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微机原理与接口技术
  • 【作者】:黄会雄
  • 【出版时间】:2007-08
  • 【字 数】:398(千字)
  • 【定 价】:¥26(元)
  • 【出 版 社】:中南大学出版社
  • 【ISBN】:978-7-81105-541-2
  • 【页 码】:246(页)
  • 【开 本】:16开
微型计算机技术发展相当迅速,各种新产品、新技术不断涌现。从Intel8086微处理器开始,到80286、80386、80486、Pentium、PentiumPro/II/III/IV微处理器,形成了一个系列,即Intel80X86微处理器。在这个系列中,尽管后代的产品在功能和性能上有了很大的提高,但在基本结构上采用了向前兼容的方式,即基于前代产品(如8086CPU)上开发的程序可以不加修改地在后代产品(例如PentiumIV)上运行。因此,掌握好8086的硬件和软件原理是学习80X86微处理器的基础。本书以8086CPU和IBMPC机为背景机,以介绍8086CPU基本结构、指令系统、配套支持芯片8255A,8253,8259A以及ADC0809、DAC0832等为起点内容,并以IBMPC/XT为实例,讨论了微机系统的组成和特点,以给初学者一个完整和全面的概念。为与时俱进,提高教材的先进性,给读者一个拓展知识的空间,本书在传统的微机原理教材的基础上,增添了若干新技术、新内容,最后一章给出了包括PentiumIV在内的先进的微处理器介绍。
第1章 概 述……………………………………………………………………………… (1)
1.1 计算机的基本结构和工作原理…………………………………………………… (1)
1.1.1 计算机的基本结构…………………………………………………………… (1)
1.1.2 计算机的工作原理…………………………………………………………… (1)
1.2 微型计算机的系统结构…………………………………………………………… (2)
1.2.1 微型计算机的系统与系统的层次结构…………………………………………… (2)
1.2.2 微型计算机的硬件结构………………………………………………………… (3)
1.3 微型计算机的基本数据类型……………………………………………………… (4)
1.4 数制及其转换……………………………………………………………………… (5)
1.4.1 进位计数制(二、八、十、十六进制数) ………………………………………… (5)
1.4.2 数制间的转换………………………………………………………………… (6)
1.5 原码、反码和补码………………………………………………………………… (8)
1.5.1 机器数与真值………………………………………………………………… (8)
1.5.2 原码、反码与补码……………………………………………………………… (9)
1.5.3 溢出的概念…………………………………………………………………… (10)
1.5.4 定点数与浮点数……………………………………………………………… (11)
1.6 数字与字符的编码……………………………………………………………… (13)
1.6.1 数字的编码(BCD码)………………………………………………………… (13)
1.6.2 字符的编码…………………………………………………………………… (14)
1.6.3 汉字的编码…………………………………………………………………… (14)
第2章 8086微处理器…………………………………………………………………… (16)
2.1 8086系统结构…………………………………………………………………… (16)
2.1.1 8086内部结构………………………………………………………………… (16)
2.1.2 寄存器组…………………………………………………………………… (18)
2.1.3 总线周期…………………………………………………………………… (19)
2.2 8086引脚及功能………………………………………………………………… (20)
2.2.1 结构………………………………………………………………………… (20)
2.2.2 工作模式…………………………………………………………………… (20)
2.2.3 芯片引脚功能………………………………………………………………… (21)
2.3 8086微机系统存储器结构……………………………………………………… (25)
2.3.1 存储器组织…………………………………………………………………… (25)
2.3.2 输入/输出组织……………………………………………………………… (26)
2.4 最小与最大模式系统…………………………………………………………… (26)
2.4.1 最小模式系统………………………………………………………………… (27)
2.4.2 最大模式系统………………………………………………………………… (27)
第3章 半导体存储器……………………………………………………………………… (32)
3.1 概述……………………………………………………………………………… (32)
3.1.1 半导体存储器的分类………………………………………………………… (32)
3.1.2 半导体存储器的组成………………………………………………………… (34)
3.1.3 半导体存储器的主要性能指标………………………………………………… (36)
3.2 随机存储器(RAM) ……………………………………………………………… (37)
3.2.1 静态随机存储器(SRAM)……………………………………………………… (37)
3.2.2 动态随机存储器(DRAM) …………………………………………………… (39)
3.3 只读存储器(ROM) ……………………………………………………………… (42)
3.3.1 掩膜ROM …………………………………………………………………… (42)
3.3.2 可编程ROM(PROM) ………………………………………………………… (44)
3.3.3 可擦除、可编程ROM(EPROM) ……………………………………………… (44)
3.3.4 电可擦除可编程ROM(EEPROM)……………………………………………… (45)
3.3.5 Flash存储器………………………………………………………………… (45)
3.4 存储器与CPU的接口技术……………………………………………………… (46)
3.4.1 存储器与CPU的连接………………………………………………………… (46)
3.4.2 简单的8086存储器子系统的设计…………………………………………… (49)
第4章 8086指令系统…………………………………………………………………… (52)
4.1 概 述…………………………………………………………………………… (52)
4.1.1 8086指令的基本内容………………………………………………………… (52)
4.1.2 8086指令的基本格式………………………………………………………… (52)
4.1.3 8086CPU的寻址方式………………………………………………………… (53)
4.2 8086CPU指令系统……………………………………………………………… (56)
4.2.1 数据传送类指令……………………………………………………………… (56)
4.2.2 算术运算类指令……………………………………………………………… (60)
4.2.3 逻辑运算与移位类指令……………………………………………………… (67)
4.2.4 串操作类指令………………………………………………………………… (72)
4.2.5 控制转移类指令……………………………………………………………… (76)
4.2.6 处理器控制指令……………………………………………………………… (80)
第5章 汇编语言程序设计………………………………………………………………… (83)
5.1 汇编语言程序设计基础………………………………………………………… (83)
5.1.1 程序设计语言概述…………………………………………………………… (83)
5.1.2 汇编语言源程序的格式……………………………………………………… (83)
5.2 伪操作命令……………………………………………………………………… (89)
5.2.1 数据定义语句………………………………………………………………… (90)
5.2.1 表达式赋值语句……………………………………………………………… (91)
5.2.3 段定义语句…………………………………………………………………… (91)
5.2.4 过程定义语句………………………………………………………………… (93)
5.2.5 程序开始和结束语句………………………………………………………… (95)
5.2.6 外部伪指令及对准伪指令…………………………………………………… (96)
5.3 汇编语言程序设计……………………………………………………………… (98)
5.3.1 程序设计基本步骤…………………………………………………………… (99)
5.3.2 汇编语言程序设计应注意的问题…………………………………………… (100)
5.3.3 程序的基本结构与基本程序设计…………………………………………… (100)
第6章 8086CPU的总线操作与时序…………………………………………………… (116)
6.1 时钟周期、总线周期和指令周期……………………………………………… (116)
6.2 系统的复位操作………………………………………………………………… (116)
