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本书作为“十二五”规划教材，以IA-32 & Intel 64微处理器为核心的微型计算机为背景，从传统到现代，全面、系统、深入、详细地介绍微型计算机的工作原理及接口技术和典型应用。本书特别注重汲取微型计算机技术和知识，紧跟微机发展的步伐，将微机技术融于全书各章之中。 全书共分12章，分别介绍IA-32 & Intel 64微型计算机的基本知识，从80X86、Pentium X到Core X系列微处理器及其结构，指令系统，汇编语言程序设计，存储器，基本I/O接口技术，中断系统，人机交互接口，DMA控制器及硬盘适配器接口，模拟输入/输出接口，总线技术以及微型计算机系统等。 本书内容新颖、全面、实用，叙述循序渐进，通俗易懂，从发展角度展开论述，并特别注重理论联系实际。每章后面都有大量思考题和习题，可作为高等院校本科计算机专业及电类相关专业“微机原理及应用”“微机原理及汇编语言”“微机接口技术”“微机原理与接口技术”“微型计算机硬件技术”等课程的教材或参考书，通过适当章节的删减，也非常适合非电类“微机原理及应用”课程的教学，也是那些希望了解和掌握微型计算机技术的人员非常有用的工具书。
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第1章 微型计算机概述 11.1 微型计算机的基本概念 11.1.1 微处理器 11.1.2 微型计算机 11.1.3 微型计算机系统 21.1.4 嵌入式系统 21.2 微型计算机的硬件结构 21.3 微型计算机的软件系统 31.4 微型计算机系统组成及性能指标 31.4.1 微型计算机系统的组成 31.4.2 微型计算机系统的主要性能指标 41.5 微型计算机的发展概况 51.6 微型计算机的应用 7思考与习题 8第2章 IA-32 & Intel 64微处理器及其结构 92.1 微处理器概述 92.1.1 微处理器性能指标 92.1.2 微处理器工作方式 102.1.3 微处理器流水线及超标量技术 132.1.4 微处理器核心架构概述 152.1.5 Intel处理器命名方法 162.2 微处理器内部结构 172.2.1 80X86系列处理器内部结构 172.2.2 Pentium X系列处理器内部结构 212.2.3 Core X系列处理器内部结构 272.3 微处理器寄存器结构及数据类型 372.3.1 IA-32寄存器结构 372.3.2 IA-32及Intel 64基本程序执行寄存器 382.3.3 系统相关寄存器 412.3.4 处理器支持的数据类型 462.4 微处理器主要引脚信号与总线时序 462.4.1 处理器的时钟信号 472.4.2 80X86引脚信号与总线时序 472.4.3 Pentium X系列处理器主要引脚信号与总线时序 562.4.4 Core X处理器主要引脚信号与总线时序 592.5 微处理器对存储器管理 612.5.1 内存管理概述 612.5.2 实地址方式下的存储器管理 642.5.3 保护方式下的存储器管理 65思考与习题 78第3章 IA-32及Intel 64指令系统 813.1 指令格式 813.2 寻址方式 823.2.1 有效地址的概念 823.2.2 各种寻址方式 833.3 指令前缀 883.4 指令系统 923.4.1 数据传送类指令 933.4.2 算术运算类指令 993.4.3 逻辑运算与移位指令 1083.4.4 串操作类指令 1113.4.5 控制转移类指令 1163.4.6 处理器控制类指令 1233.4.7 其他指令 124思考与习题 130第4章 汇编语言程序设计 1344.1 概述 1344.1.1 汇编语言程序的基本概念 1344.1.2 汇编语言的基本语法 1354.2 汇编语言的数据和表达式 1364.2.1 常量 1364.2.2 变量 1374.2.3 标号 1404.2.4 表达式和运算符 1414.3 宏汇编语言的伪指令 1464.3.1 段定义和程序说明伪指令 1464.3.2 重复汇编和条件汇编伪指令 1554.3.3 结构定义伪指令 1584.4 汇编语言程序设计方法 1604.4.1 分支程序设计 1604.4.2 循环程序设计 1634.4.3 子程序设计 1664.4.4 宏程序设计 1704.4.5 汇编程序和汇编处理过程 1744.5 用汇编语言编写Windows应用程序 1794.6 汇编语言和C语言的简单混合编程 1804.6.1 汇编指令的嵌入式编程 1804.6.2 多模块混合编程 182思考与习题 186第5章 微型计算机中的存储器 1915.1 存储器概述 1915.1.1 