微机原理与接口技术（第3版）

全书以培养高级工程应用人才为目标，面向多层次、多学科专业，实用性强、使用面广，具有以下特点：
⑴理论教学与实践教学并重，以丰富的实例支撑理论教学，并兼顾选材的先进性和教学对象的普适性。
⑵坚持基本理论适度原则，立足系统、面向应用、力求精炼、重点突出。
⑶全书以培养学生创新能力为主线，以帮助学生深入理解计算机的结构和工作原理为课程教学目标。

 

本书从工程应用的角度出发，以Intel 8086微处理器为基础，系统阐述微型计算机的基本组成、工作原理及接口技术。
本书主要内容包括微型计算机硬件系统的组成、汇编语言程序设计、总线及接口技术三大部分，全书共分为9章，分别讲述计算机系统概述、微型计算机系统基础、80×86微处理器、寻址方式与指令系统、汇编语言程序设计、半导体存储器、输入/输出技术和常用接口芯片等内容，并给出了一些典型的实验。
本书在内容选择上以微型计算机基础知识为主，同时注重应用，坚持理论联系实际的原则，给出了大量的例题、习题和实验。内容组织和语言表达方面坚持由浅入深、循序渐进、通俗易懂的原则，以适应不同专业、不同层次的读者学习需要。
本书可作为高等院校非计算机专业本、专科教材使用，也可作为相关工程技术人员的参考资料。