6.3 总线操作与时序………………………………………………………………… (117)
6.3.1 基本的总线周期…………………………………………………………… (117)
6.3.2 读总线周期………………………………………………………………… (118)
6.3.3 写总线周期………………………………………………………………… (119)
6.3.4 最小模式下总线请求与响应………………………………………………… (120)
6.3.5 中断响应周期……………………………………………………………… (121)
第7章 输入/输出技术…………………………………………………………………… (122)
7.1 I/O接口概述…………………………………………………………………… (122)
7.1.1 I/O接口的功能……………………………………………………………… (122)
7.1.2 CPU与I/O之间的接口信号………………………………………………… (124)
7.2 I/O端口及其寻址方式………………………………………………………… (125)
7.2.1 存储器映像的I/O寻址方式………………………………………………… (125)
7.2.2 I/O端口单独寻址方式……………………………………………………… (126)
7.3 CPU与外设之间的数据传送方式……………………………………………… (127)
7.3.1 无条件传送方式…………………………………………………………… (127)
7.3.2 查询传送方式……………………………………………………………… (128)
7.3.3 中断传送方式……………………………………………………………… (130)
7.3.4 DMA方式(DirectMemery_Access)…………………………………………… (131)
第8章 中断技术………………………………………………………………………… (135)
8.1 中断和中断系统………………………………………………………………… (135)
8.1.1 中断的概念………………………………………………………………… (135)
8.1.2 中断源……………………………………………………………………… (135)
8.1.3 中断系统的功能…………………………………………………………… (136)
8.2 中断的处理过程………………………………………………………………… (136)
8.2.1 CPU对中断的控制………………………………………………………… (136)
8.2.2 CPU对中断的响应及中断过程……………………………………………… (137)
8.2.3 中断源及其优先权的识别…………………………………………………… (137)
8.3 中断控制器8259A ……………………………………………………………… (138)
8.3.1 8259A的组成和接口信号…………………………………………………… (139)
8.3.2 8259A处理中断的过程……………………………………………………… (140)
8.3.3 8259A的级联连接…………………………………………………………… (140)
8.3.4 8259A的命令字…………………………………………………………… (140)
8.4 80X86PC机的中断系统和中断指令………………………………………… (143)
8.4.1 外部中断…………………………………………………………………… (143)
8.4.2 内部中断…………………………………………………………………… (144)
8.4.3 中断向量表………………………………………………………………… (145)
8.4.4 中断响应和处理过程………………………………………………………… (145)
8.5 可屏蔽中断服务程序的设计…………………………………………………… (146)
8.5.1 中断服务程序入口地址的装入……………………………………………… (146)
8.5.2 中断屏蔽与中断结束的处理………………………………………………… (146)
第9章 定时/计数技术…………………………………………………………………… (148)
9.1 定时与计数……………………………………………………………………… (148)
9.2 Intel8253可编程定时/计数器………………………………………………… (148)
9.2.1 8253的基本功能和内部结构………………………………………………… (148)
9.2.2 8253的引脚信号…………………………………………………………… (150)
9.2.3 8253的工作方式…………………………………………………………… (150)
9.2.4 8253的控制字与初始化编程………………………………………………… (154)
9.2.5 8253的应用举例…………………………………………………………… (156)
第10章 并行I/O接口8255A ………………………………………………………… (160)
10.1 可编程并行I/O接口芯片8255A …………………………………………… (160)
10.1.1 8255A的内部结构和引脚功能……………………………………………… (160)
10.1.2 8255A的控制字及其工作方式……………………………………………… (162)
10.2 8255A的应用举例…………………………………………………………… (166)
10.2.1 8255A方式0的简单应用…………………………………………………… (166)
10.2.2 8255A与打印机接口……………………………………………………… (167)
10.2.3 8255A与LED数码管接口………………………………………………… (168)
第11章 串行通信及接口电路…………………………………………………………… (173)
11.1 串行通信……………………………………………………………………… (173)
11.1.1 概述……………………………………………………………………… (173)
11.1.2 串行接口标准EIARS-232………………………………………………… (180)
11.2 Intel8251A可编程通信接口………………………………………………… (182)
11.2.1 8251的基本性能…………………………………………………………… (182)
11.2.2 8251的方框图……………………………………………………………… (182)
11.2.3 接口信号…………………………………………………………………… (184)
11.2.4 8251的编程………………………………………………………………… (185)
11.2.5 8251应用举例……………………………………………………………… (188)
11.3 USB接口与标准……………………………………………………………… (190)
11.3.1 USB简介…………………………………………………………………… (190)
11.3.2 USB基本架构与总线架构…………………………………………………… (191)
11.3.3 USB接口的电气特性……………………………………………………… (196)
第12章 数/模和模/数转换接口………………………………………………………… (200)
12.1 D/A与A/D接口概述………………………………………………………… (200)
12.1.1 模拟量的输入与输出通道………………………………………………… (200)
12.1.2 模/数转换器(ADC)的主要技术性能………………………………………… (201)
12.1.3 数/模转换器(DAC)的主要技术性能………………………………………… (202)
12.2 DAC0832数/模转换器………………………………………………………… (203)
12.2.1 DAC0832的内部结构与引脚图……………………………………………… (203)
12.2.2 DAC0832的工作方式……………………………………………………… (204)
12.2.3 DAC0832与CPU的接口…………………………………………………… (204)
12.3 ADC0809模/数转换器………………………………………………………… (206)
12.3.1 ADC0809的内部结构与引脚图……………………………………………… (206)
12.3.2 ADC0809与CPU的连接…………………………………………………… (207)
第13章 从8086到pentium的最新技术发展………………………………………… (210)
13.1 从16位微处理器到16位单片机…………………………………………… (210)
13.1.1 回顾8086/8088微处理器…………………………………………………… (210)
13.1.2 单片机80186嵌入式系统…………………………………………………… (212)
13.1.3 单片机80186应用举例…………………………………………………… (222)
13.2 80286微处理器………………………………………………………………… (227)
13.2.1 80286微处理器的两种模式………………………………………………… (227)
13.2.2 80386微处理器的工作模式………………………………………………… (229)
13.3 新一代微处理器pentium ……………………………………………………… (230)
附录A ASCⅡ码字符表………………………………………………………………… (240)
附录B 8086指令系统表………………………………………………………………… (241)
附录C 8086指令对状态标志位的影响………………………………………………… (245)

