微计算机原理与应用（第2版）

为了适应21世纪信息学科与通信学科快速发展的需要，配合当前高等教育教学改革和教材建设的需要。作者经过一年多的编写和修订，《微计算机原理与应用》（第2版）终于问世。
本书作者把第1版使用过程中积累的经验和多年来从事教学的心得体会融合在一起，力求体现普通高等院校培养“应用型人才”这一目标。为此，本书中尽量体现当前计算机芯片的特性。
基于“应用型人才”培养的特点，教材选材时突出实用。在内容深度上满足“理论够用”，在广度上通过各种实践方式，扩大学生的视野。教材中把过于深奥的理论浅显化，把浅显化后的理论实例化，以激发学生的学习兴趣和学习的积极性、主动性，着重培养开发学生的实践能力和创新能力。
本书在编写上除了继承第1版的编写思路以外，还做了以下变化：
突出了使用频率较高的重点指令，对于实用较少的部分做了综合和删减。
增加了32位的汇编指令，使学有余力的同学能进一步提高。
删除了过多的芯片引脚特性，使之更为简洁明了，重点突出。
调整合并了部分章节的顺序，使之更有利于教学。
对于后边的硬件部分也有部分改动。
根据章节安排，建议本书讲授72～80学时，也可以根据需要进行取舍，满足48学时的教学安排。
本书共8章，其中：第1~4章由刘磊编写，第5、6章由李丹编写，第7、8章由张佳芬编写。由刘磊负责全书的策划、审稿和定稿。
感谢清华大学出版社在本书编写过程中给予的大力支持和帮助，以及为本书出版所作的一切努力。感谢第1版主编——电子科技大学马争教授在本书编写过程中提出的真知灼见。
本书在编写时参考了有关书籍和文献，对于参考书籍和文献的诸位作者在此表示衷心的感谢。有些参考资料无法确定原始作者，这里也一并表示感谢。
由于微计算机的发展日新月异，所涉及的应用面宽，书中出现的疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

编著者
2020年9月于电子科技大学

第1版前言

为了适应新世纪信息学科与通信学科飞速发展的需要，配合当前高等教育教学改革和教材建设的需要，作者经过一年多的编写和修订，《微计算机原理与应用》一书现在与读者见面了。
本书是作者多年来从事教学和科研实践的经验积累，同时也凝聚了作者的殷切期望，希望它能成为广大读者喜爱的一本好书！
本书编写的指导思想是力求体现普通高等院校培养“应用型人才”这一目标。
基于“应用型人才”培养的特点，在教材选材时，突出应用，在“应用”上下功夫。首先在内容深度上满足“理论够用”，在广度上通过各种实践方式，以提高学生的动手操作能力。教材中把过于深奥的理论浅显化，把浅显化后的理论实例化，以激发学生的学习兴趣和学习的积极性、主动性。同时注重开发学生的实践能力和创新能力。
教材的编写思路，力求符合认知规律，循序渐进、由浅入深。对于基本内容讲深讲透，然后结合应用介绍带有扩展性的关键技术。
本书具有以下特色： 
（1） 教材配套齐全。
除本教材外，尚配备有习题解答，目的是将理论与实践结合，讲与练结合，学与用结合，使学生加深对理论知识的理解，进一步培养学生的综合应用能力。
（2） 每章开头标出“重点”和“难点”，使读者一开始便能把握本章要领； 每章末尾有“小结”，作为本章的回顾。
（3） 在文字上力求语言严谨流畅，注重逻辑性和条理性，尽量减少读者因内容烦琐，缺乏内在逻辑关联而陷入文字困境之中。
根据当前教学大纲，建议本书讲授72~80学时。
本书共有8章，由马争主编，并负责全书的策划、审稿和定稿。
其中，第1、6、7、8章由马争编写，第2、5章由彭芳编写，第3、4章由刘磊编写。
感谢清华大学出版社在本书编写过程中给予的大力支持和帮助，以及为本书出版所作的一切努力。感谢汪亚南老师在本书编写中付出的辛勤劳动。感谢许茂鹏、张达明两位同学认真参加了本书部分文稿的编写工作。
在编写过程中参考了有关书籍和文献，在此对其著作者表示衷心的感谢。
由于微计算机的发展日新月异，本书涉及的应用面宽，对于书中出现的疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正。
编者
2012年11月于电子科技大学

《微计算机原理及应用》第2版一书以80X86微型计算机为基础，系统全面地介绍其硬件结构、工作原理、指令系统、接口技术及综合应用等。 全书共分8章，贯穿了理论和实践相结合、知识与技能相结合的指导思想。书中内容重点突出，图文并茂，实例丰富，思路清晰。 本书可作为高等院校非计算机专业的微计算机课程的本科和专科教材，也可作为培养就业型人才的各种层次教学班的教学用书以及研究生、工程技术人员和编程爱好者的科技参考书。

