計算機硬件技術基礎

本書參照教育部關於高等學校工科非計算機專業計算機技術基礎課程教學內容的基本要求編寫。 本書將微型計算機原理、彙編語言程序設計和微機接口技術整合在一起，以Intel 80×86 系列微處理器為背景，系統地介紹了微型計算機、16 位/32 位/64 位微處理器的結構、指令系統、彙編語言程序設計、存儲器、中斷技術、I/O 接口技術、D/A 與A/D 轉換器接口、微機總線和Proteus 仿真應用等內容。 本書可作為高等學校非計算機、電子信息類專業及其他相關專業的學生學習計算機的基礎教材或參考書，也可作為成人高等教育的培訓教材及廣大科技工作者的自學參考書。 ^[1] 

第1章 微型計算機基礎概論 1

1.1 微型計算機系統 2

1.1.1 微型計算機的發展 2

1.1.2 微型計算機的工作過程 4

1.1.3 微機系統的組成 6

1.2 計算機中的數制及編碼 11

1.2.1 常用計數制 11

1.2.2 各種數制之間的轉換 13

1.2.3 計算機中的二進制數表示 15

1.2.4 二進制編碼 16

1.3 無符號二進制數的算術運算和邏輯運算 19

1.3.1 二進制數的算術運算 19

1.3.2 無符號數的表示範圍 20

1.3.3 二進制數的邏輯運算 21

1.3.4 基本邏輯門及常用邏輯部件 22

1.4 有符號二進制數的表示及運算 25

1.4.1 有符號數的表示方法 26

1.4.2 補碼數與十進制數之間的轉換 28

1.4.3 補碼的運算 29

1.4.4 有符號數的表示範圍 30

習題 32

第2章 微處理器與總線 34

2.1 微處理器概述 34

2.1.1 運算器 35

2.1.2 控制器 36

2.2 8088/8086 微處理器 37

2.2.1 8088/8086 CPU 的特點 37

2.2.2 8088 CPU 的外部引腳及其功能 39

2.2.3 8088/8086 CPU 的功能結構 42

2.2.4 8088/8086 CPU 的存儲器組織 45

2.2.5 8088/8086 CPU 的工作時序 46

2.3 總線 48

2.3.1 概述 49

2.3.2 總線的基本功能 53

2.3.3 常用系統總線和外設總線標準 57

2.3.4 8088 系統總線 62

習題 63 ^[1] 