半导体存储器分类 1915.1.2 半导体存储器的技术指标 1925.2 易失性随机存取存储器 1935.2.1 静态随机存取存储器（SRAM） 1935.2.2 动态随机存取存储器（DRAM） 1965.2.3 改进型DRAM（EDO/SDRAM/DDR～DDR4） 1985.3 只读存储器 2005.3.1 掩膜型只读存储器（MROM） 2005.3.2 可编程只读存储器（PROM） 2015.3.3 可擦除可编程只读存储器（EPROM） 2015.3.4 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM） 2025.3.5 闪速存储器（Flash Memory） 2035.4 新型非易失性随机存取存储器 2045.4.1 铁电随机存取存储器（FRAM） 2045.4.2 磁阻式随机存取存储器（MRAM） 2055.5 微机内存区域划分 2055.6 存储器组织与扩展 2075.6.1 地址译码 2075.6.2 存储器及I/O读写控制信号的产生 2095.6.3 存储器组织 2095.6.4 存储器扩展 2135.7 存储器层次结构 2175.7.1 存储器层次结构概述 2175.7.2 存储器模块简介 2175.7.3 高速缓冲存储器（Cache） 2195.7.4 虚拟存储器 2205.8 CMOS、ROM BIOS和Shadow RAM 2215.8.1 CMOS 2215.8.2 ROM BIOS 2225.8.3 Shadow RAM 224思考与习题 225第6章 基本I/O接口技术 2296.1 I/O接口概述 2296.1.1 I/O接口及其功能 2296.1.2 微处理器与I/O设备之间的接口信息 2306.1.3 I/O端口的编址方法 2316.1.4 I/O组织 2326.1.5 I/O端口的访问 2336.2 I/O控制方式 2356.2.1 直接程序控制方式 2356.2.2 中断控制方式 2366.2.3 DMA控制方式 2366.3 I/O接口读写技术 2376.3.1 简单I/O接口芯片 2376.3.2 I/O端口的输入/输出控制 2396.4 并行通信与串行通信 2496.4.1 并行通信与并行接口 2496.4.2 串行通信与串行接口 2506.4.3 串行通信方式及异步通信协议 2516.4.4 串行异步通信接口标准 2546.5 可编程串行通信接口芯片16550 2566.5.1 16550的内部结构及引脚 2566.5.2 串行接口的编程及应用 2626.6 可编程并行接口芯片8255 2666.6.1 8255的内部结构及引脚信号 2666.6.2 8255的工作方式 2676.6.3 8255的编程应用 2706.7 可编程定时/计数器接口芯片8253/8254 2756.7.1 定时/计数概述 2756.7.2 8253/8254的内部结构及引脚信号 2756.7.3 8253/8254的工作方式 2776.7.4 8253/8254的编程方法 2806.7.5 8253/8254定时计数器的应用 282思考与习题 285第7章 微型计算机的中断系统 2897.1 中断的基本概念 2897.1.1 中断与异常 2897.1.2 中断过程 2937.1.3 外部中断源的管理 2947.2 实地址方式和保护地址方式下的中断 2967.2.1 实地址方式下的中断 2967.2.2 保护方式下的中断 2967.3 可编程中断控制器 2997.3.1 8259的内部结构及外部引脚 2997.3.2 8259的工作方式 3027.3.3 8259的编程方法 3057.3.4 高级可编程中断控制器APIC 3117.4 中断调用及中断程序设计 312思考与习题 313第8章 人机交互接口 3158.1 键盘接口及LED显示器接口 3158.1.1 非标准键盘及LED显示器接口 3158.1.2 微机系统中的标准键盘接口 3228.2 显示适配器接口 3248.3 并行打印机接口 325思考与习题 325第9章 DMA控制器及硬盘适配器接口 3269.1 DMA及DMA控制器 3269.1.1 DMA概述 3269.1.2 DMA控制器8237结构及引脚 3279.1.3 8237内部寄存器功能及格式 3309.1.4 DMA控制器的编程及应用 3339.1.5 DMA应用于打印机控制 3379.2 硬盘适配器接口 3389.3 RAID技术 338思考与习题 338第10章 模拟输入/输出接口 33910.1 模拟输入/输出系统 33910.2 模拟输出接口 34010.2.1 D/A转换器 34010.2.2 D/A转换接口技术 34310.3 模拟输入接口技术 34710.3.1 