《微计算机原理及应用》第2版一书以80X86微型计算机为基础，系统全面地介绍其硬件结构、工作原理、指令系统、接口技术及综合应用等。 全书共分8章，贯穿了理论和实践相结合、知识与技能相结合的指导思想。书中内容重点突出，图文并茂，实例丰富，思路清晰。 本书可作为高等院校非计算机专业的微计算机课程的本科和专科教材，也可作为培养就业型人才的各种层次教学班的教学用书以及研究生、工程技术人员和编程爱好者的科技参考书。

1.刘磊，男，四川成都人，工学硕士。现为电子科技大学成都学院通信与信息工程系副教授。主要的研究方向是通信网络，通信网络架构，GIS技术。任职以来发表核心期刊论文6篇，编写教材4部。完成省级科研项目3项。2.李丹，四川乐山人，工学硕士。现为电子科技大学成都学院通信与信息工程系副教授。目前主要从事信号与信息处理，物联网专业方向的教学和科研工作。任现职以来，以作者身份发表论文4篇，其中EI检索外文期刊（作者）2篇；参与多项省教育厅项目和院级教改项目，其中主持负责2项四川省教育厅自然科学项目，1项为重点项目；主持负责2013年国腾集团创业投资基金项目；参加2016年国际雷达会议，发表外文会议文章已被EI收录（第三作者）。张佳芬，女，2010年电子科技大学电子工程学院信息获取与探测专业工学硕士毕业。现任职于电子科技大学成都学院通信与信息工程系。先后担任过《信号与系统》、《微机原理与接口技术》、《通信原理》以及《MATLAB系统仿真实验》等多门课

