计算机原理与接口技术

很基础的东西，高手可以忽略了！ 目 录 第1 章 计算机基础知识................................ 1 1.1 计算机发展概况.................................... 1 1.1.1 微处理器和微机的发展............. 1 1.1.2 微机的分类................................ 3 1.2 微机系统................................................ 4 1.2.1 微机硬件.................................... 5 1.2.2 微机软件.................................... 5 1.2.3 硬件与软件的关系..................... 7 1.3 计算机中的数制及其转换..................... 7 1.3.1 数与数制.................................... 7 1.3.2 数制转换.................................... 9 1.4 计算机中数的表示方法....................... 10 1.4.1 机器数与真值........................... 10 1.4.2 原码、反码、补码................... 11 1.4.3 补码的运算规则 与溢出判断 .............................. 12 1.4.4 计算机中常用的编码............... 13 1.5 微机的主要性能指标和应用............... 16 1.5.1 微机的主要性能指标............... 16 1.5.2 微机的应用.............................. 17 1.6 小结...................................................... 19 1.7 习题...................................................... 19 第 2 章 80X86 微处理器内部结构............ 21 2.1 微处理器的功能结构........................... 21 2.1.1 微处理器的典型结构............... 21 2.1.2 8086/8088 CPU 的内部结构.............................. 23 2.1.3 8086/8088 CPU 的寄存器结构........................... 24 2.2 8086/8088 存储器组织及其寻址......... 26 2.2.1 存储单元的地址和内容........... 26 2.2.2 存储器的结构及访问............... 26 2.2.3 存储器地址的分段................... 27 2.3 8086/8088 I/O 地址空间...................... 28 2.4 高档微处理器.......................................29 2.4.1 80286 微处理器........................29 2.4.2 80386 微处理器........................30 2.4.3 80486 微处理器........................31 2.4.4 Pentium 系列微处理器.............32 2.5 小结......................................................36 2.6 习题......................................................36 第 3 章 指令系统与寻址方式.....................38 3.1 寻址方式..............................................38 3.1.1 操作数类型...............................38 3.1.2 8086/8088 寻址方式.................38 3.2 指令系统..............................................44 3.2.1 数据传送指令...........................44 3.2.2 算术运算指令...........................49 3.2.3 逻辑运算指令...........................62 3.2.4 移位指令...................................65 3.2.5 控制转移指令...........................69 3.2.6 字符串操作指令.......................75 3.2.7 处理器控制指令.......................79 3.3 小结......................................................81 3.4 习题......................................................81 第 4 章 汇编语言程序设计.........................84 4.1 机器语言与汇编语言...........................84 4.2 汇编语言语句.......................................85 4.2.1 汇编语言语句的种类...............85 4.2.2 汇编语言的语句格式...............85 4.2.3 指令语句的操作数组成...........86 4.2.4 指令语句中的运算符 和操作符...................................87 4.3 伪指令系统...........................................90 4.3.1 数据定义伪指令.......................90 4.3.2 符号定义伪指令.......................92 4.3.3 段定义伪指令...........................93 4.3.4 模块定义与连接伪指令...........96 ·VI· 微机原理与接口技术 ·VI· 4.3.5 过程定义伪指令....................... 97 4.4 汇编语言程序的结构........................... 98 4.4.1 汇编语言程序的结构............... 98 4.4.2 程序正常返回DOS 的方法..... 99 4.5 基本结构程序设计............................ 100 4.5.1 顺序程序设计......................... 101 4.5.2 分支程序设计......................... 102 4.5.3 循环程序设计......................... 105 4.5.4 子程序设计............................ 113 4.6 DOS/BIOS 功能调用......................... 116 4.6.1 DOS 系统功能调用................ 117 4.6.2 BIOS 功能调用...................... 119 4.7 小结.................................................... 119 4.8 习题.................................................... 120 第 5 章 80X86 微处理器的外部功能...... 122 5.1 8086/8088 CPU 的引脚功能.............. 122 5.1.1 8086 CPU 的引脚功能........... 122 5.1.2 8088 CPU 的引脚功能........... 126 5.2 8086 CPU 的总线操作与时序........... 127 5.2.1 指令周期、总线周期 与 T 状态................................ 127 5.2.2 存储器与I/O 读写周期......... 128 5.3 8086 微处理器的系统配置................ 130 5.3.1 8086 CPU 最小模式下 的系统配置 ............................ 130 5.3.2 8086 CPU 最大模式下 的系统配置 ............................ 132 5.4 80386 CPU 的引脚功能..................... 135 5.5 80486 CPU 的引脚功能..................... 138 5.6 Pentium 微处理器的 引脚功能简介 .................................... 