现代微机原理与接口技术(第3版)

　　本书以IA-32/Intel64系列的微机为平台，系统地阐述以Pentium系列、Core系列和SandyBridge处理器为代表的现代微型计算机的基本结构及其发展，IA-32/Intel64微处理器的基本结构和发展，x86指令及汇编语言程序设计，I/O端口地址译码技术，总线技术，DMA技术，中断与异常处理，定时/计数技术，并行接口，串行接口，人机交互接口，IA-32微机系统编程技术。本书内容丰富，既包含了典型的接口技术，也介绍了新型接口与总线技术；既讲述了接口的硬件部分，也强调了接口的软件编程。全书涉及很多新的技术，如从Pentium到2代酷睿处理器微结构、PCI总线、PCIExpress、USB、7系列芯片组、保护模式下的中断技术、BIOS编写、Windows2000/XP下的设备驱动程序的编写等。本书反映了现代微机技术发展的*水平和趋势，并体现出微机接口技术中硬件设计和软件驱动的统一。

第1章 现代微机结构概述
1.1 微机系统的组成与性能指标
1.1.1 微机系统的组成
1.1.2 微机系统主要性能指标
1.1.3 Intel系列处理器发展概览
1.2 微机系统的工作过程
1.2.1 微机运算基础
1.2.2 微机系统的工作原理与工作过程
1.2.3 微机系统工作时序
1.3 现代微机系统组成结构
1.3.1 现代微机的基本结构
1.3.2 Intel 7系列PCH概述
1.3.3 现代微机基本结构发展特点
习题1
实践与研讨1
第2章 Intel IA-32/Intel 64处理器结构与原理
2.1 IA-32/Intel 64处理器新技术概览
2.1.1 基本概念
2.1.2 提高处理器指令级并行性的技术
2.1.3 提高处理器数据级并行性的技术
2.1.4 提高处理器线程级并行性的技术
2.1.5 Intel的虚拟化技术
2.1.6 其他技术
2.2 Pentium处理器
2.3 Core微结构的处理器
2.3.1 Core微结构概览
2.3.2 Core 2 Duo处理器内部结构
2.3.3 Core 2 Duo处理器使用的新技术
2.4 SandyBridge微结构的处理器
2.5 IA-32/Intel 64处理器基本执行环境
2.5.1 IA-32/Intel 64处理器工作模式
2.5.2 IA-32/Intel 64处理器中的寄存器
2.5.3 IA-32处理器在实地址模式下的存储管理
习题2
实践与研讨2
第3章 80×86汇编语言程序设计
3.1 寻址方式与指令格式
3.1.1 寻址方式
3.1.2 80×86的机器指令格式
3.1.3 数据类型
3.1.4 汇编语句的种类、格式和源程序结构
3.2 通用指令集
3.2.1 数据传送指令
3.2.2 算术运算指令
3.2.3 逻辑运算指令
3.2.4 移位指令
3.2.5 位与字节指令
3.2.6 控制转移指令
3.2.7 串操作指令
3.2.8 I/O指令
3.2.9 其他指令
3.3 80×86汇编语言程序设计
3.3.1 汇编伪指令
3.3.2 顺序结构程序设计
3.3.3 分支结构程序设计
3.3.4 循环结构程序设计
3.3.5 子程序设计
3.3.6 常用DOS功能调用
习题3
实践与研讨3
第4章 现代微机的存储系统
4.1 现代微机存储器系统概述
4.2 现代微机存储结构概述
4.2.1 IA-32/Intel64微机存储结构
4.2.2 IA-32/Intel64的内存组织
4.3 IA-32结构在保护模式下的存储管理
4.3.1 保护模式与特权级概述
4.3.2 保护模式下的段式存储管理
4.3.3 保护模式下的页式存储管理
4.3.4 段到页的映射
4.4 高速缓冲存储器Cache
4.4.1 Cache的工作原理与地址映像
4.4.2 IA-32的Cache结构
4.4.3 IA-32的缓存类型
4.4.4 IA-32的Cache一致性协议
习题4
实践与研讨4
第5章 输入/输出与接口技术
5.1 I/O接口概述
5.1.1 接口的概念和基本功能
5.1.2 I/O接口的组成
5.1.3 I/O数据传送方式
5.1.4 I/O编址方法
5.2 I/O端口地址译码方法
5.2.1 固定端口地址译码
5.2.2 可选式端口地址译码