目录

第1章计算机系统概述

1.1计算机中的数据表示与编码

1.1.1数与数制

1.1.2数据格式

1.1.3二进制数的编码及运算

1.1.4十进制数的编码及运算

1.1.5ASCII字符代码

1.2逻辑电路基础

1.2.1基本逻辑门电路

1.2.2译码器

1.2.3触发器

1.2.4寄存器

1.2.5三态电路

1.3计算机系统概述

1.3.1计算机的分类及发展

1.3.2计算机系统的组成

1.3.3计算机系统的主要性能指标

1.4例题解析

习题1

第2章微型计算机系统基础

2.1指令系统

2.1.1程序设计语言

2.1.2处理器体系结构

2.2微型计算机系统结构

2.2.1微处理器与微型计算机

2.2.2微处理器中主要的寄存器

2.2.3微型计算机中的存储器与地址分配

2.2.4微机系统中采用的先进技术

2.3输入/输出系统

2.3.1信息交换方式

2.3.2程序中断方式

2.4微处理器的发展

2.4.1Intel微处理器

2.4.2其他微处理器

2.5嵌入式系统

2.5.1嵌入式系统的定义和特点

2.5.2嵌入式系统的发展

2.6例题解析

习题2

第3章80×86微处理器

3.1Intel 8086微处理器

3.28086的存储器组织

3.2.1寻址空间和数据存储格式

3.2.2存储器的分段结构和物理地址的形成

3.38086微处理器的内部结构

3.3.18086 CPU的内部结构

3.3.28086 CPU的寄存器结构

3.48086总线的工作周期

3.58086中断系统

3.5.18086中断类型

3.5.2中断向量与中断向量表

3.5.38086中断处理过程

3.68086微处理器外部基本引脚与工作模式

3.6.18086系统总线结构

3.6.2两种模式下公用的引脚信号

3.6.3最小模式

3.6.4最大模式

3.78086微处理器的时序

3.7.1系统的复位与启动

3.7.2最小模式系统总线周期时序

3.7.3最大模式系统总线周期时序

3.8例题解析

习题3

第4章寻址方式与指令系统

4.1指令系统概述

4.1.1指令的基本概念

4.1.2指令格式

4.1.38086汇编语言格式

4.28086寻址方式

4.2.1数据寻址方式

4.2.2指令寻址方式

4.38086指令系统

4.3.1数据传送指令

4.3.2算术运算指令

4.3.3逻辑运算指令

4.3.4移位指令

4.3.5串操作指令

4.3.6程序控制指令

4.3.7处理器控制指令

4.4例题解析

习题4

第5章汇编语言程序设计

5.1汇编语言程序基本格式

5.1.1汇编语言源程序和汇编程序

5.1.2汇编语言的特点

5.1.3一般汇编语言程序的结构形式

5.2汇编语言中的数据

5.2.1常量

5.2.2变量

5.2.3标号

5.3运算符与表达式

5.4伪指令

5.5系统功能调用

5.5.1系统功能调用方法

5.5.2BIOS调用

5.5.3DOS系统功能调用

5.6宏指令

5.7汇编语言程序设计举例

5.7.1程序基本结构

5.7.2顺序结构程序设计

5.7.3分支结构程序设计

5.7.4循环结构程序设计

5.7.5子程序设计

5.7.6实用程序设计举例

5.8汇编语言程序上机过程

5.9调试程序DEBUG的使用

5.10例题解析

习题5

第6章半导体存储器

6.1存储器概述

6.1.1存储器的分类

6.1.2存储器的性能指标

6.1.3存储器的分级结构

6.2随机读/写存储器

6.2.1静态MOS存储器

6.2.2动态MOS存储器

6.3只读存储器

6.3.1掩膜只读存储器

6.3.2可擦可编程只读存储器

6.3.3电可擦可编程只读存储器

6.3.4快擦写存储器

6.4虚拟存储器

6.5Intel 80×86内存管理模式

6.6例题解析

习题6

第7章输入/输出技术

7.1输入/输出系统概述

7.1.1输入/输出接口

7.1.2输入/输出的基本方法

7.2程序控制方式

7.2.1无条件传送方式

7.2.2查询方式

7.3中断方式

7.3.1中断的意义

7.3.2中断的判优方法

7.3.38259中断控制器

7.4直接存储器存取

7.4.1DMA的工作过程

7.4.2DMA控制器8237

7.5例题解析

习题7

第8章常用接口芯片

8.1可编程并行接口8255

8.1.1并行通信的概念

8.1.28255外部引脚及内部结构

8.1.38255的工作方式

8.1.4方式控制字及状态字

8.1.58255与CPU的连接

8.1.68255应用举例

8.2可编程定时/计数器8253/8254

8.2.18253的外部引脚及内部结构

8.2.28253的方式控制字和读/写操作

8.2.38253的工作方式

8.2.48253的初始化编程及应用

8.2.5可编程定时/计数器8254

8.3可编程串行接口8251

8.3.1串行通信概述

8.3.28251的外部引脚及内部结构

8.3.38251的控制字及其工作方式

8.3.48251串行接口应用举例

8.4模拟I/O接口

8.4.1DAC及其与CPU的接口