142 5.7 小结.................................................... 144 5.8 习题.................................................... 144 第 6 章 总线技术......................................... 146 6.1 总线概述............................................ 146 6.1.1 总线的概念............................ 146 6.1.2 总线标准的特性..................... 147 6.1.3 总线的分类............................ 147 6.1.4 设计总线应考虑的因素......... 150 6.2 微型计算机常用总线标准.................150 6.2.1 PC 总线...................................150 6.2.2 ISA 与EISA 总线...................153 6.2.3 PCI 总线.................................155 6.2.4 局部总线.................................159 6.2.5 STD 总线................................160 6.2.6 USB 总线................................163 6.3 小结....................................................168 6.4 习题....................................................168 第 7 章 半导体存储器................................169 7.1 概述....................................................169 7.1.1 存储器系统.............................169 7.1.2 存储器的分类.........................171 7.1.3 存储器芯片的主要 技术指标.................................173 7.2 随机存储器.........................................174 7.2.1 静态存储器.............................175 7.2.2 动态存储器.............................182 7.3 只读存储器.........................................185 7.4 快速擦除读/写存储器........................192 7.5 存储器的扩展.....................................194 7.5.1 存储容量的位扩展.................194 7.5.2 存储容量的字扩展.................196 7.5.3 字/位扩展...............................198 7.6 存储器与CPU 的速度匹配...............200 7.6.1 芯片技术.................................200 7.6.2 结构技术.................................202 7.7 高速缓冲存储器.................................205 7.7.1 Cache 的基本结构 和工作原理.............................206 7.7.2 Cache 的地址映像与变换......210 7.7.3 替换算法.................................216 7.8 小结....................................................219 7.9 习题....................................................219 第 8 章 80386/80486 CPU 的存储器管理................................222 8.1 实模式存储器管理.............................222 8.1.1 存储器的分段结构.................222 8.1.2 物理地址的形成.....................223 目 录 ·VII· ·VII· 8.2 保护虚地址方式存储器管理............. 224 8.2.1 存储器的分段管理................. 225 8.2.2 存储器的分页管理................. 232 8.3 保护机制............................................ 235 8.3.1 段级别保护............................ 236 8.3.2 页级别保护............................ 236 8.4 虚拟的8086 模式.............................. 237 8.5 小结.................................................... 237 8.6 习题.................................................... 237 第 9 章 中断技术......................................... 239 9.1 中断概述............................................ 239 9.1.1 中断的概念............................ 239 9.1.2 中断源.................................... 239 9.1.3 中断类型................................ 240 9.1.4 中断类型号............................ 241 9.1.5 中断矢量表............................ 241 9.1.6 中断优先级............................ 242 9.1.7 中断的嵌套............................ 242 9.2 8086 CPU 的中断处理过程............... 243 9.2.1 中断请求................................ 244 9.2.2 中断响应................................ 245 9.2.3 中断处理................................ 245 9.2.4 中断返回................................ 246 9.3 可编程中断控制器8259A................. 247 9.3.1 8259A 的结构与引脚............. 247 9.3.2 8259A 中断响应时序............. 251 9.3.3 8259A 的工作方式................. 251 9.3.4 8259A 的命令字..................... 253 9.3.5 8259A 的编程及其在8086 微型计算机中的应用............. 258 9.4 8086 CPU 的中断接口技术............... 260 9.4.1 8086 微型计算机中断 分配情况 ................................ 260 9.4.2 DOS 下中断服务程序 的编写 .................................... 