微型機原理與技術(shù)（第2版）

《微型機原理與技術(shù)（第2版）》特色：

面向高等學(xué)校 《微型機原理與技術(shù)（第2版）》是專為普通高校計算機系本科生《微型機原理》或《微型機技術(shù)》配置的教材。是在《微型機原理與技術(shù)（第2版）》（第1版）和《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用》（第4版）基礎(chǔ)上修改而成的，不依托于其他課程，面向初學(xué)者。

注重先進(jìn)性，注重認(rèn)知規(guī)律 在選材、內(nèi)容組織和講述中精心考慮，以Pentium為核心，闡述最先進(jìn)的微型機技術(shù)，深入淺出。特別可貴的是，基于作者長年的教學(xué)和科研工作，以及與Intel公司多年直接聯(lián)系，《微型機原理與技術(shù)（第2版）》在國內(nèi)外首次準(zhǔn)確地剖析和闡明了多個精巧技術(shù)的由來、設(shè)計方法和優(yōu)化思路。

實用性強，例題豐富，注意總結(jié) 融入了許多科研成果和實例，有助于讀者對技術(shù)關(guān)鍵和難點的準(zhǔn)確理解和靈活應(yīng)用。對重點內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，既有深入細(xì)致的分析，又有簡單明了的概括和總結(jié)。

有配套輔助教材 《微型機原理與技術(shù)（第2版）》有配套的《微型機原理與技術(shù)（第2版）——習(xí)題、實驗題和綜合訓(xùn)練題集》，其中，習(xí)題針對《微型機原理與技術(shù)（第2版）》相應(yīng)章節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)；實驗題則針對最重要和實用的內(nèi)容；綜合訓(xùn)練題使教學(xué)更切合日新月異的技術(shù)發(fā)展情況；最后附有2份模擬試卷及答案。

有配套的演示文稿 為協(xié)助教學(xué)，設(shè)計了一套演示文稿，含48學(xué)時和64學(xué)時兩種教案，并列出了教學(xué)重點。此外，作者基于長期從教經(jīng)歷，闡述了關(guān)于本課程的教學(xué)體會和建議。

不需要購買實驗系統(tǒng) 在聽取許多同行意見基礎(chǔ)上，配套教材中提供了一套全新的綜合訓(xùn)練題，代替了以往利用落后于當(dāng)前技術(shù)的實驗系統(tǒng)做硬件實驗的方法，而更有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力。