“微机原理与接口技术”是高等职业技术院校工科类专业学生必修的一门实践性很强的技术基础课程。学生通过对本课程的学习,可以系统地掌握微机的基本原理、微机系统的体系结构、汇编语言程序设计技巧、接口技术等方面的知识,为今后在微处理器和微型计算机(包括嵌入式系统)的应用上打下坚实的基础。

微型计算机技术发展相当迅速,各种新产品、新技术不断涌现。从Intel8086微处理器开始,到80286、80386、80486、Pentium、PentiumPro/II/III/IV微处理器,形成了一个系列,即Intel80X86微处理器。在这个系列中,尽管后代的产品在功能和性能上有了很大的提高,但在基本结构上采用了向前兼容的方式,即基于前代产品(如8086CPU)上开发的程序可以不加修改地在后代产品(例如PentiumIV)上运行。因此,掌握好8086的硬件和软件原理是学习80X86微处理器的基础。本书以8086CPU和IBMPC机为背景机,以介绍8086CPU基本结构、指令系统、配套支持芯片8255A,8253,8259A以及ADC0809、DAC0832等为起点内容,并以IBMPC/XT为实例,讨论了微机系统的组成和特点,以给初学者一个完整和全面的概念。为与时俱进,提高教材的先进性,给读者一个拓展知识的空间,本书在传统的微机原理教材的基础上,增添了若干新技术、新内容,最后一章给出了包括PentiumIV在内的先进的微处理器介绍。

