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开本: 16开纸张: 胶版纸包装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302452584丛书名: 高等学校计算机基础教育规划教材

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本书是为高等院校非计算机专业学生编写的计算机技术基础课教材。作者根据微型计算机技术发展现状，考虑非计算机专业学生的数字技术基础薄弱，结合工科院校学生对计算机应用的偏好，以8086/8088CPU为背景，介绍微型计算机的原理与接口技术。内容包括微型计算机的基础知识、CPU功能结构和工作原理、指令系统与汇编语言程序设计基础、C/C 与汇编语言混合编程、存储器设计基础、接口技术基础及应用等。通过微处理器与存储系统、输入输出系统的连接结构，以及在这个结构下汇编语言指令和程序的执行过程的理解，使读者建立微型计算机系统的整体概念，深入全面地理解计算机的工作过程，形成对微型计算机控制系统设计及应用的能力。本书注重基础，力求理论与实践相结合，以学以致用为原则。可作为普通高等院校本科生“微机原理与接口技术”课程的教材，也可作为成人高等教育的培训教材及广大科技工作者的自学参考书。

内容简介

本书是为高等院校非计算机专业学生编写的计算机技术基础课教材。作者根据微型计算机技术发展现状，考虑非计算机专业学生的数字技术基础薄弱，结合工科院校学生对计算机应用的偏好，以8086/8088 CPU为背景，介绍微型计算机的基础知识、CPU功能结构和工作原理、指令系统与汇编语言程序设计基础、C/C 与汇编语言混合编程、存储器设计基础、接口技术基础及应用。通过微处理器与存储系统、输入输出系统的连接结构，以及在这个结构下汇编语言指令和程序的执行过程的理解，使读者建立微型计算机系统的整体概念，深入全面地理解计算机的工作过程，形成对微型计算机控制系统设计及应用的能力。本书注重基础，力求理论与实践相结合，以学以致用为原则。
本书可作为普通高等院校本科生“微型计算机原理与接口技术”课程的教材，也可作为成人高等教育的培训教材及广大科技工作者的自学参考书。