261 9.5 小结.................................................... 264 9.6 习题.................................................... 264 第 10 章 微型计算机的I/O 接口技术....................................... 266 10.1 I/O 接口的概念与功能....................266 10.1.1 概述.......................................266 10.1.2 I/O 接口电路的基本功能.....266 10.1.3 I/O 接口信号的分类.............267 10.1.4 I/O 端口的概念 与编址方式...........................268 10.2 数据传送的控制方式.......................269 10.2.1 程序控制传送方式...............269 10.2.2 DMA 传送方式....................271 10.3 8253 定时器/计数器.........................273 10.3.1 8253 的功能与引脚..............273 10.3.2 8253 的工作方式..................275 10.3.3 8253 的控制字与编程..........278 10.4 并行接口芯片8255A.......................281 10.4.1 8255A 概述...........................281 10.4.2 8255A 的控制字...................283 10.4.3 8255A 的工作方式...............285 10.4.4 8255A 编程...........................288 10.5 DMA 控制器8237A.........................292 10.5.1 概述.......................................292 10.5.2 8237A 引脚...........................292 10.5.3 8237A 内部结构 与寄存器...............................295 10.5.4 8237A 的软件命令...............301 10.5.5 8237A 的工作时序...............301 10.5.6 8237A 的初始化及其 在 PC 机中的应用................303 10.6 小结..................................................305 10.7 习题..................................................305 第 11 章 串行通信接口及应用................306 11.1 串行通信基础...................................306 11.1.1 串行通信数据传送方式.......306 11.1.2 串行通信协议.......................307 11.2 串行通信的接口标准.......................308 11.2.1 RS-232C 的机械特性...........308 11.2.2 RS-232C 的电气特性...........309 11.3 可编程串行通信接口芯片8250 ......310 11.3.1 概述.......................................311 11.3.2 8250 的寄存器......................313 ·VIII· 微机原理与接口技术 ·VIII· 11.3.3 8250 的编程及应用.............. 316 11.4 小结.................................................. 321 11.5 习题.................................................. 322 第 12 章 系统扩展接口设计..................... 323 12.1 PC 机与键盘的接口......................... 323 12.1.1 键盘的分类........................... 323 12.1.2 键盘的工作原理................... 324 12.1.3 键盘接口及应用................... 325 12.2 PC 机与显示器的接口..................... 328 12.2.1 CRT 显示器.......................... 328 12.2.2 LCD 显示器.......................... 334 12.2.3 LED 显示器.......................... 335 12.3 PC 机与打印机的接口..................... 336 12.3.1 打印机的工作原理............... 336 12.3.2 打印机接口及应用............... 337 12.4 PC 机与鼠标的接口......................... 339 12.4.1 鼠标的工作原理................... 339 12.4.2 鼠标接口及应用................... 340 12.5 PC 机与扫描仪的接口..................... 343 12.5.1 扫描仪的工作原理............... 344 12.5.2 扫描仪的主要性能 指标及接口........................... 344 12.6 PC 机与数码相机的接口................. 345 12.6.1 数码相机的工作原理........... 346 12.6.2 数码相机主要技术 指标及接口........................... 346 12.7 小结.................................................. 347 12.8 习题.................................................. 348 第 13 章 数/模和模/数转换器 的接口设计.................................. 350 13.1 概述.................................................. 350 13.2 D/A 转换器...................................... 351 13.2.1 D/A 转换器工作原理........... 351 13.2.2 D/A 转换器性能指标........... 352 13.2.3 典型D/A 转换器芯片.......... 353 13.2.4 典型D/A 转换器的 接口及应用........................... 357 13.3 A/D 转换器...................................... 359 13.3.1 A/D 转换器的工作原理....... 359 13.3.2 A/D 转换器的主要 性能指标...............................360 13.3.3 典型A/D 转换器芯片..........361 13.3.4 典型A/D 转换器的 接口及应用...........................363 13.4 多路模拟开关及采样保持电路.......365 13.4.1 多路模拟开关.......................366 13.4.2 采样保持电路.......................366 13.5 小结..................................................367 13.6 习题..................................................368 第 14 章 微型计算机应用 系统的设计...................................370 14.1 微型计算机应用系统概述...............370 14.1.1 微型计算机应用系统 的一般类型...........................370 14.1.2 微型计算机应用系统 的设计原则...........................371 14.1.3 微型计算机应用系统 的设计过程和内容...............373 14.2 常用模块电路...................................377 14.2.1 地址译码和总线驱动...........377 14.2.2 存储器...................................378 14.2.3 数字量输入/输出接口..........378 14.2.4 模拟量输入/输出..................379 14.2.5 信号隔离...............................379 14.2.6 接口电路器件的选择...........380 14.3 微机应用系统设计举例...................381 14.3.1 STD 总线介绍......................381 14.3.2 光电隔离开关量输入 接口板设计...........................383 14.3.3 8 路12 位A/D 转换 接口板设计...........................386 14.4 小结..................................................392 14.5 习题..................................................392 附录 .....................................................................393 附录 A ASCII 码表..................................393 附录 B DOS 系统功能调用.....................394 附录C 常用BIOS 子程序的功能