本書全面、系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代微型計算機的基本結構、工作原理和典型接口技術。主要內容包括:數(shù)在計算機中的運算與表示形式,計算機的基本組成與工作過程,微處理器結構,尋址方式與指令系統(tǒng),匯編語言程序設計基礎,存儲器及其接口,輸入/輸出及DMA技術,中斷系統(tǒng),可編程接口電路,總線技術,高性能微處理器的先進技術與典型結構,嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器等。
注重基礎:堅持“基礎是根本”的教學理念,強化知識整合,精心選擇課程的核心知識和關鍵技術。
內容全面:全面、系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代微型計算機的基本組成、工作原理和典型接口技術,建立起包括四個核心知識單元和兩個實踐訓練層次(匯編上機和接口實驗)的科學合理的內容體系。
反映新技術:在注重講解基本概念的同時,也十分注意反映微型計算機發(fā)展中的新知識、新技術,如新型總線技術、多核處理器技術,以及嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器等。
可讀性強:語言精煉,敘述嚴謹,深入淺出,容易閱讀。
“微機原理與接口技術”是高等學校理工科大學生的一門重要的計算機技術基礎課程,也是理工科大學生學習和掌握計算機硬件技術基礎、匯編語言程序設計及常用接口技術的入門課程。通過本課程的學習,可使學生從理論和實踐上掌握計算機/微型計算機的基本組成和工作原理,建立微機系統(tǒng)整機概念,具備利用微機技術進行軟、硬件開發(fā)的初步能力。學習本課程對于掌握現(xiàn)代計算機的基本概念和技術以及學習后續(xù)有關計算機課程(如計算機系統(tǒng)結構、操作系統(tǒng)、計算機網絡、嵌入式系統(tǒng)等)均具有重要意義。本書是該課程使用的基本教材。
本書堅持“基礎是根本”的教學理念,注重知識整合,精心選擇課程的核心知識和關鍵技術。全書以80x86/Pentium系列微型計算機為背景機,全面、系統(tǒng)地介紹了計算機及微型計算機的基本結構、工作原理及典型接口技術。全書共分16章,從內容上可劃分為4個知識單元:
、儆嬎銠C的基本結構及工作原理(第1、2、3、7、8章);
、谥噶钕到y(tǒng)及匯編語言程序設計(第4、5、6章);
、跧/O接口技術(第9、10、11、12、13、14);
④高性能微處理器及嵌入式系統(tǒng)入門(第15、16章)。
學習本書的預備知識為數(shù)字電路及程序設計的一般知識。
本書可供60~70學時的課堂教學使用,有些章節(jié)的內容可根據(jù)不同的教學要求進行適當
取舍。每章后面列出的習題,主要供理解和復習本章基本內容而用,書后給出了部分習題的參考答案。
另外,鑒于“微機原理與接口技術”課程是技術性、實踐性較強的課程,因此在教學中應安排相應的實驗及編程上機環(huán)節(jié)。教師可根據(jù)具體實驗設備及上機條件,安排適當?shù)慕涌趯嶒灱皡R編程序上機內容。對于尚不具備專門的微機接口實驗設備的教學環(huán)境,教師可結合PC機上已配備的鍵盤、鼠標及顯示器等基本I/O設備,組織相應的接口實驗內容,如鍵盤輸入、顯示器輸出編程,鼠標器編程等,以培養(yǎng)學生的I/O接口編程能力。關于這方面的內容,請參見第6章的介紹。
本書是在作者近年承擔北京大學信息科學技術學院(計算機系、智能科學系、電子學系及微電子學系)本科生及北京大學理科實驗班教學實踐的基礎上編寫而成的,并參考和吸收了國外較新同類教材及國內兄弟院校優(yōu)秀教材的有關內容,在此,特向有關作者一并致謝。
特別感謝北京大學主干基礎課《微機原理》課程組王志軍、依那、陸俊林、王道憲、楊延軍、高繁民、李潔、讓世美諸位老師對本教材編寫工作的大力支持和幫助。
在本書的編寫和出版過程中,承蒙北京大學信息科學技術學院及清華大學出版社、北京交通大學出版社領導的熱情支持和指導,責任編輯譚文芳老師做了認真細致的工作,在此謹向他/她們表示衷心的感謝。
由于編者的水平所限,書中一定存在不少差錯和疏漏,誠請廣大讀者及專家批評指正。