8.4.2ADC及其与CPU的接口

8.5例题解析

习题8

第9章实验

9.1动态调试程序DEBUG

9.1.1DEBUG的启动与退出

9.1.2汇编、执行、跟踪与反汇编

9.1.3显示、修改内存和寄存器命令

9.1.4磁盘文件操作

9.1.5查找、比较、填充和移动内存命令

9.1.6其他命令

9.2DOS常用命令及8086指令使用

9.2.1实验目的

9.2.2实验类型

9.2.3实验内容及步骤

9.2.4实验报告

9.3内存操作数及寻址方法

9.3.1实验目的

9.3.2实验类型

9.3.3实验内容及步骤

9.3.4自编程序

9.3.5实验报告

9.4汇编语言程序上机过程

9.4.1实验目的

9.4.2实验类型

9.4.3实验内容

9.4.4实验步骤

9.4.5实验报告

9.5分支程序

9.5.1实验目的

9.5.2实验类型

9.5.3实验内容

9.5.4实验步骤

9.5.5实验报告

9.6多重循环程序

9.6.1实验目的

9.6.2实验类型

9.6.3实验内容

9.6.4实验步骤

9.6.5实验报告

9.7子程序

9.7.1实验目的

9.7.2实验类型

9.7.3实验内容及步骤

9.7.4实验报告

9.8存储器扩展实验

9.8.1实验目的

9.8.2实验类型

9.8.3实验内容及步骤

9.8.4实验报告和思考题

9.9中断特性及8259应用编程实验

9.9.1实验目的

9.9.2实验类型

9.9.3实验内容及步骤

9.9.4实验报告和思考题

9.108259级联实验

9.10.1实验目的

9.10.2实验类型

9.10.3实验内容及步骤

9.10.4实验报告和思考题

9.118255并行接口应用实验

9.11.1实验目的

9.11.2实验类型

9.11.3实验内容及步骤

9.11.4实验报告和思考题

9.128253定时/计数器应用实验

9.12.1实验目的

9.12.2实验类型

9.12.3实验内容及步骤

9.12.4实验报告和思考题

9.138251串行接口应用实验

9.13.1实验目的

9.13.2实验类型

9.13.3实验内容及步骤

9.13.4实验报告和思考题

9.14自动计数显示系统

9.14.1实验目的

9.14.2实验类型

9.14.3实验内容

9.14.4实验报告

前言

“微机原理与接口技术”是高等学校计算机、通信、电气、电子等专业开设的一门专业基础课，包括汇编语言程序设计、微机系统结构及工作原理、总线及接口芯片等内容。本书内容主要包括微型计算机硬件系统的组成、汇编语言程序设计、总线及接口技术三大部分，各部分侧重有所不同。概括起来，由内及外可分为3个层次： CPU是核心，指令系统学习重在原理； 汇编语言程序设计重点是讲清楚机器语言与体系结构的关系，并兼顾了解各级编程界面； 接口芯片学习重在应用。本书的教学目标是使学生能够深入理解计算机系统的硬件结构和工作原理，了解计算机在执行程序时各个部件是如何工作的，从而培养硬件思维方式，建立起计算机系统的整体概念，使学生具备计算机系统应用和软硬件开发的能力，为后续相关课程及课程设计和毕业设计打下基础。因此，这门课程在帮助学生建立系统观、培养硬件思维方面，都具有重要的意义。
微机原理与接口技术教材具有信息量大、知识点涵盖面广、硬件与软件兼顾、课程内容前后衔接紧密等特点，而且涉及较多计算机底层的内容，学生在学习过程中往往感到内容抽象、不好理解，学习难度大。这就需要在教材编写过程中合理组织教学内容，精心选择教学例题，帮助学生深入体会硬件工作原理，训练硬件思维方法，逐步建立对硬件的感觉。
本书主要针对普通高等院校计算机类、电气类、电子信息类、自动化类、仪器类、机械类等相关专业本科生。作者在本书中融入了多年的教学经验，注重培养学生的工程应用能力，在内容选择、语言表达方面力求精练、通俗易懂，重点突出。第3版修订过程中，重新梳理了知识点之间的关系，将一些知识点的顺序做了调整，使其更符合学生的认知习惯； 另外，也根据当前微型计算机、嵌入式、单片机等领域的最新发展，删除了部分过时的、没有实用价值的内容，增加了一些新的内容。其中，第1～5章由牟琦编写，第6章、第8章由孙艺珍编写，第7章、第9章由桑亚群编写。
全书以培养高级工程应用人才为目标，面向多层次、多学科专业，实用性强、使用面广，具有以下几个特点。
(1) 理论教学与实践教学并重，以丰富的实例支撑理论教学，并兼顾选材的先进性和教学对象的普适性。
(2) 坚持基本理论适度原则，立足系统、面向应用、力求精练、重点突出。
(3) 全书以培养学生应用能力为主线，以帮助学生深入理解计算机的结构和工作原理为课程教学目标。
除了主教材之外，我们还提供了丰富的教学资源，包括授课PPT、教学大纲、考试大纲、实验大纲、习题及答案、模拟试题及答案，以及教学进度、实验方案等。另外，清华大学出版社专门为本书建立了课程研讨QQ群（311795034），目前课程群中已经有来自全国50余所高校的教师共同分享教学心得，交流教学经验。
最后，感谢清华大学出版社的编辑们的大力支持，使本书第3版顺利出版，在此表示诚挚的谢意。
由于计算机技术发展迅速，加之作者水平有限，书中难免会有不妥之处，恳请广大读者与专家批评指正，以便在今后的修订中不断改进。
作者
2018年6月