微機原理與接口技術

本書是省精品課程、省“質量工程”精品教材。本書依據電工電子基礎平台課程教學基本要求編寫，以8086CPU作為教學芯片，介紹微機原理的基本理論與技術應用。主要內容包括：微型計算機系統基本結構與基本原理、8086微處理器、8086指令系統、彙編語言程序設計、微機的輸入與輸出、中斷系統、定時/計數技術、並行接口、串行通信接口、DMA控制器、存儲器、數模和模數轉換、課程綜合設計等。本書提供大量實例，配套電子課件、習題參考答案和課程教學網站等。

黃玉清，1983年7月畢業於西南科技大學工業電氣自動化本科，1991.9-1994.6，四川大學計算機及自動化系讀碩士研究生。1997年晉升副教授，2004年晉升教授。1983.7-現在，在西南科技大學從事科研教學工作。2001.6-2001.8，項目合作赴加拿大勞倫丁大學短期訪問現在任西南科技大學信息工程學院教授，機器人技術研究室主任。四川省自動化儀器儀表學會會員。

第1章 緒論 1

1.1 計算機發展概述 1

1.1.1 早期計算機 1

1.1.2 電子數字計算機 2

1.1.3 微處理器 3

1.2 計算機中的信息編碼 4

1.2.1 二進制編碼 4

1.2.2 整數的編碼 5

1.2.3 實數的編碼 8

1.2.4 十進制數的編碼 8

1.2.5 英文字符的編碼 9

1.2.6 漢字的編碼 9

1.2.7 多文種的編碼 9

1.3 計算機運行原理 9

1.3.1 計算機的定義 9

1.3.2 計算機的組成結構 10

1.3.3 微機的組成結構 13

1.3.4 模型機 15

1.3.5 指令集設計 17

1.3.6 程序設計 18

1.3.7 程序載入 19

1.3.8 取指令和程序計數器 20

1.3.9 流程控制 21

1.3.10 總線時序 21

1.3.11 I/O接口的數據傳送方式 22

1.4 微機系統 23

1.4.1 微機系統的三個層次 23

1.4.2 PC系統 24

本章小結 24

習題 25

第2章 8086微處理器 26

2.1 內部結構 26

2.1.1 結構特點 27

2.1.2 總線接口單元BIU 29

2.1.3 執行單元EU 30

2.1.4 8086工作過程 31

2.2 引腳 32

2.2.1 *小模式和**模式 32

2.2.2 引腳定義 34

2.3 存儲器組織 36

2.4 總線時序 37

2.4.1 8086總線週期 37

2.4.2 8086信號的時序要求 38

2.4.3 *小模式總線時序 38

2.4.4 **模式總線時序 40

2.5 PC/XT微機總線 41

本章小結 41

習題 42

第3章 8086指令系統 43

3.1 概述 43

3.1.1 指令的構成 43

3.1.2 8086指令的基本格式 43

3.2 8086的數據類型 44

3.2.1 基本數據類型 44

3.2.2 數據與編碼 45

3.3 8086 CPU的尋址方式 45

3.3.1 立即數尋址 46

3.3.2 寄存器尋址 46

3.3.3 直接尋址 46

3.3.4 寄存器間接尋址 47

3.3.5 寄存器相對尋址 48

3.3.6 基址變址尋址 48

3.3.7 相對基址變址尋址 49

3.3.8 I/O端口尋址 49

3.4 8086 CPU指令系統 50

3.4.1 數據傳送類指令 50

3.4.2 算術運算類指令 56

3.4.3 邏輯運算與移位指令 65

3.4.4 串操作類指令 70

3.4.5 控制轉移類指令 74

3.4.6 處理器控制指令 82

本章小結 84

習題 84

第4章 彙編語言程序設計 86

4.1 彙編語言程序設計的特點 86

4.1.1 機器語言 86

4.1.2 彙編語言 86

4.1.3 彙編語言程序設計的特點 86

4.1.4 8086宏彙編源程序的組成 88

4.1.5 彙編語句格式 88

4.2 8086宏彙編語言基本語法 89

4.3 偽指令 92

4.3.1 符號定義偽指令 93

4.3.2 數據定義偽指令 93

4.4 DOS和BIOS功能調用 97

4.4.1 DOS系統功能調用 97

4.4.2 BIOS功能調用 98

4.5 彙編語言程序設計 99

4.5.1 彙編語言程序設計的步驟 99

4.5.2 順序結構程序設計 100

4.5.3 分支結構程序設計 102

4.5.4 循環結構程序設計 103

4.5.5 子程序設計 108

本章小結 114

習題 115

第5章 微機的輸入與輸出 118

5.1 接口概述 118

5.1.1 接口的功能 118

5.1.2 接口中的信息類型 119

5.1.3 接口的典型結構 120

5.2 端口的編址方式 121

5.2.1 存儲器映像編址方式 121

5.2.2 端口獨立編址方式 121

5.2.3 IBM PC/AT機端口地址的分配 122

5.2.4 端口地址的譯碼 123

5.3 數據傳送的方式 124

5.3.1 程序控制傳送方式 124

5.3.2 DMA傳送方式 129

本章小結 130