5.3 IA-32系列微机I/O接口技术
习题5
实践与研讨5
第6章 微机总线标准
6.1 总线概述
6.2 PCI总线
6.2.1 PCI总线的特点
6.2.2 PCI信号定义
6.2.3 PCI总线命令
6.2.4 PCI总线协议
6.2.5 PCI总线数据传输过程
6.2.6 总线仲裁
6.2.7 PCI总线配置
6.3 通用串行总线USB
6.4 PCI Express总线
6.5 其他总线和接口
6.5.1 SCSI接口
6.5.2 高性能串行总线标准IEEE1394
6.5.3 SATA总线
6.5.4 CAN总线
习题6
实践与研讨6
第7章 中断与异常
7.1 概述
7.1.1 中断、异常及中断向量
7.1.2 中断源及中断类型
7.1.3 异常源及异常类型
7.2 8259A中断控制器
7.2.1 8259A的引脚和内部结构
7.2.2 8259A的工作方式
7.2.3 8259A的初始化与操作命令
7.2.4 8259A的中断响应周期
7.2.5 PCH中的8259A
7.3 现代微机中的中断处理
7.3.1 概述
7.3.2 实地址模式下的中断向量表和中断处理程序的编写
7.3.3 保护模式下的中断描述符表和中断与异常的处理
7.4 PCI中断
7.5 串行中断
7.6 高级可编程中断控制器
7.6.1 APIC系统的组成
7.6.2 本地APIC
7.6.3 PCH中的I/O APIC
7.6.4 本地中断源
7.6.5 APIC中断的处理
习题7
实践与研讨2
第8章 PCH中的常规接口
8.1 可编程定时/计数器8254
8.1.1 8254的内部结构和外部引脚
8.1.2 8254的工作方式
8.1.3 8254的控制字
8.1.4 8254的编程
8.1.5 PCH中的8254模块
8.2 DMA操作
8.2.1 DMA技术概述
8.2.2 82C37A的内部结构及内部寄存器
8.2.3 82C37A的软命令及工作时序
8.2.4 82C37A的初始化编程
8.2.5 PCH中的DMA控制器
8.3 实时钟电路及其应用
习题8
实践与研讨8
第9章 常用外设与通信接口
9.1 并行接口8255
9.1.1 8255的内部结构和外部引脚
9.1.2 8255的工作方式
9.1.3 8255的控制字与初始化编程
9.1.4 8255应用举例
9.2 串行接口
9.2.1 串行通信的基本概念
9.2.2 异步串行通信协议
9.2.3 RS-232C接口标准
9.2.4 INS8250与PC16550
9.2.5 串行通信程序编写
9.3 PC键盘接口
9.4 鼠标器接口
9.5 显示器与显示卡
9.5.1 CRT显示器及其主要性能参数
9.5.2 显示卡
9.5.3 液晶显示器（LCD）
9.6 网络接口
9.6.1 调制解调器
9.6.2 宽带接入技术
9.6.3 PCH中的GbE控制器
习题9
实践与研讨9
第10章 IA-32/Intel 64微机的系统编程技术
10.1 处理器管理与初始化
10.2 任务管理
10.3 IA-32微机的BIOS
10.4 Windows驱动程序模型（WDM）简介
习题10
实践与研讨10
附录A x86汇编语言程序上机过程与调试方法
A.1 汇编语言程序上机过程
A.2 DEBUG主要命令
附录B ASCII码表
附录C x86BIOS功能调用列表
附录D PCI总线设备分类代码表
附录E 缩略语对照表
参考文献

　　本教材第2版自2007年出版以来，由于其内容新，知识全面，一直受到国内高校师生的热情肯定，该版本还荣获“2010年全国电子信息类优秀教材二等奖”。但计算机，尤其是微机技术的发展非常快。在过去的5年中，Intel公司在Tick-Tock模式下，严格按照摩尔定律发展其制程和架构，在原IA-32结构下，完成了其Intel64架构，同时也推出了大量新的技术。另一方面，使用本教材第2版的不少读者也常和我们联系，希望更全面地了解IA-32和Intel64结构下的知识。基于上述原因，我们决定编写本教材的第3版。