工科类专业学生学习微机原理的目的主要是重在实用,因此汇编语言程序设计和微机接口技术自然成了本课程的两大重点内容。事实上,汇编语言程序设计是微机应用系统的系统软件和应用软件的设计基础,而接口技术是微机应用系统(特别是嵌入式应用系统)硬件的设计基础。本书在组织内容和结构方面,注意围绕这两大重点进行,考虑到初学者往往难以很快掌握微机原理和应用技巧,本书尽量注意将理论联系实际,注重案例教学,在介绍基本概念、基本原理的同时,列举了大量有指导意义的实例。为便于教学,每章后均附有若干习题和思考题。

本教材是集体智慧的结晶。按照“集体编写、共同提高”的原则,通过集思广益,把各个学校的长处聚集在一起,力求共创精品教材。本书由湖南商务职业技术学院黄会雄主编。各章的编写分工是:湖南商务职业技术学院黄会雄编写第1章、第6章、附录;湖南科技职业技术学院高见芳编写第2章;湖南商务职业技术学院陈开文编写第3章;湖南铁路科技职业技术学院黄漾编写第4章;湖南化工职业技术学院徐伟杰编写第5章;湖南铁路科技职业技术学院于晓东编写第7章;湖南环境生物职业技术学院李合军编写第8章、长沙航空职业技术学院王文杰编写第9章、南方职业技术学院王庆云编写第10章、湖南生物机电职业技术学院高岳民编写第11章、湖南信息职业技术学院张平华编写第12章、湖南商务职业技术学院杨志纯编写第13章。

编者
2007年5月于长沙

为落实《国务院关于大力发展职业教育的决定》的精神,教育部、财政部决定在十一五期间实施国家示范性高等职业教育院校建设计划,并重点建设100所高职院校,通过深化改革,促进高等职业教育与经济社会发展紧密结合,加强内涵建设,提高教育质量,增强服务经济社会的能力,提升我国高等职业教育的整体水平。示范院校建设,专业建设是核心。其中三项重点工作之一是:“课程体系和教学内容改革,按照高技能人才培养的特点和规律,参照职业岗位要求,改革课程体系和教学内容,每个专业建设3~5门工学结合的优质核心课程和配套教材。”在十一五期间,“国家将启动1000门工学结合的精品课程,带动学校和地方加强课程建设。加强教材建设,重点建设好3000种左右国家规划教材,与行业企业共同开发紧密结合生产实际的实训教材,并确保优质教材进课堂”。

