微型计算机原理及应用（第二版）

中国水利水电出版社

【作者】何超主编徐昊副主编

【I S B N 】978-7-5084-4662-2

【责任编辑】郭东青

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2007-06-01

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第2版

【页数】284

【千字数】

【印张】

【定价】￥26

【丛书】普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪高职高专新概念教材

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《微型计算机原理及应用（第二版）》是高等学校工科电类各专业，特别是计算机应用专业大学生必修的一门专业基础课，目的在于让学生理论联系实际理解与掌握微型计算机的基本组成、工作原理、各类接口部件的功能，以及如何与系统连接构建微机系统等方面的知识，使学生具有微机应用系统软硬件开发的初步能力。

全书共8章，主要内容包括：概述、微处理器、微型计算机的寻址方式和指令系统、汇编语言初步、总线和主板、存储器、中断系统、微型计算机接口技术等。注重典型电路和芯片的介绍，注重实践技能的培养和分析问题解决问题能力的培养。

本书内容简而精。叙述启发式，逻辑线索简明、清晰、合理；物理概念清楚，深入浅出；语言生动流畅，通俗易懂；图表精选，说明性强。为了便于使用，本书还配有实验与习题解答辅导书。

本书适合高职高专计算机专业类、电子类和电气自动化类的学生使用，也可供与信息类相关的非计算机专业的本科生选用，还可供广大初、中等工程技术人员和对计算机硬件爱好的读者自学参考。

从第一版到现在，转瞬已是六年。感谢广大读者的支持，本书进入了“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”系列。短短六年，计算机技术的飞跃发展给我们带来莫大的喜悦，也给本书第二版的编者带来了巨大的困难。

微型机迅速普及和发展，几乎每隔几年就有一个重大变化，最近十年更是处于加速发展阶段。目前微型机的性能已达到或超过以前的大中型机，广泛应用于科学计算、数据处理、办公自动化、工程控制、辅助系统、仿真等诸多领域。

《微型计算机原理及应用》是高等学校工科电类各专业，特别是计算机应用专业大学生必修的一门专业基础课，目的是让学生理论联系实际，理解与掌握微型计算机的基本组成、工作原理和各类接口部件的功能，以及如何与系统连接构建微机系统等方面的知识，使学生具有微机应用系统软硬件开发的初步能力。本书按照高职高专及应用型本科教学大纲的要求和教学特点进行编写。

为了给读者奉献一本高质量的教材，在编写中我们努力保持原书的优点并坚持以下几个原则：

? 努力追踪微机快速发展的历程，努力反映计算机科技的最新成果。读者可以从每一章中看到这一点。

? 以应用为目的，删繁就简，突出重点，内容少而精。加强基本概念和基本分析方法的介绍；密切结合计算机专业实际。

? 叙述启发式，逻辑线索简明、清晰、合理；物理概念清楚，深入浅出；语言生动流畅，通俗易懂；注重典型电路和芯片的介绍。

? 注重实践技能的培养和分析问题、解决问题能力的培养。

? 图表精选，说明性强。

本书共分为8章，主要内容如下：

第1章介绍计算机的分类及应用，微型计算机的基本组成，微型计算机中数的编码和字符的表示等内容。第2章介绍CPU。由于计算机科技的飞跃发展，CPU的结构和工作原理越来越复杂，为此，我们只有从最简单的最容易说明其工作原理的典型芯片8086/8088微处理器说起，然后叙述了CPU发展的辉煌的历程，讨论了CPU发展的潮流（诸如超标量流水线技术、指令分支预测技术、Pentium Pro的乱序执行、RISC、SIMD以及MMX、SSE（SSE2）、双核、64位新体系等新理论和新技术等）和未来。第3章讨论微型计算机的寻址方式和指令系统。第4章讨论汇编语言初步。第5章讨论总线与主板，介绍主板结构的新变化和新技术。第6章讨论存储器，介绍USB 2.0和移动存储等新技术。第7章讨论中断技术，介绍PCI中断、串行中断等新技术。第8章讨论接口问题，从实践的角度介绍常用微机外部实用接口，讨论USB接口、IEEE 1394串行接口、SCSI接口、SATA接口和PCI接口等新技术。

