微機原理與接口技術（第2版）

目錄CONTENTS 第1章數在計算機中的表示形式1 1.1機器數與真值1 1.2常見的機器數表示形式2 1.2.1原碼2 1.2.2補碼3 1.2.3反碼4 1.2.4原碼、補碼和反碼之間的轉換4 1.2.5移碼表示法5 1.2.64種機器數表示形式的比較和小結6 1.3數的定點表示與浮點表示6 1.3.1定點表示法6 1.3.2浮點表示法7 1.4二十進制編碼10 1.4.1二十進制編碼特點10 1.4.28421碼11 1.5二進制信息的計量單位11 習題112 第2章計算機的基本結構與工作過程13 2.1計算機的基本結構13 2.1.1馮·諾依曼計算機基本結構13 2.1.2計算機的基本組成框圖及功能部件簡介14 2.2計算機的工作流程17 2.2.1指令與程序17 2.2.2計算機的基本工作流程18 2.3計算機系統(tǒng)的組成20 2.3.1硬件與軟件20 2.3.2計算機系統(tǒng)的基本組成21目錄微機原理與接口技術(第2版)2.4微型計算機的分類及主要技術指標22 2.4.1微型計算機的分類22 2.4.2微型計算機的主要技術指標23 2.5微型計算機的基本結構及系統(tǒng)組成24 2.5.1微型計算機基本結構24 2.5.2微型計算機的系統(tǒng)組成25 習題226 第3章微處理器的編程結構27 3.1微處理器的工作模式27 3.1.1實模式28 3.1.2保護模式28 3.1.3虛擬8086模式28 3.2微處理器的編程結構28 3.2.1程序可見寄存器28 3.2.280x86/Pentium處理器的寄存器模型29 3.3微處理器的尋址機制33 3.3.1存儲器分段技術33 3.3.2實模式下的存儲器尋址34 3.3.3堆棧38 習題339 第4章尋址方式與指令系統(tǒng)40 4.1尋址方式40 4.1.1數據尋址方式40 4.1.2轉移地址尋址方式46 4.2指令編碼47 4.2.1指令編碼格式48 4.2.2指令編碼舉例50 4.38086指令系統(tǒng)51 4.3.1數據傳送指令51 4.3.2算術運算指令57 4.3.3邏輯運算與移位指令68 4.3.4串操作指令71 4.3.5轉移指令75 4.3.6處理器控制指令81 4.480286～Pentium指令系統(tǒng)82 習題483 第5章匯編語言的基本語法84 5.1匯編語言的特點84 5.2匯編語言程序結構和基本語法85 5.2.1示例程序85 5.2.2基本概念86 5.2.3指令語句92 5.2.4偽指令語句95 5.2.5宏指令102 5.2.6簡化段定義105 5.3ROM BIOS中斷調用和DOS系統(tǒng)功能調用106 5.3.1ROM BIOS中斷調用106 5.3.2DOS系統(tǒng)功能調用107 5.4匯編語言程序的上機調試107 5.4.1建立源文件107 5.4.2匯編108 5.4.3連接110 5.4.4運行111 5.4.5調試112 習題5115 第6章匯編語言程序設計及應用118 6.1匯編語言程序設計的基本方法118 6.1.1程序設計的基本步驟118 6.1.2程序的基本結構形式119 6.1.3子程序設計121 6.2匯編語言的編程應用123 6.2.1I/O與通信123 6.2.2聲音與時鐘124 6.2.3樂曲程序126 6.2.4鍵盤I/O129 6.2.5鼠標器編程131 6.2.6圖形顯示134 6.3Windows環(huán)境下匯編語言程序設計137 6.3.1Windows API函數137 6.3.2動態(tài)鏈接庫138 6.3.3指令集選擇138 6.3.4工作模式選擇138 6.3.5函數的原型定義139 6.3.6Windows應用程序的基本結構框架139 6.3.7Win32匯編語言應用程序實例140 6.3.8MASM 32匯編與連接命令141 6.4匯編語言與高級語言的混合編程141 6.4.1內嵌匯編142 6.4.2在C程序中直接調用匯編子程序143 6.4.3匯編語言程序調用C函數146 習題6146 第7章微處理器的內部結構及外部功能特性148 7.1微處理器的內部結構及相關技術148 7.1.1總線接口單元BIU148 7.1.2指令cache與數據cache149 7.1.3超標量流水線結構149 7.1.4動態(tài)轉移預測及轉移目標緩沖器BTB151 7.1.5指令預取器和預取緩沖器152 7.1.6指令譯碼器153 7.1.7執(zhí)行單元153 7.1.8浮點處理單元153 7.1.9控制單元154 7.2微處理器的外部功能特性154 7.2.1微處理器的外部引腳信號154 7.2.2微處理器的總線時序159 習題7163 第8章存儲器及其接口165 8.1概述165 8.1.1存儲系統(tǒng)的層次結構165 8.1.2存儲器的性能指標167 8.1.3內存儲器的基本結構及其數據存儲格式167 8.2半導體存儲器的結構及工作原理169 8.2.1可讀寫存儲器169 8.2.2只讀存儲器179 8.3存儲器接口185 8.3.1存儲器接口中的片選控制185 8.3.2存儲器接口分析與設計舉例187 8.3.3雙端口存儲器189 8.4高速緩存190 8.4.1基本原理190 8.4.2組織方式192 8.4.3更新方式及替換算法193 8.5虛擬存儲器195 8.5.1虛擬存儲器的工作原理195 8.5.280x86的虛擬存儲技術196 習題8198 第9章I/O接口技術200 9.1I/O接口概述200 9.1.1I/O接口的基本功能200 9.1.2I/O接口的基本結構201 9.1.3I/O端口的編址方式202 9.1.4I/O接口的地址譯碼及片選信號的產生203 9.1.5I/O指令204 9.2I/O控制方式204 9.2.1程序控制方式204 9.2.2中斷控制方式206 9.2.3DMA方式207 9.3DMA技術208 9.3.1DMA控制器的基本功能208 