当当正版 微型计算机系统原理及应用（第6版） 周明德 9787302498063 清华大学出版社

前言

本书的版是在1985年出版的。从计算机技术的发展来看，20世纪80年代，微处理器、微型计算机进入飞速发展时期。1981年，当时计算机界的巨头——IBM公司推出了代微型计算机IBMPC，它是以Intel公司研制的Intel 8088作为CPU的8位个人计算机（PC），IBMPC的问世极大地推动了个人计算机的迅猛发展。

1984年正值我国改革开放，工业、农业、科学技术飞速发展之际。当时国家号召学习、推广和发展微型计算机技术及应用。在这样的背景下，我们编写了本书，为当时我国科技界学习和推广微型计算机做出了一定的贡献。

本书第二版是在1990年出版的。当时微处理器和微型计算机已经有了巨大的发展。微处理器已由8088、8086、80286发展到80386，由16位机发展到32位机，性能和功能也都有了崭新的发展和提升。以0520系列为代表的国产微型计算机也有了长足的发展和进步，应用十分广泛。第二版按照适用于我国各类高校和继续教育的要求，以满足学习和推广标准的16位微型计算机原理与应用为目标，做了重大修改。

1998年，根据微型计算机发展的需要和教学的要求，本书再次做了修订，出版了第三版。

随着网络时代的来临和多媒体信息的数字化，信息量呈爆炸式增长，信息的存储、处理、交换和传输，强烈地要求和促进了微处理器向64位时代过渡。本书也根据需要做了两次修订，前后出版了第四版和第五版。

自2007年本书第五版出版以来，微处理器技术、计算机技术、存储技术以及网络技术仍然按照摩尔定律飞速发展。

以Intel公司的芯片为例，现在大量使用的第七代酷睿处理器，就是以更高的频率、更多的核、更多的线程、更多的高速缓存来提高并行处理能力，以满足应用的需要。目前，台式计算机和移动设备能够以更快的速度启动、更长的时间工作，并且以支持高分辨率图形与视频为发展方向。第七代智能Intel酷睿处理器就是为满足这些需要而研制开发的，它以前所未有的方式为用户带来了身临其境般的逼真游戏娱乐感受。无论是在速度方面，还是在灵活性方面，这一代智能处理器都远胜于前代产品。

Intel酷睿处理器有4个系列，分别为i3系列、i5系列、i7系列和i9系列。它们的主要特点和应用领域如下。

（1） Intel酷睿 i37100处理器： 2个内核，4个线程，3.9GHz基本频率，该处理器快速充电、强力续航、内置移动性，主要应用于处理日常任务的PC。

（2） Intel酷睿i57500处理器： 4个内核，4个线程，3.40GHz基本频率，该处理器可以快速启动、按需加速，主要应用于家用与商用PC，其4K图形呈现效果能够展示生动的视频与游戏画面。

（3） Intel酷睿 i77820X处理器： 8个内核，16个线程，3.60GHz基本频率。具有出众的高速与非凡的性能，主要应用于下一代台式计算机、笔记本电脑及二合一PC，以及高端游戏、多任务处理及内容创作。

（4） Intel酷睿 i97900处理器： 10个内核，20个线程，3.30GHz基本频率。主要应用于高性能台式机、首款18核处理器，以及极致游戏、超级任务、高端内容创作。