第1章計算機系統(tǒng)概述1

1.1系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)1

1.1.1硬件系統(tǒng)1

1.1.2軟件系統(tǒng)3

1.1.3層次結(jié)構(gòu)4

1.2系統(tǒng)配置與主要指標(biāo)4

1.3基本原理和工作過程5

1.3.1馮·諾依曼型計算機5

1.3.2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換6

1.3.3算術(shù)與邏輯運算9

1.3.4指令執(zhí)行過程14

1.3.5系統(tǒng)運行過程16

第2章指令系統(tǒng)19

2.1計算機的編程結(jié)構(gòu)19

2.1.1寄存器20

2.1.2存儲器22

2.1.3輸入/輸出端口25

2.2操作數(shù)的尋址方式26

2.2.1立即尋址和寄存器尋址26

2.2.2輸入/輸出端口尋址27

2.2.3存儲器尋址28

2.2.4關(guān)于地址的尋址32

2.3Pentium的指令系統(tǒng)32

2.3.1傳送指令32

2.3.2算術(shù)運算指令40

2.3.3邏輯運算和位操作指令46

2.3.4串操作指令及其重復(fù)前綴50

2.3.5控制類指令52

第3章匯編語言程序設(shè)計54

3.1匯編語言54

3.1.1匯編語言概述54

3.1.2語句的類型和格式55

3.1.3運算符57

3.2偽指令62

3.2.1段定義和段約定偽指令62

3.2.2數(shù)據(jù)定義偽指令66

3.2.3其他偽指令67

3.3程序設(shè)計71

3.3.1順序程序設(shè)計71

3.3.2轉(zhuǎn)移和循環(huán)指令72

3.3.3分支程序設(shè)計77

3.3.4循環(huán)程序設(shè)計80

3.3.5調(diào)用和中斷類指令及其應(yīng)用83

3.3.6子程序設(shè)計88

3.4典型匯編語言程序設(shè)計96

3.4.1數(shù)碼轉(zhuǎn)換96

3.4.2排序104

3.4.3對半檢索108

第4章32位微處理器Pentium110

4.1從邏輯結(jié)構(gòu)的演變看微處理器的發(fā)展110

4.1.18086的邏輯結(jié)構(gòu)110

4.1.280386的邏輯結(jié)構(gòu)112

4.1.3Pentium的邏輯結(jié)構(gòu)114

4.2Pentium采用的先進(jìn)技術(shù)115

4.3Pentium的寄存器119

4.4Pentium的主要信號及其含義122

4.5Pentium的總線狀態(tài)和總線周期125

4.5.1Pentium的總線狀態(tài)125

4.5.2Pentium的總線周期127

4.6Pentium的工作方式129

4.7Pentium的中斷技術(shù)130

4.7.1實地址方式的中斷機制和中斷技術(shù)131

4.7.2虛地址方式的中斷機制135

4.8Pentium的保護(hù)技術(shù)138

4.9Pentium系列微處理器的技術(shù)發(fā)展141

第5章存儲器、存儲管理和高速緩存技術(shù)142

5.1存儲器件和存儲器142

5.1.1存儲器的分類和性能指標(biāo)142

5.1.2隨機存取存儲器和只讀存儲器143

5.1.3存儲器的行列結(jié)構(gòu)、應(yīng)用舉例以及容量擴充145

5.2存儲器的體系結(jié)構(gòu)149

5.2.1層次化的存儲器體系結(jié)構(gòu)149

5.2.232位計算機系統(tǒng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)151

5.3虛擬存儲機制和段頁兩級存儲管理152

5.3.1虛擬存儲機制152

5.3.2分段管理154

5.3.3段選擇子、段描述符和段描述符表155

5.3.4邏輯地址到線性地址的轉(zhuǎn)換157

5.3.5分頁管理和線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址158

5.4高速緩存技術(shù)160

5.4.1高速緩存的組織方式161

5.4.2高速緩存控制器82385162

第6章計算機和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸166

6.1為什么要用接口電路166

6.2CPU和輸入/輸出設(shè)備之間的信號167

6.3接口部件的I/O端口168

6.4接口的功能以及在系統(tǒng)中的連接169

6.5CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式170

6.5.1程序方式170

6.5.2中斷方式174

6.5.3DMA方式176

第7章串/并行通信及其接口技術(shù)182

7.1串行通信和串行接口182

7.1.1串行通信涉及的幾個問題182

7.1.2串行接口184

7.2可編程串行通信接口8251A185

7.2.18251A的基本工作原理185

7.2.28251A的外部信號187

7.2.38位接口芯片與CPU總線的連接189

7.2.48251A的寄存器格式及初始化流程191