9.3.2DMA控制器的一般結構208 9.3.3DMA控制器的工作方式210 9.3.4DMA工作過程211 9.3.5可編程DMA控制器8237212 9.4中斷系統(tǒng)212 9.4.1基本概念212 9.4.280x86實模式的中斷系統(tǒng)215 9.4.3可編程中斷控制器8259A221 9.4.4中斷服務程序設計221 習題9225 第10章并行通信及其接口電路226 10.1可編程并行接口的組成及工作過程226 10.1.1可編程并行接口的組成及其與CPU和外設的連接226 10.1.2可編程并行接口的數據輸入輸出過程227 10.2可編程并行接口8255A228 10.2.18255A的性能概要228 10.2.28255A芯片引腳分配及引腳信號說明228 10.2.38255A內部結構框圖229 10.2.48255A的控制字230 10.2.58255A的工作方式231 10.2.68255A的狀態(tài)字236 10.2.78255A應用舉例237 習題10239 第11章串行通信及其接口電路241 11.1串行通信241 11.1.1串行通信的特點241 11.1.2串行通信涉及的常用術語和基本概念242 11.2串行通信接口標準246 11.2.1RS232C246 11.2.2RS485247 11.3可編程串行通信接口8251A248 11.3.1USART248 11.3.28251A的基本功能和工作原理248 11.3.38251A對外接口信號251 11.3.48251A的編程253 11.3.58251A應用舉例257 習題11259 第12章計數/定時技術260 12.1概述260 12.2可編程計數器/定時器8253260 12.2.18253的主要功能260 12.2.28253的結構框圖261 12.2.38253的引腳262 12.2.48253的工作方式263 12.2.58253的初始化編程268 12.2.68253的讀出操作271 12.38253的應用272 習題12275 第13章D/A和A/D轉換器276 13.1計算機自動控制系統(tǒng)中的D/A和A/D轉換276 13.2D/A轉換器277 13.2.1D/A轉換器的工作原理277 13.2.2D/A轉換器的主要技術指標280 13.2.3D/A轉換器芯片281 13.2.4D/A轉換器芯片與微處理器的接口283 13.2.5D/A轉換器的應用284 13.3A/D轉換器285 13.3.1基本概念285 13.3.2A/D轉換器的工作原理287 13.3.3A/D轉換器的主要技術指標288 13.3.4A/D轉換器芯片289 13.3.5A/D轉換器芯片與微處理器的接口290 習題13293 第14章總線技術295 14.1概述295 14.1.1總線295 14.1.2總線的分類296 14.1.3總線標準297 14.1.4總線仲裁298 14.2PCI總線299 14.2.1概述299 14.2.2PCI總線的結構及特點299 14.3USB總線301 14.3.1USB概述301 14.3.2USB的拓撲結構302 14.3.3USB線纜及連接器302 14.4高速總線接口IEEE 1394303 14.5CAN總線304 14.5.1CAN總線概述304 14.5.2CAN總線特性305 14.5.3CAN總線的相關概念和技術305 14.5.4CAN通信協(xié)議的幀結構307 14.5.5CAN總線位的數值表示309 14.5.6CAN總線傳輸距離與傳輸速率的關系310 14.5.7CAN總線的應用310 習題14311 第15章高性能微處理器的先進技術及典型結構312 15.1高性能微處理器所采用的先進技術312 15.1.1指令級并行312 15.1.2超標量技術313 15.1.3超長指令字結構314 15.1.4超級流水線技術314 15.1.5RISC技術315 15.2高性能微處理器舉例316 15.2.164位處理器Alpha 21064317 15.2.2Itanium處理器——IA64架構的開放硬件平臺318 15.3多核處理器簡介321 15.3.1復雜單處理器結構所遇到的挑戰(zhàn)321 15.3.2多核處理器的出現321 15.3.3多核處理器結構的主要特點322 15.4現代PC主板典型結構323 15.4.1芯片組、橋芯片及接口插座323 15.4.2Pentium PC主板結構324 15.4.3Pentium 4 PC主板的I/O組織結構325 習題15326 第16章嵌入式系統(tǒng)與嵌入式處理器327 16.1嵌入式系統(tǒng)概述327 16.1.1嵌入式系統(tǒng)簡介327 16.1.2嵌入式系統(tǒng)的組成327 16.2嵌入式處理器329 16.2.1ARM系列處理器329 16.2.2Intel 8051系列微控制器330 16.3ARM體系結構331 16.3.1ARM處理器的工作狀態(tài)331 16.3.2ARM處理器的運行模式331 16.3.3ARM處理器的內部寄存器332 16.3.4ARM處理器的異常處理機制335 16.4ARM指令系統(tǒng)336 16.4.1ARM指令系統(tǒng)的主要特點336 16.4.2ARM指令的基本格式337 16.4.3ARM指令的尋址方式338 16.4.4ARM指令簡介340 16.4.5ARM指令系統(tǒng)與Thumb指令系統(tǒng)的比較346 16.5ARM匯編語言程序設計347 16.5.1ARM偽操作347 16.5.2ARM偽指令350 16.5.3ARM匯編語言語句格式352 16.5.4ARM匯編語言程序結構352 16.5.5ARM匯編語言程序設計示例353 習題16354 附錄ADOS功能調用（INT 21H）（節(jié)選）355 附錄BBIOS中斷調用（節(jié)選）357 附錄C調試程序DEBUG的使用358 部分習題參考答案362 參考文獻376