与5年前的PC相比，现在的PC多任务处理速度提升了65%，能以4K清晰度畅玩Overwatch这类游戏，而且电池续航时间超过10小时。

芯片技术、计算机技术以及网络技术应用已经渗透到人们社会生活的各个领域。嵌入式应用（如手机）已经成为人们日常生活中不可缺少的工具。

技术的发展和进步要求本书必须修订。本次修订中增加了新技术的内容，对计算机的技术及应用做了介绍与说明。本版也改正了前一版中的错误。期望广大读者提出宝贵意见和建议。

周明德

2018年1月

目录

第1章概述1

1.180x86系列结构的概要历史1

1.1.1Intel 80862

1.1.2Intel 803862

1.1.3Intel 804863

1.1.4Intel Pentium3

1.1.5Intel P6系列处理器4

1.1.6Intel Pentium Ⅱ4

1.1.7Intel Pentium Ⅲ4

1.1.8Intel Pentium 4处理器4

1.1.9Intel超线程处理器5

1.1.10Intel双核技术处理器6

1.2计算机基础7

1.2.1计算机的基本结构7

1.2.2常用的名词术语和二进制编码8

1.2.3指令程序和指令系统11

1.2.4初级计算机12

1.2.5简单程序举例15

1.2.6寻址方式19

1.3计算机的硬件和软件24

1.3.1系统软件24

1.3.2应用软件25

1.3.3支撑软件25

1.4微型计算机的结构25

1.4.1微型计算机的外部结构26

1.4.2微型计算机的内部结构26

1.5多媒体计算机27

1.5.1人机接口27

1.5.2多媒体计算机的主要功能28

1.5.3多媒体计算机的组成28

1.6新技术29

1.6.1平板电脑29

1.6.2大数据和网络存储30

1.6.3大数据34

1.6.4网格技术34

1.6.5云计算36

1.6.6物联网37

1.6.7人工智能和智能机器人38

习题42

第2章80x86系列结构微处理器与808645

2.180x86系列微处理器是8086的延伸45

2.1.18086功能的扩展45

2.1.28086性能的提高46

2.28086的功能结构47

2.38086微处理器的执行环境48

2.3.1基本执行环境概要48

2.3.2基本的程序执行寄存器49

2.3.3存储器组织54

习题55

第3章8086指令系统57

3.1基本数据类型57

3.1.1字、双字、四字、双四字的对齐57

3.1.2数字数据类型58

3.1.3指针数据类型59

3.1.4位字段数据类型59

3.1.5串数据类型60

3.28086的指令格式60

3.38086指令的操作数寻址方式60

3.3.1立即数61

3.3.2寄存器操作数61

3.3.3存储器操作数61

3.3.4I/O端口寻址64

3.48086的通用指令64

3.4.1数据传送指令65

3.4.2二进制算术指令69

3.4.3十进制算术指令78

3.4.4逻辑指令80

3.4.5移位和循环移位指令85

3.4.6控制传送指令87

3.4.7串指令94

3.4.8标志控制操作98

3.4.9段寄存器指令98

3.4.10杂项指令98

习题99

第4章汇编语言程序设计102

4.1汇编语言的格式102

4.1.18086汇编语言程序的一个例子102

4.1.28086汇编语言源程序的格式102

4.2语句行的构成103

4.2.1标记103

4.2.2符号106

4.2.3表达式107

4.2.4语句110

4.3指示性语句110

4.3.1符号定义语句111

4.3.2数据定义语句111

4.3.3段定义语句118

4.3.4过程定义语句124

4.3.5结束语句125

4.4指令语句125

4.4.1指令助记符125

4.4.2指令前缀126

4.4.3操作数寻址方式126

4.4.4串操作指令128

4.5汇编语言程序设计及举例131

4.5.1算术运算程序设计131

4.5.2分支程序设计133

4.5.3循环程序设计134

4.5.4字符串处理程序设计136

4.5.5码转换程序设计139

4.5.6有关I/O的DOS功能调用142

4.5.7宏汇编与条件汇编145

习题154

第5章处理器总线时序和系统总线161

5.18086的引脚功能161

5.1.18086的两种组态161

5.1.28086的引线163

5.28086处理器时序165

5.2.1时序的基本概念165

5.2.28086的典型时序168

5.3系统总线172

5.3.1概述172

5.3.2PC总线177

5.3.3ISA总线179

5.3.4PCI总线181

5.3.5USB总线184

习题185

第6章存储器187

6.1半导体存储器的分类188

6.1.1RAM的种类188

6.1.2ROM的种类189

6.2读写存储器RAM189

6.2.1基本存储电路189

6.2.2RAM的结构191

6.2.3RAM与CPU的连接194

6.2.464KB动态RAM存储器198

6.3现代RAM205

6.3.1内存条的构成205

6.3.2扩展数据输出动态随机访问存储器205

6.3.3同步动态随机访问存储器206

6.3.4突发存取的高速动态随机存储器209

6.4只读存储器209

6.4.1掩模只读存储器209

6.4.2可擦除的可编程序的只读存储器211