“微型计算机原理及应用”是一门实践性很强的课程。为了加强对学习的辅导，培养实践能力，本书配有《微型计算机原理实验与习题解答》一书。

本书适合高职高专和应用型本科计算机专业类、电子类和电气自动化类的学生使用，也可供与信息类相关的非计算机专业的本科生选用，还可供广大工程技术人员自学参考。

本书为任课教师配有电子教案，此教案用PowerPoint制作，可以任意修改。

本书第二版由何超教授任主编，徐昊任副主编。各章编写分工如下：第1章由钟健编写，第2章由何超编写，第3章由杨端甫编写，第4章由田桂丰编写，第5章由熊立梁编写，第6章由徐昊编写，第7章由许新华编写，第8章由陈智勇编写，裴云华编写了“汇编语言调试环境”软件。

限于编者的水平，错误和不妥之处在所难免，敬请广大读者和专家批评指正。

序
第二版前言
第一版前言
第1章概述 1
本章学习目标 1
1.1 计算机的分类及应用 1
1.1.1 计算机的分类 1
1.1.2　计算机的应用范围 1
1.2 计算机和微型计算机的发展概况 3
1.2.1　计算机的发展 3
1.2.2　微型计算机的发展 6
1.3 微型计算机的基本组成 7
1.4 微型计算机中数的编码和字符的表示 9
1.4.1　进位计数制 9
1.4.2　进制之间的转换 11
1.4.3　无符号数和带符号数 13
1.4.4　定点数与浮点数 14
1.4.5　计算机中的编码 16
本章小结 18
习题一 18
第2章微处理器 19
本章学习目标 19
2.1 微处理器概述 19
2.1.1 CPU的基本概念和组成 19
2.1.2 CPU主要技术参数 23
2.1.3 CPU主流技术术语浅析 25
2.2 8086/8088微处理器 26
2.2.1 8086的编程结构 27
2.2.2 8086的工作模式和引脚功能 31
2.2.3 8086系统的存储器 36
2.2.4 8086的总线时序 39
2.3 辉煌的历程 41
2.3.1 早期的CPU 41
2.3.2 32位CPU 42
2.3.3 Pentium系列 44
2.4 潮流和未来 47
2.4.1 奔腾4的时代 47
2.4.2 64位CPU 49
2.4.3 CPU的型号新标注法 51
2.4.4 双核与双芯（Dual Core Vs. Dual CPU） 53
2.4.5 Apple的Mac机 55
2.4.6 龙芯两次飞腾 55
本章小结 56
习题二 57
第3章微型计算机指令系统 61
本章学习目标 61
3.1 寻址方式 61
3.1.1 与数据有关的寻址方式 61
3.1.2 转移地址的寻址方式 67
3.2 8086/8088处理器的指令系统 69
3.2.1 数据传送指令 69
3.2.2 算术运算指令 72
3.2.3 逻辑运算指令 75
3.2.4 移位指令 76
3.2.5 串操作指令 78
3.2.6 控制转移指令 79
3.2.7 循环指令 81
3.2.8 过程调用和返回指令 82
3.2.9 中断指令 82
3.2.10 处理机控制指令 83
3.3 32位新增指令简介 84
本章小结 84
习题三 85
第4章汇编语言及汇编程序设计 89
本章学习目标 89
4.1 汇编语言概述 89
4.1.1 汇编语言 89
4.1.2 汇编环境介绍 90
4.1.3 汇编语言上机过程 90
4.2 汇编语言标识符、表达式及运算符 91
4.2.1 汇编语言语句格式 91
4.2.2 汇编语言标识符 91
4.2.3 表达式和运算符 92
4.3　伪指令和宏指令 92
4.3.1 数据定义伪指令 93
4.3.2 符号定义语句 95
4.3.3 段定义伪操作 96
4.3.4 过程定义伪指令 96
4.4 系统功能调用 97
4.4.1 系统功能调用概述 97
4.4.2 基本I/O调用 98
4.4.3 程序举例 98
4.5 汇编语言程序设计举例 99
4.6 汇编与C/C++接口 103
4.6.1 高级语言与汇编语言的接口需要解决的问题 103
4.6.2 C语言与汇编语言的接口 104
本章小结 104
习题四 104
第5章总线和主板 111
本章学习目标 111
5.1 总线基本概念 111
5.1.1 什么是总线 111
5.1.2 面向总线的体系结构 112
5.1.3 总线分类和性能指标 115
5.2 总线工作原理 118
5.2.1 总线的控制 118
5.2.2 数据传送 119
5.2.3 总线仲裁 120
5.2.4 总线驱动和其他控制 121
5.3 微机的系统总线标准 121
5.3.1 系统总线标准 121
5.3.2 常见系统总线标准 122
5.3.3 其他总线 126
5.4 总线新技术 129
5.5 认识主板 132
5.6 主板结构 134
5.7 主板控制芯片组 136
5.7.1 概念及结构 136
5.7.2 流行芯片组 137