本書的教學資源有PPT課件、匯編上機工具、題目及參考答案等,歡迎讀者選用,有需要者可直接與編者聯(lián)系索取。
編者
王克義,北京大學信息科學技術學院教授、博士生導師。1970年畢業(yè)于北京大學,畢業(yè)后留校任教至今,長期從事計算機專業(yè)的教學與科研工作。曾于1992—1993年在美國喬治?華盛頓大學計算機科學與電子工程系進修(訪問學者);主持和參加多項國家重點科技攻關項目,榮獲國家教育部科技進步獎、北京大學科學研究成果獎等獎項。
作者熱愛并長期擔任一線教學工作, 先后被授予“北京市優(yōu)秀教師”、“北京大學優(yōu)秀教師”、“北京大學十佳教師”等榮譽稱號。負責完成的主干基礎課建設項目獲北京大學教學成果一等獎,主講的《微機原理》課程被評為北京市精品課程。 出版譯著和教材8部。 其中, 一部獲國家教育部科技進步三等獎, 三部被評為普通高等教育國家級規(guī)劃教材,一部被評為2011年普通高等教育精品教材,二部被評為北京高等教育精品教材。
目錄
第1章 數(shù)在計算機中的運算及表示形式
1.1 進位記數(shù)制
1.2 不同進位制數(shù)之間的轉換
1.3 二進制數(shù)的算術運算和邏輯運算
1.4 數(shù)在計算機中的表示形式
1.5 二進制信息的計量單位
習題1
第2章 計算機的基本結構與工作過程
2.1 計算機的基本結構
2.2 計算機的工作流程
2.3 計算機系統(tǒng)的組成
2.4 微型計算機的分類及主要技術指標
2.5 微型計算機的基本結構及系統(tǒng)組成
習題2
第3章 微處理器的工作模式與編程結構
3.1 微處理器的工作模式
3.2 微處理器的編程結構
3.3 微處理器的尋址機制
習題3
第4章 尋址方式與指令系統(tǒng)
4.1 尋址方式
4.2 指令編碼
4.3 8086指令系統(tǒng)
4.4 80286~Pentium指令系統(tǒng)
習題4
第5章 匯編語言的基本語法
5.1 匯編語言的特點
5.2 匯編語言程序結構和基本語法
5.3 ROMBIOS中斷調用和DOS系統(tǒng)功能調用
5.4 匯編語言程序的上機調試
習題5
第6章 匯編語言程序設計及應用
6.1 匯編語言程序設計的基本方法
6.2 匯編語言的編程應用
6.3 Windows環(huán)境下匯編語言程序設計
6.4 匯編語言與高級語言的混合編程
習題6
第7章 微處理器的內部結構及外部功能特性
7.1 微處理器的內部結構及相關技術
7.2 微處理器的外部功能特性
習題7
第8章 存儲器及其接口
8.1 概述
8.2 半導體存儲器的結構及工作原理
8.3 存儲器接口
8.4 高速緩存
8.5 虛擬存儲器
習題8
第9章 I/O接口技術
9.1 I/O接口概述
9.2 I/O控制方式
9.3 DMA技術
9.4 中斷系統(tǒng)
第10章 并行通信及其接口電路
10.1 可編程并行接口的組成及工作過程
10.2 可編程并行接口8255A
習題10
第11章 串行通信及其接口電路
11.1 串行通信
11.2 串行通信接口標準
11.3 可編程串行通信接口8251A
習題11
第12章 計數(shù)/定時技術
12.1 概述
12.2可編程計數(shù)器/定時器8253
12.3 8253的應用
習題12
第13章 模擬接口
13.1 模擬接口概述
13.2 D/A轉換器
13.3 A/D轉換器
習題13
第14章 總線技術
14.1 概述
14.2 PCI總線
14.3 USB總線
14.4 高速總線接口IEEE1394
14.5 CAN總線
習題14
第15章 高性能微處理器的先進技術及典型結構
15.1 高性能微處理器所采用的先進技術
15.2 高性能微處理器舉例
15.3 多核處理器簡介
15.4 現(xiàn)代PC主板典型結構
習題15
第16章 嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器
16.1 嵌入式系統(tǒng)概述
16.2 嵌入式處理器
16.3 ARM體系結構
16.4 ARM指令系統(tǒng)
習題16
附錄A DOS功能調用(INT21H)(節(jié)選)
附錄B BI0S中斷調用(節(jié)選)
附錄C 調試程序DEBUG的使用
部分習題參考答案
參考文獻