第3章 8086/8088 指令系統 65

3.1 概述 65

3.1.1 指令的基本構成 66

3.1.2 指令的執行時間 68

3.1.3 CISC 和RISC 指令系統 69

3.2 尋址方式 70

3.2.1 立即尋址 71

3.2.2 直接尋址 71

3.2.3 寄存器尋址 72

3.2.4 寄存器間接尋址 72

3.2.5 寄存器相對尋址 73

3.2.6 基址-變址尋址 74

3.2.7 基址-變址-相對尋址 74

3.2.8 隱含尋址 75

3.3 8086 指令系統 75

3.3.1 數據傳送指令 75

3.3.2 算術運算指令 82

3.3.3 邏輯運算和移位指令 88

3.3.4 串操作指令 93

3.3.5 程序控制指令 97

3.3.6 處理器控制指令 106

3.4 Pentium 新增指令簡介 106

3.4.1 80×86 虛地址下的尋址方式 107

3.4.2 80×86 CPU 新增指令簡述 107

習題 109

第4章 彙編語言程序設計 111

4.1 彙編語言源程序 111

4.1.1 彙編語言源程序的結構 112

4.1.2 彙編語言語句類型及格式 113

4.1.3 數據項及表達式 114

4.2 偽指令 116

4.2.1 數據定義偽指令 117

4.2.2 符號定義偽指令 119

4.2.3 段定義偽指令 119

4.2.4 設定段寄存器偽指令 121

4.2.5 過程定義偽指令 122

4.2.6 宏命令偽指令 123

4.2.7 模塊定義與連接偽指令 124

4.3 BIOS 和DOS 功能調用 125

4.3.1 BIOS 功能調用 126

4.3.2 DOS 功能調用 128

4.4 彙編語言程序設計基礎 132

4.4.1 程序設計概述 132

4.4.2 順序程序 133

4.4.3 分支程序 134

4.4.4 循環程序 137

4.4.5 子程序設計 139

4.4.6 常用程序設計舉例 145

習題 151

第5章 存儲器系統 154

5.1 概述 154

5.1.1 存儲器系統的一般概念 155

5.1.2 半導體存儲器及其分類 157

5.1.3 半導體存儲器的主要技術指標 159

5.2 隨機存取存儲器 160

5.2.1 靜態隨機存取存儲器 161

5.2.2 動態隨機存取存儲器 168

5.2.3 存儲器擴展技術 171

5.3 只讀存儲器 174

5.3.1 EPROM 174

5.3.2 EEPROM 177

5.3.3 閃存 FLASH 180

5.4 高速緩衝存儲器 183

5.4.1 Cache 的工作原理 183

5.4.2 Cache 的讀寫操作 184

5.4.3 Cache 與主存的存取一致性 185

5.4.4 Cache 的分級體系結構 186

5.5 半導體存儲器設計舉例 187

習題 192 ^[1] 

第6章 輸入輸出和中斷技術 193

6.1 輸入輸出系統概述 193

6.1.1 I/O 系統的特點 194

6.1.2 I/O 接口的基本功能 194

6.1.3 I/O 端口的編址方式 195

6.1.4 I/O 端口地址的譯碼 197

6.2 簡單接口電路 197

6.2.1 接口電路的基本構成 197

6.2.2 三態門接口 198

6.2.3 鎖存器接口 199

6.2.4 簡單接口的應用舉例 201

6.3 基本輸入輸出方式 203

6.3.1 無條件傳送方式 203

6.3.2 查詢方式 203

6.3.3 中斷方式 205

6.3.4 直接存儲器存取方式 205

6.4 中斷技術 207

6.4.1 中斷的基本概念 207

6.4.2 中斷處理的一般過程 208

6.4.3 8086/8088 中斷系統 212

6.5 可編程中斷控制器8259A 216

6.5.1 8259A 的引線及內部結構 217

6.5.2 8259A 的工作過程 218

6.5.3 8259A 的工作方式 219

6.5.4 8259A 的初始化編程 223

6.5.5 中斷程序設計概述 228

習題 230

第7章 常用數字接口電路 232

7.1 並行通信與串行通信 233

7.1.1 並行通信 233

7.1.2 串行通信 234

7.2 可編程定時/計數器8253 237

7.2.1 8253 的引線及結構 238

7.2.2 8253 的工作方式 240

7.2.3 8253 的控制字 243

7.2.4 8253 的應用 244

7.3 可編程並行接口8255 248

7.3.1 8255 的引線及結構 249

7.3.2 8255 的工作方式 250

7.3.3 8255 的控制字及狀態字 254

7.3.4 8255 的應用 255

7.4 可編程串行接口8250 262

7.4.1 8250 的外部引線及功能 262

7.4.2 8250 的結構及內部寄存器 264

7.4.3 8250 的工作過程 267

7.4.4 8250 的應用 268

習題 272

第8章 模擬量的輸入輸出 274

8.1 模擬量的輸入輸出通道 274

8.1.1 模擬量輸入通道 275

8.1.2 模擬量輸出通道 276

8.2 D/A 轉換器 276

8.2.1 D/A 轉換器的基本原理及技術指標 276

8.2.2 典型D/A 轉換器芯片DAC0832 280

8.2.3 D/A 轉換器的應用 283

8.3 A/D 轉換器 285

8.3.1 A/D 轉換器的工作原理及技術指標 285

8.3.2 典型A/D 轉換器芯片ADC0809 287

習題 293

第9章 基於Proteus 的仿真實驗 295

9.1 Proteus 簡介 295

9.1.1 Proteus 主界面和基本配置 295

9.1.2 創建Proteus 仿真工程 297

9.2 Proteus 基本使用與原理圖繪製 298

9.2.1 可視化界面及工具 298

9.2.2 基本操作 301

9.2.3 元件的查找與選取 301

9.2.4 元件的使用 306

9.2.5 連線 307

9.2.6 元件標籤 309

9.2.7 元件標註 310

9.2.8 屬性分配工具 310

9.2.9 全局標註器 311

9.3 Proteus 下8086 的仿真 311

9.3.1 編輯電路原理圖 312

9.3.2 添加源代碼 313

9.3.3 仿真調試 315

9.4 自定義仿真元件 316

9.4.1 Proteus 的電氣模型 316

9.4.2 自定義仿真模型 317

9.5 實驗舉例 321

9.5.1 Proteus 認知實驗 321

9.5.2 十字路口交通燈實驗 322

9.5.3 ADC0809 實驗 326

9.5.4 直流電機正反轉控制 329

習題 332

參考文獻 334 ^[1]