目　　录


                         第1章微型计算机基础知识1

1.1微型计算机简介1

1.2计算机中的数据5

1.2.1数制5

1.2.2各种数制之间的转换7

1.3二进制整数的算术运算9

1.3.1二进制数的算术运算规则9

1.3.2无符号整数的算术运算10

1.3.3带符号整数的表示方法11

1.3.4补码运算13

1.3.5带符号数的溢出判断14

1.4浮点数15

1.5基本逻辑运算及常用逻辑部件16

1.5.1基本逻辑运算17

1.5.2基本逻辑门18

1.6编码21

1.6.1字符编码21

1.6.2Unicode码22

1.6.3BCD码22

练习题23

第2章8086/8088微处理器25

2.18086/8088微处理器的功能结构25

2.1.1执行单元25

2.1.2总线接口单元26

2.28088 CPU的引脚及功能27

2.2.1引脚定义27

2.2.28088 CPU的总线时序31[1][3]微型计算机原理与接口技术

2.38088 CPU的存储器组织37

2.3.1存储器分段管理37

2.3.28088 CPU的编程结构38

练习题40

第3章8086/8088指令系统42

3.1概述42

3.1.1机器语言与汇编语言42

3.1.2指令的基本构成43

3.28086 CPU寻址方式44

3.2.1立即寻址45

3.2.2直接寻址45

3.2.3寄存器寻址47

3.2.4寄存器间接寻址47

3.2.5寄存器相对寻址47

3.2.6基址变址寻址48

3.2.7基址变址相对寻址49

3.2.8隐含寻址49

3.38086 CPU指令系统49

3.3.1数据传送指令50

3.3.2算术运算指令56

3.3.3逻辑运算与移位指令63

3.3.4串操作指令69

3.3.5程序控制指令74

3.3.6处理器控制指令81

练习题82

第4章汇编语言程序设计85

4.1汇编语言源程序85

4.1.1汇编语言源程序结构85

4.1.2汇编语言源程序的处理过程87

4.1.3汇编语言中的操作数87

4.2伪指令90

4.2.1段定义伪指令90

4.2.2数据定义伪指令92

4.2.3符号定义伪指令94

4.2.4过程定义伪指令95

4.2.5程序结束伪指令96

4.2.6其他较常见伪指令简介96

4.3DOS系统功能调用97

4.3.1输入单个字符97

4.3.2输入字符串97

4.3.3显示单个字符98

4.3.4显示字符串99

4.3.5返回操作系统99

4.4汇编语言程序设计基础99

4.4.1汇编语言程序设计步骤99

4.4.2顺序程序设计100

4.4.3分支程序设计101

4.4.4循环程序设计104

4.4.5过程设计106

4.4.6汇编语言程序的开发过程110

4.5在C/C 内使用汇编语言111

4.5.1为什么要在C/C 中使用汇编语言112

4.5.2嵌入汇编语言基本规则112

4.5.3嵌入汇编程序114

4.5.4VC 6.0中编译调试汇编程序115

练习题116

第5章存储器118

5.1存储器概述118

5.1.1内存储器分类118

5.1.2存储器件119

5.1.3存储器件的性能指标120

5.2随机存储器121

5.2.1静态随机存储器121

5.2.2静态RAM芯片应用124

5.2.3动态随机存储器133

5.2.4动态随机存储器应用137

5.3只读存储器140

5.3.1只读存储器简介140

5.3.2EPROM应用142

5.4高速缓冲存储器145

练习题146

第6章输入/输出与中断技术147

6.1I/O接口概述147

6.1.1I/O接口功能147

6.1.2I/O端口148

6.1.3I/O端口编址方式149

6.1.4基本输入/输出接口151

6.2数据传送控制方式157

6.2.1无条件传送方式157

6.2.2程序查询方式157

6.2.3中断传送方式159

6.2.4DMA方式160

6.3键盘和显示接口160

6.3.1键盘接口161

6.3.2LED数码管显示接口166

6.3.316×16 LED点阵显示接口169

6.4中断173

6.4.1中断的基本概念174

6.4.2中断处理的基本过程174

6.58086/8088中断系统178

6.5.1中断向量和中断向量表178

6.5.2硬件中断180

6.5.3中断处理流程181

6.6可编程中断控制器8259A182

6.6.18259A的内部结构182

6.6.28259A的引脚功能183

6.6.38259A与微处理器连接184

6.6.48259A编程185

6.6.58259A的工作方式190

6.6.68259A的应用举例193

练习题195

第7章可编程接口芯片197

7.1可编程外围设备接口197

7.1.18255A的功能结构197

7.1.28255A的工作方式199

7.1.38255A的控制字203

7.1.48255A与微处理器的连接206

7.1.5方式0操作举例207

7.1.6方式1选通输入操作218

7.1.7方式1选通输出操作220

7.2可编程定时器/计数器8253223

7.2.18253的功能结构224

7.2.28253的外部引脚225

7.2.38253的控制字226

7.2.48253的工作方式227

7.2.58253的应用231

7.3串行通信接口236

7.3.1串行通信基本概念236

7.3.2可编程串行接口芯片8251A239

练习题248

第8章数/模转换及模/数转换技术251

8.1数/模转换器252

8.1.1数/模转换原理252

8.1.2D/A转换器的性能参数253

8.1.3DAC 0832及其接口电路254

8.1.4实例259

8.2模/数转换器260

8.2.1A/D转换原理260