7.2.58251A編程舉例193

7.3并行通信和并行接口196

7.4可編程并行通信接口8255A197

7.4.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部信號197

7.4.28255A的控制字198

7.4.38255A的工作方式200

7.4.48255A應(yīng)用舉例204

第8章中斷控制器的編程結(jié)構(gòu)、工作方式及編程207

8.18259A的外部信號、編程結(jié)構(gòu)和工作原理207

8.28259A的工作方式209

8.38259A的初始化命令字和初始化流程211

8.3.18259A的初始化命令字211

8.3.28259A的初始化流程213

8.48259A的操作命令字215

8.58259A應(yīng)用舉例218

8.6多片8259A組成的主從式中斷系統(tǒng)222

第9章DMA控制器的編程結(jié)構(gòu)及編程224

9.1DMA控制器概要224

9.2DMA控制器8237A的原理224

9.38237A的工作方式和寄存器227

9.3.18237A的工作方式和方式寄存器227

9.3.28237A的控制寄存器和有關(guān)問題229

9.3.38237A的狀態(tài)寄存器的格式230

9.3.48237A的請求標(biāo)志、屏蔽標(biāo)志和復(fù)位命令230

9.48237A各寄存器對應(yīng)的端口地址231

9.58237A的編程和應(yīng)用232

第10章計數(shù)器/定時器和多功能接口芯片235

10.1可編程計數(shù)器/定時器的工作原理235

10.2可編程計數(shù)器/定時器8253/8254的編程結(jié)構(gòu)和外部信號237

10.38253/8254的控制字、狀態(tài)字及編程命令237

10.48253/8254的工作模式239

10.58253/8254應(yīng)用舉例243

10.632位機中的多功能接口芯片82380245

10.6.1多功能接口芯片82380的組成和信號245

10.6.282380和CPU的連接248

第11章模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換及綜合應(yīng)用250

11.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器250

11.1.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換的原理250

11.1.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832的工作原理和應(yīng)用舉例252

11.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器256

11.2.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法和原理256

11.2.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和系統(tǒng)連接時要考慮的問題258

11.2.3常用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理和應(yīng)用舉例260

11.3綜合應(yīng)用舉例264

11.3.1數(shù)字顯示系統(tǒng)264

11.3.2馬達(dá)開環(huán)/閉環(huán)控制系統(tǒng)266

11.3.3前后臺方式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)272

第12章輸入設(shè)備的工作原理與接口技術(shù)278

12.1鍵盤的基本工作原理278

12.2鍵的識別278

12.2.1行掃描法的原理與編程278

12.2.2行反轉(zhuǎn)法的原理與編程281

12.3計算機的鍵盤子系統(tǒng)284

12.3.1擴展鍵盤和鍵盤控制器284

12.3.2主機的鍵盤接口285

12.4鍵盤中斷處理程序287

12.4.109H鍵盤中斷處理程序287

12.4.216H鍵盤中斷處理程序288

12.5鼠標(biāo)288

12.5.1鼠標(biāo)的工作原理、連接方式和數(shù)據(jù)格式289

12.5.2鼠標(biāo)的驅(qū)動程序及其功能調(diào)用290

第13章輸出設(shè)備的工作原理與接口技術(shù)292

13.1顯示器的分類和工作原理292

13.1.1CRT顯示器的基本原理292

13.1.2液晶顯示器LCD的工作原理293

13.2顯示適配器296

13.2.1顯示適配器的性能和種類297

13.2.2彩色顯示適配器的功能模塊298

13.3與顯示有關(guān)的功能調(diào)用299

13.4高速圖形接口AGP299

13.5打印機的工作原理300

13.5.1打印機的性能指標(biāo)300

13.5.2針式打印機的工作原理301

13.5.3噴墨打印機的工作原理302

13.5.4激光打印機的工作原理303

13.6打印機的接口技術(shù)306

