294
10.4 以微型计算机为基础的闭环控制系统 298
10.5 微型计算机在多对象检测及控制系统中的应用 301
10.6 微型机算机在多变量寻优系统中的应用 302
10.7 微型计算机在过程控制系统中的应用 303
10.7.1 干燥道的结构工艺及相纸干燥过程的要求 304
10.7.2 相纸干燥过程控制机系统的功能 305
10.7.3 系统的硬件结构 306
10.7.4 系统软件考虑 306
10.7.5 软件控制器的原理介绍及讨论 307
思考与练习 309
附录A ASCII码字符表 311
附录B 86系列指令系统汇总表 312
附录C 考试样题 327
参考文献 341

1. 嵌入式系统设计师考前冲刺100题 [倪奕文 王建平 编著]
2. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第三版） [主编　郭志勇]
3. 微机原理与接口技术 [李珍香 编著]
4. 单片机原理及应用技术（C语言版） [周国运 鲁庆宾 赵天翔 编著]
5. 单片机实用技术项目教程 [主编 周威 熊辉]
6. 单片机原理及应用项目化教程（C语言版） [主编 谢四连　王善伟　李石林]
7. 微型计算机原理与接口技术（第二版） [主编 王向慧]
8. 微型计算机组装与维护（第二版） [主编 柳 青 陈孟祥]
9. 微型计算机原理与接口技术学习与实验指导（第二版） [主编 杨立]
10. 微型计算机原理与接口技术（第二版） [主编 杨立]
11. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第二版） [主编 郭志勇]
12. 微型计算机原理及应用（第三版） [主编 何超]
13. 电子技术项目教程（Proteus版） [主编 郭志勇]
14. 微型计算机原理与汇编语言程序设计（第二版）——习题解答、实验指导和实训 [主 编 杨 立]
15. 单片机应用教程 [胡云冰 聂振华]
16. 微型计算机原理与汇编语言程序设计（第二版） [主编 杨立]
17. 单片机应用系统设计安装与调试 [主编 田浩鹏]
18. 微机原理与汇编语言程序设计（第二版） [主编 荆淑霞]
19. 单片机原理及应用设计（第二版） [主编 胡辉 ]
20. 单片机原理及典型应用接口技术 [刘甫 陈健美 编著]
21. 单片机原理及应用教程（C语言版） [主编 周国运]
22. 微型计算机组装与维护实用教程 [主 编 王际川 周永福]
23. 微型计算机组成原理与设计方法研究 [刘峰 陈炯 邵泽云]
24. 微型计算机原理与接口技术实验及习题指导 [主编 何超]
25. 微型计算机原理与接口技术 [何超]
26. 单片微型计算机原理及接口技术实验指导与实训 [林军 等编著]
27. 微型计算机及其接口技术 [胡敏 张永 主编]
28. 汇编语言课程设计案例精编 [李珍香 刘红梅 赵润林 编著]
29. 微型计算机通信与接口技术 [刘兵　易逵　朱天清 等编著]
30. 汇编语言程序设计 [葛建梅 等编著]