微機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）

目錄CONTENTS 第1章數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式1 1.1機(jī)器數(shù)與真值1 1.2常見的機(jī)器數(shù)表示形式2 1.2.1原碼2 1.2.2補(bǔ)碼3 1.2.3反碼4 1.2.4原碼、補(bǔ)碼和反碼之間的轉(zhuǎn)換4 1.2.5移碼表示法5 1.2.64種機(jī)器數(shù)表示形式的比較和小結(jié)6 1.3數(shù)的定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示6 1.3.1定點(diǎn)表示法6 1.3.2浮點(diǎn)表示法7 1.4二十進(jìn)制編碼10 1.4.1二十進(jìn)制編碼特點(diǎn)10 1.4.28421碼11 1.5二進(jìn)制信息的計(jì)量單位11 習(xí)題112 第2章計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作過程13 2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)13 2.1.1馮·諾依曼計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)13 2.1.2計(jì)算機(jī)的基本組成框圖及功能部件簡介14 2.2計(jì)算機(jī)的工作流程17 2.2.1指令與程序17 2.2.2計(jì)算機(jī)的基本工作流程18 2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成20 2.3.1硬件與軟件20 2.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成21目錄微機(jī)原理與接口技術(shù)(第2版)2.4微型計(jì)算機(jī)的分類及主要技術(shù)指標(biāo)22 2.4.1微型計(jì)算機(jī)的分類22 2.4.2微型計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)23 2.5微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組成24 2.5.1微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)24 2.5.2微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成25 習(xí)題226 第3章微處理器的編程結(jié)構(gòu)27 3.1微處理器的工作模式27 3.1.1實(shí)模式28 3.1.2保護(hù)模式28 3.1.3虛擬8086模式28 3.2微處理器的編程結(jié)構(gòu)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(jī)制33 3.3.1存儲(chǔ)器分段技術(shù)33 3.3.2實(shí)模式下的存儲(chǔ)器尋址34 3.3.3堆棧38 習(xí)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(shù)據(jù)尋址方式40 4.1.2轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)傳送指令51 4.3.2算術(shù)運(yùn)算指令57 4.3.3邏輯運(yùn)算與移位指令68 4.3.4串操作指令71 4.3.5轉(zhuǎn)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(xí)題483 第5章匯編語言的基本語法84 5.1匯編語言的特點(diǎn)84 5.2匯編語言程序結(jié)構(gòu)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(diào)用和DOS系統(tǒng)功能調(diào)用106 5.3.1ROM BIOS中斷調(diào)用106 5.3.2DOS系統(tǒng)功能調(diào)用107 5.4匯編語言程序的上機(jī)調(diào)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(yùn)行111 5.4.5調(diào)試112 習(xí)題5115 第6章匯編語言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用118 6.1匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法118 6.1.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟118 6.1.2程序的基本結(jié)構(gòu)形式119 6.1.3子程序設(shè)計(jì)121 6.2匯編語言的編程應(yīng)用123 6.2.1I/O與通信123 6.2.2聲音與時(shí)鐘124 6.2.3樂曲程序126 6.2.4鍵盤I/O129 6.2.5鼠標(biāo)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(shè)計(jì)137 6.3.1Windows API函數(shù)137 6.3.2動(dòng)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(shù)的原型定義139 6.3.6Windows應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)框架139 6.3.7Win32匯編語言應(yīng)用程序?qū)嵗?40 6.3.8MASM 32匯編與連接命令141 6.4匯編語言與高級(jí)語言的混合編程141 6.4.1內(nèi)嵌匯編142 6.4.2在C程序中直接調(diào)用匯編子程序143 6.4.3匯編語言程序調(diào)用C函數(shù)146 習(xí)題6146 第7章微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部功能特性148 7.1微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)148 7.1.1總線接口單元BIU148 7.1.2指令cache與數(shù)據(jù)cache149 7.1.3超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)149 7.1.4動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測及轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器BTB151 7.1.5指令預(yù)取器和預(yù)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(diǎn)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(hào)154 7.2.2微處理器的總線時(shí)序159 習(xí)題7163 第8章存儲(chǔ)器及其接口165 8.1概述165 8.1.1存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)165 8.