13.6.1打印機適配器306

13.6.2打印機采用并行方式連接主機306

13.6.3打印機采用串行方式連接主機310

第14章外存儲器的原理與技術(shù)311

14.1軟盤子系統(tǒng)311

14.2硬盤子系統(tǒng)312

14.2.1硬盤驅(qū)動器313

14.2.2硬盤控制器313

14.2.3與硬盤有關(guān)的功能調(diào)用314

14.3光盤子系統(tǒng)315

14.3.1光盤的特點和類型315

14.3.2光盤讀/寫原理316

第15章總線技術(shù)318

15.1總線的分類和性能指標(biāo)318

15.2PCI的特點和層次化結(jié)構(gòu)319

15.3PCI的信號322

15.4PCI的命令類型325

15.5PCI的數(shù)據(jù)傳輸326

15.5.1PCI數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)要點326

15.5.2PCI的單數(shù)據(jù)讀/寫操作327

15.5.3PCI的突發(fā)傳輸329

15.5.4PCI的64位擴展傳輸330

15.6PCI的配置機制331

15.6.1PCI的三個地址空間331

15.6.2配置空間的功能和結(jié)構(gòu)331

15.6.3基本配置空間的結(jié)構(gòu)332

15.7PCI的仲裁334

15.8PCI兼容的局部總線334

15.8.1局部總線ISA335

15.8.2局部總線EISA336

15.9外部總線337

15.9.1外部總線IDE和EIDE337

15.9.2外部總線SCSI338

15.9.3外部總線RS-232-C340

15.9.4通用串行總線USB341

第16章Pentium計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)344

16.1Pentium計算機系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)344

16.2Pentium計算機系統(tǒng)中的BIOS346

16.3Pentium計算機系統(tǒng)的控制芯片組347

16.3.1北橋-南橋式控制芯片組及相關(guān)的計算機系統(tǒng)348

16.3.2MCH-ICH集中式控制芯片組及相關(guān)的計算機系統(tǒng)350

16.4Pentium計算機的系統(tǒng)配置和主機板352

16.4.1Pentium計算機的系統(tǒng)配置352

16.4.2Pentium計算機主機板的結(jié)構(gòu)352

16.4.3Pentium計算機主機板的部件354

參考文獻(xiàn)356

本書是專為普通高校計算機專業(yè)本科生“微型機技術(shù)”和“計算機原理”等課程配置的教材。是在本書第1版和《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用》第4版基礎(chǔ)上，針對普通高校的特點而編寫的。本書不依托于其他課程，以Pentium為核心，由淺入深地從硬件、軟件和系統(tǒng)三方面講述當(dāng)前最先進(jìn)的微型機原理與技術(shù)。

書中在對計算機系統(tǒng)進(jìn)行概述之后，講述Pentium指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計方法；接著分析32位微處理器Pentium的關(guān)鍵技術(shù)；然后闡述了存儲器管理技術(shù)和高速緩存技術(shù)；接著講解了主機和外設(shè)之間的各種數(shù)據(jù)傳輸方式；隨后，講述微型機的接口技術(shù)，逐一講解了各關(guān)鍵接口部件包括多功能部件的原理和應(yīng)用，并通過綜合應(yīng)用舉例，將多個接口技術(shù)匯合在一起，加深理解和掌握；此后，結(jié)合鍵盤和鼠標(biāo)、CRT和液晶顯示器、打印機、磁盤和光盤，講述了主要外設(shè)的原理與技術(shù)；然后以PCI總線為重點講解總線技術(shù)；最后講述Pentium主機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以建立對微型機系統(tǒng)的整體觀念。

本書對重點技術(shù)都結(jié)合實例予以說明，并進(jìn)行歸納和總結(jié)，以利于讀者深入理解、牢固掌握和靈活應(yīng)用，對關(guān)鍵技術(shù)盡量闡述其設(shè)計思想和創(chuàng)新點，以啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

作者基于深厚的教學(xué)和科研功底，以一貫精益求精的科學(xué)作風(fēng)，對各章內(nèi)容的選擇、組織和表述進(jìn)行了精心考慮，特別注重符合初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律，對所有技術(shù)都講得條理清晰、深入淺出、通俗易懂。

本書可作為普通高等院校計算機系本科生和電子類本科生的教材；由于注意了盡量減少對其他專業(yè)課的依托性，所以，也可作為非計算機專業(yè)教材；對于從事微型機技術(shù)研究和應(yīng)用的科研人員，本書也是一本內(nèi)容翔實、可讀性非常好的參考書。