习题218

第7章输入和输出223

7.1概述223

7.1.1输入输出的寻址方式223

7.1.2CPU与I/O设备之间的接口信息224

7.1.3CPU的输入输出时序225

7.1.4CPU与接口电路间数据传送的形式225

7.1.5IBM PC与外设的接口与现代PC的外设接口226

7.2CPU与外设数据传送的方式228

7.2.1查询传送方式229

7.2.2中断传送方式232

7.2.3直接数据通道传送方式233

7.3DMA控制器Intel 8237/82372235

7.3.1主要功能235

7.3.28237的结构236

7.3.38237的工作周期237

7.3.48237的引线238

7.3.58237的工作方式240

7.3.68237的寄存器组和编程241

习题248

第8章中断250

8.1引言250

8.1.1为什么要用中断250

8.1.2中断源250

8.1.3中断系统的功能251

8.2简单的中断情况251

8.2.1CPU响应中断的条件251

8.2.2CPU对中断的响应253

8.3中断优先权254

8.3.1用软件确定中断优先权255

8.3.2硬件优先权排队电路256

8.48086的中断方式258

8.4.1外部中断258

8.4.2内部中断259

8.4.3中断向量表259

8.4.48086中的中断响应和处理过程259

8.5中断控制器Intel 8259A261

8.5.18259A的功能261

8.5.28259A的结构262

8.5.38259A的引线262

8.5.48259A的中断顺序264

8.5.58259A的编程264

8.5.68259A的工作方式269

8.6IBM PC/XT的中断结构273

8.6.1中断类型273

8.6.2IBM PC/XT中系统保留的中断273

习题275

第9章计数器和定时器电路Intel 8253/8254PIT277

9.1概述277

9.1.18253PIT的主要功能277

9.1.28253PIT的内部结构277

9.1.38253PIT的引线279

9.28253PIT的控制字280

9.38253PIT的工作方式281

9.3.1方式0——计完后一个数时中断281

9.3.28253PIT工作方式小结282

9.48253PIT的编程284

9.5Intel 8254PIT285

习题286

第10章并行接口芯片289

10.1可编程的并行输入输出接口芯片Intel
8255A5的结构289

10.2方式选择291

10.2.1方式选择控制字292

10.2.2方式选择举例292

10.2.3按位置位/复位功能295

10.3方式0的功能295

10.3.1方式0的基本功能295

10.3.2方式0的时序296

10.4方式1的功能297

10.4.1方式1的主要功能297

10.4.2方式1输入297

10.4.3方式1输出299

10.5方式2的功能300

10.5.1方式2的主要功能300

10.5.2方式2的时序301

10.5.3方式2的控制字302

10.6Intel 8255A应用举例303

习题305

第11章串行通信及接口电路307

11.1串行通信307

11.1.1概述307

11.1.2串行接口标准EIA RS232C接口311

11.2Intel 8251A可编程通信接口313

11.2.1Intel 8251的基本功能313

11.2.2Intel 8251的框图313

11.2.3Intel 8251的接口信号315

11.2.4Intel 8251的编程317

11.2.5Intel 8251应用举例319

习题322

第12章数模转换与模数转换接口324

12.1D/A转换器接口324

12.1.1CPU与8位D/A芯片的接口324

12.1.28位CPU与12位D/A转换器的接口325

12.2A/D转换器接口329

12.2.1概述329

12.2.2用软件实现A/D转换329

12.2.3A/D转换芯片介绍332

12.2.4A/D转换芯片与CPU的接口340

12.2.5D/A和A/D转换应用举例345

习题348

第13章x86系列微处理器的结构与工作方式349

13.1x86系列处理器的功能结构349

13.1.1Intel 8086的功能结构349

13.1.2Intel 80386的功能结构349

13.1.3Intel 80486的功能结构350

13.280x87 FPU的结构353

13.2.1概述353

13.2.280x87 FPU的数字系统355

13.2.380x87 FPU的结构359

13.3x86系列结构微处理器的工作方式371

13.3.1实地址方式371

13.3.2保护虚地址方式372

13.3.3虚拟8086方式390

13.3.4x86系列结构微处理器中的中断和异常397

习题402

第14章x86系列微处理器的发展403

14.1AMD x8664处理器403

14.1.1引言403

14.1.2操作模式407

14.2Intel Itanium处理器409

14.2.1Intel Itanium 体系结构介绍409

14.2.2执行环境414

14.3x86系列的嵌入式处理器419

14.3.1通用描述420

14.3.2体系结构概要420

习题426