8.2.2A/D转换器性能参数260

8.2.3ADC 0809261

练习题266

第9章总线技术267

9.1总线规范267

9.2总线的分类及其优点267

9.2.1按总线的功能分类267

9.2.2按总线的层次结构分类268

9.2.3总线设计优点269

9.3总线的性能指标和数据传输及仲裁269

9.3.1总线的性能指标269

9.3.2总线的数据传输过程269

9.3.3总线数据传送270

9.3.4总线的仲裁272

9.4典型总线275

9.4.1PC/XT总线275

9.4.2ISA总线275

9.4.3EISA总线276

9.4.4PCI总线276

9.4.5AGP总线277

9.4.6MCA总线278

9.4.7IEEE 488总线279

9.4.8CAN总线279

练习题280

附录A8086/8088 CPU指令表282

附录BDOS功能调用290

附录CIBM PC/XT机中断矢量号配置295

参考文献296

6.3.316×16 LED点阵显示接口170

6.4中断174

6.4.1中断的基本概念174

6.4.2中断处理的基本过程175

6.58086/8088中断系统178

6.5.1中断向量和中断向量表178

6.5.2硬件中断180

6.5.3中断处理流程181

6.6可编程中断控制器8259A182

6.6.18259A的内部结构182

6.6.28259A的引脚功能184

6.6.38259A与微处理器连接184

6.6.48259A编程186

6.6.58259A的工作方式190

6.6.68259A的应用举例193

练习题195

第7章可编程接口芯片197

7.1可编程外围设备接口197

7.1.18255A的功能结构197

7.1.28255A的工作方式199

7.1.38255A的控制字203

7.1.48255A与微处理器的连接206

7.1.5方式0操作举例207

7.1.6方式1选通输入操作218

7.1.7方式1选通输出操作219

7.2可编程定时器/计数器8253222

7.2.18253的功能结构223

7.2.28253的外部引脚224

7.2.38253的控制字225

7.2.48253的工作方式226

7.2.58253的应用230

7.3串行通信接口236

7.3.1串行通信基本概念236

7.3.2可编程串行接口芯片8251A239

练习题247

第8章数/模转换及模/数转换技术249

8.1数/模转换器250

8.1.1数/模转换原理250

8.1.2D/A转换器的性能参数252

8.1.3DAC 0832及其接口电路253

8.1.4实例257

8.2模/数转换器258

8.2.1A/D转换原理258

8.2.2A/D转换器性能参数259

8.2.3ADC 0809259

练习题265

第9章总线技术266

9.1总线规范266

9.2总线的分类及其优点266

9.2.1按总线的功能分类266

9.2.2按总线的层次结构分类267

9.2.3总线设计优点268

9.3总线的性能指标和数据传输及仲裁268

9.3.1总线的性能指标268

9.3.2总线的数据传输过程268

9.3.3总线数据传送269

9.3.4总线的仲裁271

9.4典型总线274

9.4.1PC/XT总线274

9.4.2ISA总线274

9.4.3EISA总线275

9.4.4PCI总线275

9.4.5AGP总线276

9.4.6MCA总线277

9.4.7IEEE 488总线278

9.4.8CAN总线278

练习题279

附录A8086/8088 CPU指令表281

附录BDOS功能调用289

附录CIBM PC/XT机中断矢量号配置294

参考文献295

前　　言

前言

本书是高等院校非计算机专业学生学习“微型计算机原理与接口技术”课程的通用教材，主要以8086/8088 CPU系统为背景，介绍微型计算机的基础知识、CPU功能结构和工作原理、指令系统、存储系统、基本输入输出接口和中断技术，对微机接口芯片的功能结构、编程方法，进行理论剖析和实践应用。本书共9章。第1章主要讲述微型计算机基础知识，包括整数运算、浮点数运算、运算溢出判断、逻辑运算和基本逻辑门电路。第2章主要介绍Intel 8086/8088的功能特征、引脚信号、基本时序、系统构成和编程结构。第3章讲述8086/8088指令格式、寻址方式和指令系统。第4章讲述汇编语言程序格式、伪指令和汇编语言上机过程、简单分支程序设计、多分支程序设计、循环程序设计、子程序的结构、子程序的参数传递方法、子程序的嵌套与递归和子程序设计举例。第5章讲述半导体存储器的分类及性能指标、ROM及RAM存储芯片应用、高速缓冲存储器。第6章介绍基本输入/输出接口电路、CPU与外设之间数据传送的控制方式（无条件传送方式、程序查询传送方式、中断方式、DMA传送方式）、中断的基本概念、中断处理过程和可编程中断控制器8259A。第7章讲述可编程并行输入/输出接口芯片8255A、8255A各种工作方式的应用、可编程计数器/定时器8253及其在计数和定时的应用、可编程串行通信接口芯片8251A、串行通信系统实例。第8章主要讲述数/模转换器及应用、模/数转换器及应用。第9章主要讲述总线的概念及分类、ISA总线、PCI总线。为便于多媒体教学，本教材配有电子教案，并录制了80多个理论及实验教学视频，读者可以以慕课的形式学习。本书第1、2章由郭威编写，第3、4、7章由侯彦利、杨卉编写，第5章由赵永华编写，第6章由刘通、侯彦利编写，第8、9章由马爱民编写，全书由侯彦利统稿。在本书的写作过程中还得到了计算机教学与研究中心秦贵和教授和张欣主任的热情关怀和支持，吉林大学计算机学院赵宏伟教授提出了很多宝贵意见，在此，作者谨向他们表示衷心的感谢！由于作者水平有限，书中难免有错误和不当之处，恳请读者和同行专家批评指正。
编者2016年8月8日于吉林大学