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)167 8.1.3內(nèi)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式167 8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及工作原理169 8.2.1可讀寫存儲(chǔ)器169 8.2.2只讀存儲(chǔ)器179 8.3存儲(chǔ)器接口185 8.3.1存儲(chǔ)器接口中的片選控制185 8.3.2存儲(chǔ)器接口分析與設(shè)計(jì)舉例187 8.3.3雙端口存儲(chǔ)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(chǔ)器195 8.5.1虛擬存儲(chǔ)器的工作原理195 8.5.280x86的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)196 習(xí)題8198 第9章I/O接口技術(shù)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(jié)構(gòu)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(hào)的產(chǎn)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(shù)208 9.3.1DMA控制器的基本功能208 9.3.2DMA控制器的一般結(jié)構(gòu)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(shí)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(wù)程序設(shè)計(jì)221 習(xí)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(shè)的連接226 10.1.2可編程并行接口的數(shù)據(jù)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(hào)說明228 10.2.38255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)用舉例237 習(xí)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(diǎn)241 11.1.2串行通信涉及的常用術(shù)語和基本概念242 11.2串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)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(duì)外接口信號(hào)251 11.3.48251A的編程253 11.3.58251A應(yīng)用舉例257 習(xí)題11259 第12章計(jì)數(shù)/定時(shí)技術(shù)260 12.1概述260 12.2可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253260 12.2.18253的主要功能260 12.2.28253的結(jié)構(gòu)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(yīng)用272 習(xí)題12275 第13章D/A和A/D轉(zhuǎn)換器276 13.1計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的D/A和A/D轉(zhuǎn)換276 13.2D/A轉(zhuǎn)換器277 13.2.1D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理277 13.2.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)280 13.2.3D/A轉(zhuǎn)換器芯片281 13.2.4D/A轉(zhuǎn)換器芯片與微處理器的接口283 13.2.5D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用284 13.3A/D轉(zhuǎn)換器285 13.3.1基本概念285 13.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理287 13.3.3A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)288 13.3.4A/D轉(zhuǎn)換器芯片289 13.3.5A/D轉(zhuǎn)換器芯片與微處理器的接口290 習(xí)題13293 第14章總線技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)及特點(diǎn)299 14.3USB總線301 14.3.1USB概述301 14.3.2USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(guān)概念和技術(shù)305 14.5.4CAN通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)307 14.5.5CAN總線位的數(shù)值表示309 14.5.6CAN總線傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系310 14.5.7CAN總線的應(yīng)用310 習(xí)題14311 第15章高性能微處理器的先進(jìn)技術(shù)及典型結(jié)構(gòu)312 15.1高性能微處理器所采用的先進(jìn)技術(shù)312 15.1.1指令級(jí)并行312 15.1.2超標(biāo)量技術(shù)313 15.1.3超長指令字結(jié)構(gòu)314 15.1.4超級(jí)流水線技術(shù)314 15.1.5RISC技術(shù)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(gòu)的開放硬件平臺(tái)318 15.3多核處理器簡介321 15.3.1復(fù)雜單處理器結(jié)構(gòu)所遇到的挑戰(zhàn)321 15.3.2多核處理器的出現(xiàn)321 15.3.3多核處理器結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)322 15.4現(xiàn)代PC主板典型結(jié)構(gòu)323 15.4.1芯片組、橋芯片及接口插座323 15.4.2Pentium PC主板結(jié)構(gòu)324 15.4.3Pentium 4 PC主板的I/O組織結(jié)構(gòu)325 習(xí)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(jié)構(gòu)331 16.3.1ARM處理器的工作狀態(tài)331 16.3.2ARM處理器的運(yùn)行模式331 16.3.3ARM處理器的內(nèi)部寄存器332 16.3.4ARM處理器的異常處理機(jī)制335 16.4ARM指令系統(tǒng)336 16.4.1ARM指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)352 16.5.5ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)示例353 習(xí)題16354 附錄ADOS功能調(diào)用（INT 21H）（節(jié)選）355 附錄BBIOS中斷調(diào)用（節(jié)選）357 附錄C調(diào)試程序DEBUG的使用358 部分習(xí)題參考答案362 參考文獻(xiàn)376