为了落实教育部、财政部有关要求,适应电子类高等职业教育教学改革与发展的形势,在湖南省教育厅职成处和湖南省教育科学研究院的支持、指导和帮助下,湖南省高等职业教育电子类专业教学研究会和中南大学出版社进行了广泛的调研,探索出版符合高职教育教学模式、教学方式、教学改革的新教材的路子。他们组织全国30多所高职院校的院系领导及骨干教师召开了多次教材建设研讨会,充分交流了教学改革、课程设置、教材建设的经验,把教学研究与教材建设结合起来,并对电子类专业高职教材的编写指导思想、教材定位、特色、名称、内容、篇幅进行了充分的论证,统一了思想,明确了思路。在此基础上,由湖南省高等职业教育电子类专业教学研究会牵头,成立了“湖南省电子类规划教材建设教材编委会”,组织编写出版高等职业教育电子类专业系列教材。编委会成员是由业内权威教授、专家、高级工程技术人员组成,该系列教材的作者都是具有丰富的教学经验、较高学术水平和实践经验的教授、专家及骨干教师、双师型教师。编委会通过推荐、招标、遴选确定了每本书的主编,并对每本书的编写大纲、内容进行了认真审定,还聘请了知名教授、专家担任教材主审,确保教材的高质量、权威性和专业性。

根据高职教育应用型人才培养目标的要求,这套教材既具有高等教育的知识内涵,又具有职业教育的职业能力内涵,主要体现了以下特点:

(1)以培养综合素质为基础,以提高能力为本位

本套教材把提高学生能力训练放在突出的位置,符合教育部电子类专业教学基本要求和人才培养目标,注重创新能力和综合素质培养,做到理论与实践的相结合。教材的编写注重技能性、实用性,加强实验、实训、实习等实践环节,力求把学生培养成为电子行业一线迫切需要的应用型人才。

(2)以社会需求为基本依据,以就业为导向

适应社会需求是职业教育生存和发展的前提,也是职业教育课程设置的基本出发点。本套教材以电子企业的工作需求为依据,探索和建立根据企业用人“订单”进行教育与培训的机制,明确职业岗位对核心技能和一般专业能力的要求,重点培养学生的技术运用能力和岗位工作能力。以真实的项目或任务为载体设计专业课教学内容,使教学内容既具针对性,又具适应性,充分体现工学结合,使学生具有较强的就业岗位适应能力。

(3)反映电子领域的新知识、新技术、新材料、新工艺、新设备、新方法

本套教材充分反映了电子行业内最新发展趋势和最新研究成果,体现了应用电子领域的新知识、新技术、新工艺、新方法。

(4)贯彻学历教育与职业资格证、技能证考试相结合的精神

本套教材把职业资格证、技能证考证的知识点与教材内容相结合,将实践教学体系与国家职业技能鉴定标准相结合,把电子制图(Protel)等工种技能考证的基本内容融入教材体系中,并安排了相应的考证训练题及考证模拟题,使学生在获得学分的同时,也能通过职业资格证考试。

(5)教材内容精练

本套教材以工程实践中“会用、管用”为目标,理论以“必需、够用”为度,对传统教材内容进行了精选、整合、优化,能更好地适应高职教改的需要。由于做了统一规划,相关教材之间内容安排合理,基础课与专业课有机衔接,全套教材具有系统性、科学性。

(6)教材体系立体化

为了方便老师教学和学生学习,本套教材提供了电子课件、电子教案、教学指导、学习指导、实训指导、题库、案例素材等教学资源支持服务平台。

教材的生命力在于质量,提高质量是永恒的主题。教材编委会及出版社将根据高职教育改革发展的形势及电子类专业技术发展的趋势,不断对教材进行修订、完善,精益求精,使之更好地适应高等职业教育人才培养的需要。

杨利军
2007年7月于株洲
(序作者为湖南省高等职业教育电子类专业教学研究会会长、湖南铁道职业技术学院副院长、教授)