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第5章

存储器无论简单还是复杂，每款计算机系统都有存储器。静态随机存储器存取速度快、容量小、造价高。动态随机存储器容量大、价格廉，但地址多路复用，还需要定时刷新。只读存储器保存永久驻留系统的程序，掉电信息不丢失，闪存掉电信息不但不丢失还可以在线擦除。微处理器与存储器连接需要对地址进行译码以选择存储芯片。5.1存储器概述计算机的存储器分为内存储器和外存储器两大类。任何程序和数据必须进驻内存储器后才能执行，因此，内存储器也称为主存储器。它比外存储器存取速度快，存储容量小。外存储器也叫辅助存储器，是计算机的外部设备，常用的有磁盘、光盘和U盘等，存储容量大，存取速度慢。5.1.1内存储器分类内存储器主要由半导体材料构成，所以也称为半导体存储器。按照工作方式，内存储器可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类，如图51所示。随机存储器是一种易失性存储器(volatile memory)，掉电信息就会丢失，常用来存放正在运行的程序和数据。只读存储器是一种非易失性存储器，信息一旦写入就固定不变，掉电后信息也不会丢失。在使用过程中，只读存储器中的信息只能读出，一般不能修改，所以常用于保存固定不变且长期使用的程序和数据，如主板上的基本输入/输出系统程序BIOS、外部设备的驱动程序等。随机存储器分为静态随机存储器(Static RAM，SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM，DRAM)。静态随机存储器以双稳态触发器为基本存储电路，保存的数据不需要刷新，只要通电就可以保存数据，所以常被称为静态存储器(static memory)，与动态随机存储器比较，它的存取速度快、集成度低、功耗大。动态随机存储器以电容作为基本存储电路，但它存储的信息随电容上电荷的泄漏可能丢失，所以动态RAM必须定时刷新，它的存取速度相对较慢，但是集成度高、成本低。图5|1内存储器分类[1][3]微型计算机原理与接口技术第5章存储器[3][3]5.1.2存储器件计算机的存储器由一个或多个存储器器件构成。存储器件通过计算机系统的地址总线、数据总线和控制总线与微处理器相连，图5|2存储器件引脚示意图实现程序和数据的读/写操作。所以，所有的存储器件都有地址输入引脚、数据输出或者数据输入/输出引脚、控制读/写操作的控制引脚，还有从多片存储芯片中选定一个芯片的片选引脚，如图52所示。1. 地址线所有的存储器件都有地址输入引脚(地址线)，用来接收CPU发过来的存储单元地址信息。地址线接收的地址信息用以选择存储芯片内部的存储单元。地址线都是从A0开始标记，一直到An。地址线的根数与芯片内含有的存储单元个数有一个对应的关系。如含有10根地址线的芯片，地址线标记为A0～A9，存储单元应该有210=1024个存储单元；含有11根地址线的芯片，地址线标记为A0～A10，存储容量为211=2048个存储单元。反过来，一个存储容量为4KB的存储芯片应该有12根地址线A0～A11，一个存储容量为8KB的存储芯片应该有13根地址线A0～A12，一个存储容量为1MB的存储芯片应该有20根地址线A0～A19。如果存储芯片的地址线为A0～A9，它的存储单元的地址范围为00 0000 0000～11 1111 1111B，即000H～3FFH。地址线为A0～A10根的芯片，地址范围为000 0000 0000～111 1111 1111B，即000H～7FFH。通常，用3FFH表示1KB的存储区域，用7FFH表示2KB的存储区域，用FFFH表示4KB的存储区域，用FFFFH表示64KB的存储区域，用FFFFFH表示1MB的存储区域。2. 数据线所有的存储器件都有数据线，负责数据的输出或者是数据的输入/输出。ROM芯片的数据线只输出数据，RAM芯片的数据线具有输入/输出功能。一般数据线的标识为O0～Om或者标为D0～Dm。数据线的根数说明芯片内一个存储单元所能存放的二进制数的位数，如HM6264芯片含有8根数据线D0～D7，说明它的一个存储单元能存放8位二进制数。数据线的根数通常称为芯片的位宽，8位宽的存储芯片通常称为字节宽存储器件。多数存储芯片是8位宽，也有16位宽、4位宽、1位宽的存储芯片。3. 芯片选择线任何单个的存储器件存储容量都是有限的。计算机系统的内存储器通常由多个存储器芯片构成。所以，所有存储器件都有至少一根芯片选择线，用来选中该器件，或者说激活这个器件。片选择线常被标识为片选CS、片使能CE或简称为选择，这些符号上面的横杠，表示逻辑0，也就是低电平有效。当在这个引脚上加一个低电平的时候，这个芯片被选中。如果存储芯片含有多根选择线，则只有在所有选择线都处于有效状态时，芯片才被激活，CPU才可以对它进行读/写操作。4. 控制线每个存储器件都有控制数据输入/输出的控制线，通常标记为OE、WE，低电平有效。OE为读允许或输出使能。当OE为低电平时，存储单元存放的数据流出芯片，出现在系统数据总线上。WE为写允许。当WE为低电平时，存储器件从数据线上接收数据存储到芯片内部。ROM存储器件因为只能读出数据不能写入数据，所以通常只有一个输出使能OE引脚，有些芯片将其标为(输出选通)。有些RAM存储器件受到芯片引脚数量的限制，控制数据输入/输出的引脚只有一个，通常标记为R/。当R/引脚为高电平时，芯片输出数据，执行读操作；当它为低电平时，芯片接收数据，执行写操作。如果RAM芯片有两个控制端WE 和OE，这两个引脚不能同时有效，也就是不能同时为低电平。当它们都为高电平时，都处于无效状态，这时芯片既不读出数据也不写入数据，数据线引脚处于高阻状态。

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