戴梅萼，1946年出生，上海市人，1964年由上海中學(xué)入清華大學(xué)自動控制系，1970年畢業(yè)，1981年獲清華大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)任清華大學(xué)計算機系教授。自研究生畢業(yè)后，長年從事微型計算機技術(shù)的教學(xué)和科研。曾作為主要完成人或項目負(fù)責(zé)人，由于出色完成“六五”、“七五”、“八五”、“九五”國家重點科研攻關(guān)項目而獲得電子部科技進(jìn)步一等獎、國家級科技進(jìn)步三等獎、電子部科技進(jìn)步二等獎、教育部科技進(jìn)步二等獎等多次重要獎勵。作為第一作者或唯一作者編著了《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用》、《JAVA問答式教程》和《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》等多種教材，其中，配套專業(yè)教材《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用》、《微型計算機技術(shù)及應(yīng)用一習(xí)題與實驗題集》、《微型機軟件硬件開發(fā)指南》第1版于1996年獲第三屆全國工科電子類優(yōu)秀教材一等獎，并被臺灣儒林圖書公司印刷臺灣版發(fā)行于中國港澳臺地區(qū)和新加坡，第2版于2001年獲北京市教育教學(xué)成果一等獎，并獲國家級教學(xué)成果二等獎；第3版于2004年獲全國優(yōu)秀暢銷書金獎，2005年評為北京市高等教育精品教材，2008年獲清華大學(xué)優(yōu)秀教材特等獎。以第一作者在國內(nèi)外會議和期刊發(fā)表科研論文50余篇。

《微型機原理與技術(shù):習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題集(第2版)》中習(xí)題部分與主教材《微型機原理與技術(shù)》(第2版)每一章密切配合。所有實驗都可利用普通計算機完成，不必購買實驗擴展板。每個實驗都給出了參考流程和參考程序，給讀者提供示范，讀者可由此得到啟發(fā)．并且觸類旁通，自己做出更精良的設(shè)計。提供了一 套綜合訓(xùn)練題集，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。提供兩套模擬試卷，且給出答案。附錄中給出了Pentium指令詳解．每條指令指出使用 注意點，并給出使用舉例。

《微型機原理與技術(shù):習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題集(第2版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是和《微型機原理與技術(shù)》（第2版）完全配套的習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題。《微型機原理與技術(shù):習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題集(第2版)》每部分的習(xí)題針對主教材相應(yīng)章節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)和內(nèi)容，以Pentium為核心，涉及CPU技術(shù)、指令系統(tǒng)、存儲器和高速緩存技術(shù)、微型機和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、串/并行通信技術(shù)、中斷技術(shù)、DMA技術(shù)、計數(shù)器/定時器技術(shù)、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換技術(shù)、鍵盤技術(shù)、顯示技術(shù)、打印機技術(shù)、磁盤和光盤技術(shù)、總線技術(shù)，以及主機工作原理，習(xí)題中包括了一部分例題性習(xí)題；所有實驗都只需普通微型機即可完成，而不需任何附加的實驗設(shè)備，每個實驗均提供參考流程和參考程序。期望讀者參考之后作出更精良的設(shè)計；綜合訓(xùn)練題對應(yīng)了教材中最重要、最關(guān)鍵的技術(shù)，這是在筆者與國內(nèi)許多同行反復(fù)交流的基礎(chǔ)上推出的一種全新的培養(yǎng)綜合分析能力和創(chuàng)新能力的有效手段。《微型機原理與技術(shù):習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題集(第2版)》提供了兩套模擬試卷和答案。此外，應(yīng)許多學(xué)生的要求，按Pentium指令系統(tǒng)編排指令詳解，結(jié)合作者的編程體會，說明了匯編語言指令的使用方法和使用注意點。

《微型機原理與技術(shù):習(xí)題、實驗和綜合訓(xùn)練題集(第2版)》中習(xí)題部分與主教材《微型機原理與技術(shù)》(第2版)每一章密切配合。所有實驗都可利用普通計算機完成，不必購買實驗擴展板。每個實驗都給出了參考流程和參考程序，給讀者提供示范，讀者可由此得到啟發(fā)．并且觸類旁通，自己做出更精良的設(shè)計。提供了一 套綜合訓(xùn)練題集，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。提供兩套模擬試卷，且給出答案。附錄中給出了Pentium指令詳解．每條指令指出使用 注意點，并給出使用舉例。