　　为了贯彻教育部“加强学生创新实践能力培养”的精神，第3版的编写原则是“立足于系统，面向应用；内容新；实用性强；适用面广；强调实践能力；引导自主创新”。保留了经典接口技术的内容，并融入最新技术成果。首先，将Intel64系列引入教材，重点介绍了Pentium, Core 2Duo以及SandyBridge处理器的内部结构，介绍了诸如动态执行、超线程、多核、Intel64结构等当前微处理器所使用的新技术。其次，在微机结构方面，以最新的2芯片平台架构及Intel7系列芯片组作为主要内容，引入现代微机的基本结构和主要接口技术。全书在第2版的基础上，进一步加强了IA-32与Intel64结构处理器及2芯片平台架构下，保护模式的中断、内存管理以及APIC等方面知识的介绍。与第1、2版相比，第3版一个大的变动，即本教材的一个新亮点，是在每章习题之后，增加了“实践与研讨”内容，该内容主要是提出一些研讨的题目，引导学生自主创新地去学习本课程，或拓展本课程的知识。同时部分章节在“实践与研讨”中还给出了学生实践的方案。希望能对读者自主创新学习有所帮助。
　　与第2版相比，第3版具体在以下章节做了改动。
　　第1章，我们将Intel处理器的发展概况调整到了本章，对浮点数表示法做了更全面的介绍，删减了3芯片平台介绍，改为最新的2芯片平台，并以Intel7系列芯片组为例介绍微机整机结构。
　　第2章，从提高处理器性能的角度，对现代微机在提高指令级并行、数据级并行和线程级并行上所使用的技术以及其他相关技术做了详细介绍。增加了CPU+ GPU结构的介绍，以及Core微结构流水线的详细介绍。删除了Prntium4的内容，代之以对SandyBridge处理器内部结构和流水线的介绍。
　　第4章，本章改动较大，删除了现代微机系统地址映射的内容，大量扩充了IA-32/Intel64存储模式以及保护模式下的段式存储与页式存储的内容。
　　第6章，增加了USB3.0的介绍。
　　第7章，将中断和异常分为两种类型来介绍，内容更加详实。APIC部分针对2芯片平台的实际情况进行了全面的改写与扩充。
　　第9章，对键盘、VGA、DVI、HDMI接口以及GbE控制器进行了补充介绍。
　　第3、5、8、10章做了文字和叙述上的调整和修订。
　　本书继续提供配套网站，地址是，提供了一个大家互相交流的平台和本课程的一些扩展资料。这些资料包括本教材各章“实践与研讨”中涉及到的“现代微机原理与接口实验包”。为了方便大家使用本教材而精心制作的配套电子课件也将陆续上传到该网站，作者编写的《Windows驱动开发》（上、下和XP版）课件、《IA-32指令简表》和拓展知识的文献等众多内容均在网站中提供。读者可以通过该网站了解本教材以及微型机发展的最新资料，下载最新电子课件（通常我们每年会对本教材的电子课件进行一些必要的更新）。本教材的电子课件不是教材文字的简单复制，很多地方是教材内容的详细解释和有力的补充。
　　本书内容丰富，实际教学中，可以根据教学目的和学时数选择有关章节讲解。根据不同的专业，参考学时数为48～72学时，建议汇编语言实验与接口实验均不得少于12学时。对于计算机专业的本科生，需要先修“数字逻辑电路”、“计算机组成原理”和“C语言程序设计”，最好能够先修“80×86汇编语言”；电类非计算机专业的本科生至少要先修“计算机硬件基础”，如果先修过“计算机组成原理”、“8088汇编语言”和“C语言程序设计”则更好；否则，至少需要用12～20学时左右的时间讲授第3章。本版的实践内容需要学生提前学习VerilogHDL语言以及Proteus ISIS 7的使用方法，如没有学过也不影响对教材主要内容的学习。
　　参加本书编写的有多年在“微机原理”、“接口技术”、“微型机系统与接口技术”等课程教学和实验教学第一线的有经验的教师，也有多年从事微机体系结构研究的教师。本教材第3版主要由杨全胜撰写，胡友彬、王晓蔚和吴强等老师参与了本版教材的讨论与部分工作。
　　东南大学计算机科学与工程学院翟玉庆教授，成松林、朱怡健、王健、任国林、徐造林等老师对本书的编写都提出了宝贵意见。东南大学计算机科学与工程学院的宋厚营和赵世楠同学参与了部分校对和验证工作，在此表示诚挚的谢意。还要感谢电子工业出版社的韩同平编辑，他对本书的编写给予了很大的支持和帮助，也提出了很多好的建议。
　　由于微机发展迅速，作者水平有限，难免会有不足之处，殷切希望得到广大同仁和读者的批评指正。您可以通过E-mail和我们联系：，您也可以通过网站.njyangqs.com/联系。
　　编著者
　　于南京江宁九龙湖畔