5.7.3 BIOS与CMOS 140
5.8 主板发展趋势 141
5.8.1 主板结构的新变化 141
5.8.2 主板总线速度的提升 141
5.8.3 主板超频稳定性能的成熟 142
5.8.4 主板安全稳定性能的增强 143
5.8.5 主板方便性能的提高 143
5.8.6 主板能源功能的改进 144
5.8.7 整合技术日新月异 144
本章小结 144
习题五 145
第6章存储器 147
本章学习目标 147
6.1 存储器的概念、分类和要素 147
6.1.1 简介 147
6.1.2 半导体存储器的分类 148
6.1.3 选择存储器件的考虑因素 150
6.2 内存储器 151
6.2.1 随机读写存储器（RAM） 151
6.2.2 只读存储器（ROM） 160
6.3 IBM-PC/XT中的存储器、扩展存储器及其管理 164
6.3.1 存储空间的分配 164
6.3.2 ROM子系统 165
6.3.3 RAM子系统 167
6.3.4 寻址范围 168
6.3.5 存储器的管理 169
6.3.6 高速缓冲存储器Cache 171
6.4 外存储器 171
6.4.1 软盘 172
6.4.2 硬盘 173
6.4.3 光盘 174
6.4.4 移动存储器 175
6.5 CPU与存储器的连接 176
6.5.1 CPU与存储器连接时应注意的问题 176
6.5.2 存储器片选信号的产生方式和译码电路 177
6.5.3 CPU与存储器的连接 179
本章小结 184
习题六 185
第7章中断系统 187
本章学习目标 187
7.1 中断系统基本概念 187
7.1.1 中断的概念 187
7.1.2 中断的作用和分类 188
7.2 中断的过程 190
7.2.1 中断请求与中断屏蔽 190
7.2.2　中断识别与中断优先级的管理 191
7.2.3 中断响应 195
7.2.4 中断处理 196
7.3 中断向量及其操作 198
7.3.1 中断类型号和中断向量表 198
7.3.2 中断向量的设置 199
7.3.3 中断向量的修改 199
7.3.4 中断类型号的获取 200
7.4 Intel 8259A可编程中断控制器 201
7.4.1 8259A的框图和引脚 201
7.4.2 中断触发方式和中断响应过程 204
7.4.3 工作方式 206
7.4.4 屏蔽中断源的方式 207
7.4.5 结束中断处理的方式 208
7.4.6 中断级联方式 209
7.4.7 8259A初始化命令字和操作方式命令字 210
7.4.8 8259A在以80x86为CPU的计算机中的应用 218
7.5 PCI中断 219
7.5.1 现代微机中的PCI中断 220
7.5.2 PCI中断响应周期 220
7.5.3 PCI中断的共享 220
7.6 串行中断 221
7.6.1 开始帧 221
7.6.2 数据帧 222
7.6.3 停止帧 223
本章小结 223
习题七 223
第8章微型计算机接口技术 226
本章学习目标 226
8.1 微型计算机接口技术概述 226
8.1.1 微机接口和接口类型 226
8.1.2 输入/输出接口的编址方式 227
8.1.3 CPU和外部设备的数据传输的同步控制方式 231
8.2 常用微机外部实用接口 234
8.2.1 USB接口 235
8.2.2 PS/2串行接口 235
8.2.3 COM串行接口 236
8.2.4 LPT并行接口 236
8.2.5 IEEE 1394串行接口 236
8.2.6 MIDI专用接口 237
8.2.7 SCSI接口 237
8.2.8 VGA专用接口 238
8.2.9 DVI专用接口 238
8.2.10 RJ-45异步串行接口 239
8.2.11 S视频端口 239
8.3 实用并行数据接口 240
8.3.1 并行通信的概念 240
8.3.2 简单并行口 240
8.3.3 8255A可编程输入/输出接口 241
8.3.4 IDE接口 242
8.4 串行数据接口 244
8.4.1 概述 244
8.4.2 串行接口标准RS-232C 245
8.4.3 SATA接口 246
8.4.4 SATA II串口 248
8.5 微机内部总线接口 248
8.5.1 PCI接口 249
8.5.2 AGP接口 249
8.5.3 PCI-E接口 252
8.6 数/模、模/数转换器及其与CPU的接口 252
8.6.1 数/模转换器及其与CPU的接口 253
8.6.2 模/数转换器及其与CPU的接口 254
本章小结 256
习题八 256
附录一 ASCII码表 258
附录二 Pentium指令系统一览表 259
参考文献 265

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