習題 130

第6章 中斷系統 132

6.1 中斷系統的基本概念 132

6.1.1 中斷的概念 132

6.1.2 有關中斷的術語 133

6.2 中斷系統的組成 134

6.2.1 中斷系統的功能 134

6.2.2 中斷系統的組成 135

6.2.3 CPU響應中斷的處理過程 137

6.3 8086微機中斷系統 138

6.3.1 8086中斷方式 138

6.3.2 中斷向量表 140

6.3.3 8086 CPU響應中斷的流程 141

6.3.4 中斷服務程序設計舉例 142

6.4 8259A可編程中斷控制器 145

6.4.1 8259A的功能 145

6.4.2 8259A的外部特性與內部結構 145

6.4.3 8259A的控制命令字與初始化

編程 148

6.4.4 8259A的操作命令字OCW 152

6.4.5 8259A的工作方式 154

6.4.6 8259A在微機系統中的應用 159

6.5 中斷服務程序設計 159

6.5.1 中斷程序設計步驟 159

6.5.2 應用舉例 160

6.6 高檔微機中斷系統簡介 166

6.6.1 高檔微機中斷結構 166

6.6.2 實地址模式下查詢向量表 167

本章小結 168

習題 168

第7章 定時/計數技術 170

7.1 概述 170

7.2 Intel 8253可編程定時/計數器 170

7.2.1 8253的基本功能和內部結構 170

7.2.2 8253的引腳信號 172

7.2.3 8253的控制字與初始化編程 174

7.2.4 8253的工作方式 176

7.3 8253應用舉例 181

7.3.1 8253的一般應用 181

7.3.2 8253在微機系統中的應用 183

本章小結 186

習題 186

第8章 並行接口 188

8.1 通信概述 188

8.1.1 並行通信和串行通信 188

8.1.2 通信中需要解決的問題 188

8.2 可編程並行接口8255 189

8.2.1 系統連接、內部結構和外部

引腳 189

8.2.2 8255控制字 191

8.2.3 8255工作方式 192

8.2.4 讀PC口 196

8.2.5 8255應用舉例 197

本章小結 203

習題 203

第9章 串行通信接口 204

9.1 概述 204

9.1.1 串行通信數據的收發方式 204

9.1.2 串行通信數據的傳輸方向 205

9.2 串行通信接口標準RS-232C 205

9.3 可編程串行通信接口芯片8251A 208

9.3.1 8251A的基本性能 208

9.3.2 8251A芯片外部引腳信號 209

9.3.3 8251A芯片內部結構及其功能 210

9.3.4 8251A芯片的命令字和狀態字 211

9.4 串行接口應用舉例 214

9.4.1 基於8251A可編程通信

接口芯片 214

9.4.2 基於BIOS串行通信口功能

調用 216

本章小結 218

習題 218

第10章 DMA控制器 219

10.1 DMA技術概述 219

10.1.1 DMA的兩種工作狀態 219

10.1.2 DMA的傳送過程 219

10.2 8237的引腳特性和內部結構 220

10.2.1 8237的引腳 220

10.2.2 8237的內部結構 221

10.3 8237的控制寄存器格式和軟命令 223

10.4 8237的編程應用 226

10.4.1 8237的編程步驟 226

10.4.2 編程舉例 226

10.4.3 8237在PC/XT微機中的應用 227

習題 228

第11章 存儲器 229

11.1 半導體存儲器的分類及性能指標 229

11.1.1 半導體存儲器的分類 229

11.1.2 半導體存儲器的性能指標 230

11.2 讀/寫存儲器RAM 231

11.2.1 靜態隨機存取存儲器

（SRAM） 231

11.2.2 動態隨機存取存儲器

（DRAM） 234

11.3 只讀存儲器ROM 236

11.3.1 可編程ROM（PROM） 236

11.3.2 可擦除可編程ROM

（EPROM） 236

11.3.3 電可擦除可編程ROM

（EEPROM） 237

11.3.4 閃速存儲器（Flash Memory） 238

11.4 內存儲器系統的設計 238

11.4.1 存儲器芯片的選擇 238

11.4.2 存儲器芯片與CPU的連接 239

11.4.3 存儲器的地址譯碼方法 239

11.5 微機存儲器的層次結構及管理 240

11.5.1 存儲器層次結構 240

11.5.2 Cache的工作原理 241

11.5.3 存儲器管理 242

本章小結 244

習題 244

第12章 數/模和模/數轉換 245

12.1 概述 245

12.2 D/A轉換器 245

12.2.1 D/A轉換器概述 245

12.2.2 D/A轉換器的常用參數 246

12.2.3 D/A轉換器的連接特性 246

12.3 D/A轉換器的應用