第1章80X86微机系统基础

1.180X86的基本结构

1.280X86系统的入门概念

1.2.1微处理器

1.2.2微计算机

1.2.3微处理器系统

1.2.4微计算机系统

1.380X86微计算机系统的组成

1.3.1硬件系统

1.3.2软件系统

1.3.3微计算机系统特殊的结构

1.4微计算机系统举例

1.4.1实例一——IBM PC/XT 微计算机

1.4.2实例二——Pentium 4 微计算机

1.4.3实例三——Core 2系列微计算机 

1.5酷睿双核、酷睿2双核、奔腾双核、酷睿i系列的区别

1.5.1酷睿、酷睿双核与酷睿2双核

1.5.2酷睿双核、酷睿2双核与奔腾双核

1.5.3酷睿i系列

习题

第2章80X86微处理器

2.1微处理器的主要性能指标

2.28086/8088微处理器

2.2.18086/8088微处理器的内部结构

2.2.28086/8088的寄存器结构

2.38086/8088的引脚及功能

2.3.18086/8088两种模式下定义相同的引脚

2.3.28086/8088的工作模式

2.3.38086/8088工作模式下的系统结构

2.48086/8088的总线操作时序

2.4.1基本概念

2.4.2小模式下的总线操作时序

2.4.3模式下的总线操作时序

2.58086/8088的存储器组织

2.5.18086存储器结构

2.5.2存储器的分段管理

2.5.3存储器中的堆栈

2.5.48086/8088的I/O端口组织

2.6Pentium微处理器的内部寄存器

2.6.1Pentium的体系结构和指令流水线

2.6.2Pentium的主要引脚特性

2.6.3内部寄存器

2.6.4Pentium的四种工作方式

习题

第3章80X86指令集

3.18086/8088指令格式

3.1.1操作码与地址码

3.1.28086/8088的操作数

3.28086/8088指令寻址方式

3.2.1数据寻址方式

3.2.2I/O端口寻址

3.38086/8088指令集及应用

3.3.1数据传送类指令

3.3.2算术运算类指令

3.3.3逻辑运算和移位循环类指令

3.3.4控制转移类指令

3.3.5字符串操作类指令

3.3.6处理器控制类指令

3.432位微处理器的寻址方式与指令系统

3.4.180286相对8086增加的指令

3.4.280386的寻址方式和80386相对80286增加的指令

3.4.380486相对80386增加的指令 

习题

第4章汇编语言程序设计

4.1汇编语言程序和汇编程序

4.1.1汇编语言源程序和机器语言目标程序

4.1.2汇编和汇编程序

4.1.3汇编语言程序的语句类型

4.2汇编语言中的标识符、运算符及操作符

4.2.1标识符

4.2.2运算符

4.2.3操作符

4.3伪指令

4.3.1数据定义伪指令

4.3.2符号定义伪指令

4.3.3段定义伪指令（SEGMENT/ENDS）

4.3.4过程定义伪指令（PROC/ENDP）

4.3.5当前地址计数器（$）和定位伪指令（ORG）

4.4宏指令

4.4.1宏定义

4.4.2宏调用

4.5DOS和BIOS功能子程序调用

4.5.1DOS系统功能子程序调用

4.5.2BIOS基本I/O功能子程序调用

4.68086/8088汇编语言程序的基本架构

4.6.18086/8088汇编语言程序基本架构的特点

4.6.28086/8088汇编语言程序的基本架构

4.6.38086/8088汇编语言程序正确返回DOS操作系统的方法

4.78086/8088汇编语言程序设计

4.7.1顺序结构程序设计示例

4.7.2分支结构程序设计示例

4.7.3循环结构程序设计示例

习题

第5章存储器系统

5.1半导体存储器概述

5.1.1半导体存储器的概念及其分类

5.1.2半导体存储器的性能指标

5.2随机存取存储器

5.2.1静态RAM（SRAM）

5.2.2动态RAM（DRAM）

5.2.3PC内存条

5.3只读存储器

5.4高速缓冲存储器

5.4.1工作原理

5.4.2地址映像

5.5虚拟存储器

5.5.1虚拟存储器的基本概念

5.5.2页式虚拟存储器

5.5.3段式虚拟存储器

5.5.4段页式虚拟存储器

5.6存储器接口技术

5.6.1存储器芯片与CPU的连接

5.6.2存储器片选控制方法

5.6.3存储器扩展技术

习题

第6章I/O系统控制技术

6.1I/O系统概述

6.1.1I/O接口电路的重要作用

6.1.2I/O接口电路的典型结构

6.1.3I/O接口的基本功能

6.1.4I/O接口的分类

6.28086/8088微机I/O端口的地址分配及地址译码

6.2.18086微处理器的I/O端口的地址范围

6.2.28086 微机I/O端口的地址分配

6.3数据传送的控制方式

6.3.1程序控制传送方式

6.3.2中断传送方式

6.3.3DMA（直接存储器存取）传送方式

6.3.4四种I/O方式的比较

6.4DMA控制器8237A及其应用

6.4.18237A接口信号与内部结构

6.4.2内部寄存器

6.4.38237A的初始化及实现

6.5微计算机I/O接口扩展及总线技术

6.5.1微计算机I/O接口扩展

6.5.2总线标准分类

6.5.3串行接口标准

6.5.4并行接口标准IEEE 1284

6.5.5ISA工业标准总线

6.5.6PCI外围器件互连总线

6.5.7USB通用串行总线

6.5.8外存储设备接口标准

习题

第7章中断

7.1中断概述

7.28086/8088的中断系统

7.2.18086/8088的中断源

7.2.2中断优先级的定义

7.2.3中断嵌套

7.2.4中断类型及类型码

7.2.5中断向量及向量表

7.38086/8088响应中断的过程

7.4硬件中断的响应过程

7.5可编程中断控制器8259A

7.5.18259A的基本构成及引脚作用

7.5.2中断优先级管理方式

7.5.38259A的级联方式

7.5.48259A的控制字和初始化编程

7.5.58259A应用举例

习题

第8章微机接口芯片及应用

8.1可编程并行接口芯片8255A

8.1.18255A的引脚和内部结构

8.1.28255A的控制字

8.1.38255A工作方式的特点

8.1.48255A的编程应用

8.2可编程定时器/计数器接口芯片8253

8.2.18253的主要特点及其应用

8.2.28253内部结构及其引脚信号

8.2.38253的控制字

8.2.48253的工作方式

8.2.58253的应用

8.3可编程串行接口芯片8250

8.3.1串行通信基础

8.3.2串行异步通信接口标准

8.3.38250芯片的内部结构及其初始化

8.3.48250的应用

习题

参考文献

《微计算机原理及应用》第2版一书以80X86微型计算机为基础，系统全面地介绍其硬件结构、工作原理、指令系统、接口技术及综合应用等。 全书共分8章，贯穿了理论和实践相结合、知识与技能相结合的指导思想。书中内容重点突出，图文并茂，实例丰富，思路清晰。 本书可作为高等院校非计算机专业的微计算机课程的本科和专科教材，也可作为培养就业型人才的各种层次教学班的教学用书以及研究生、工程技术人员和编程爱好者的科技参考书。

1.刘磊，男，四川成都人，工学硕士。现为电子科技大学成都学院通信与信息工程系副教授。主要的研究方向是通信网络，通信网络架构，GIS技术。任职以来发表核心期刊论文6篇，编写教材4部。完成省级科研项目3项。2.李丹，四川乐山人，工学硕士。现为电子科技大学成都学院通信与信息工程系副教授。目前主要从事信号与信息处理，物联网专业方向的教学和科研工作。任现职以来，以作者身份发表论文4篇，其中EI检索外文期刊（作者）2篇；参与多项省教育厅项目和院级教改项目，其中主持负责2项四川省教育厅自然科学项目，1项为重点项目；主持负责2013年国腾集团创业投资基金项目；参加2016年国际雷达会议，发表外文会议文章已被EI收录（第三作者）。张佳芬，女，2010年电子科技大学电子工程学院信息获取与探测专业工学硕士毕业。现任职于电子科技大学成都学院通信与信息工程系。先后担任过《信号与系统》、《微机原理与接口技术》、《通信原理》以及《MATLAB系统仿真实验》等多门课