A/D转换器 34710.3.2 A/D转换接口技术 353思考与习题 357第11章 微型计算机总线技术 36011.1 微型计算机总线概述 36011.1.1 总线分类 36011.1.2 总线信号类型 36111.1.3 总线主要参数 36211.1.4 微型计算机总线的发展 36311.2 典型微机总线 365思考与习题 365第12章 微型计算机系统 36712.1 微机硬件系统概述 36712.1.1 微型计算机硬件构成 36712.1.2 微型计算机系统板的种类 36812.2 芯片组 37112.2.1 芯片组概述 37112.2.2 典型芯片组 37312.3 系统板主要部件及连接器介绍 37812.3.1 典型系统板 37812.3.2 主要部件及连接器 38012.4 微型计算机系统 38412.5 典型微机硬件系统 387思考与习题 387参考文献 388
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微机原理及应用、微机原理与接口技术以及微型计算机硬件技术等是工科学生学习和掌握微型计算机硬件知识和汇编语言程序设计的重要课程，课程的任务是使学生从理论和实践上掌握微机的基本组成、工作原理、接口技术及硬件连接，建立微机系统的整机概念，使学生具有微机系统软硬件开发和应用的初步能力。 然而，微型计算机的新技术、新机型、新应用层出不穷，日新月异，要达到上述课程任务所提出的要求，就要既符合教学体系的连贯性和学生认识过程的要求，又要把握微型计算机发展的脉膊。由于微机发展一日千里，以致于课本远远滞后于微型计算机的发展，为克服这一局限性，作者在多年教学和科研实践的基础上，大量汲取资料，于1998年编写成《从8086到Pentium Ⅱ微型计算机及接口技术》讲义，在国内较早作为教材介绍32位微机原理与接口技术。2000年初由科学出版社出版了《从8086到Pentium Ⅲ微型计算机及接口技术》，经多次修订、多次印刷后，于2005年再次出版了《微机原理及接口技术——从80X86到Pentium X》，该书被多所高校计算机专业和非计算机专业作为教材和参考书，受到同行们的好评，并于2006年被教育部评为普通高等教育“十一五”规划教材。但随着时间的推移，许多内容已不再先进，为适应新的形势，我们结合CCC2007（中国计算机科学与技术学科教程）对教材进行了大幅度修改，于2009年重新组织出版了《微机原理与接口技术（第二版）》，该书2012年入选教育部“十二五”普通高等教育本科规划教材。之后经过进一步修改并结合微机的新技术，更新了全部内容，后形成本书。 本书以Intel处理器为代表，以IA-32 && Intel 64处理器为核心，介绍微机原理与接口技术。从发展的角度，本书把Intel微处理器分为三个大系列，即80X86系列——以80数字开头命名的所有处理器（8086/8088、80286、80386和80486等），Pentium X系列——以Pentium为关键词的所有处理器（Pentium、MMX Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium 4等）和Core X系列——以Core为关键词的所有处理器（Pentium Dual-Core、Core 2 Duo、Core 2 Quad、Core 2 Extreme、Nehalem微架构的一代Core i3/i5/i7、Sandy Bridge微架构的二代Core i3/i5/i7、Ivy Bridge微架构的三代Core i3/i5/i7、Haswell微架构的四代Core i3/i5/i7、Broadwell 微架构的五代Core i5/i7、Skylake微架构的六代Core i3/i5/i7以及Skymont微架构的七代Core i3/i5/i7等）。 全书共分12章，第1章概述微型计算机的基础知识，引入本书介绍的主要内容；第2章介绍微机的核心部件，从80X86到Core X详细介绍IA-32 && Intel 64微处理器及其结构；第3章介绍指令系统；第4章介绍汇编语言程序设计；第5章介绍微型计算机的存储器；第6章介绍基本I/O接口技术；第7章介绍微型计算机的中断系统；第8章介绍人机交互接口；第9章介绍DMA控制器及硬盘适配器接口；第10章介绍模拟输入/输出接口；第11章介绍微型计算机总线技术；第12章以主板为线索介绍微机硬件系统，后给出完整的微机计算机系统及微机应用系统，作为对前面各章的总结和呼应。无论是处理器、存储器组成和扩展，还是I/O接口设计均涉及8位到64位技术，既兼顾传统的IA-32，又体现Intel 64新技术特点。 本书特别注重实用性，在介绍具体内容时，尽量列举实例，有些程序段和接口电路可直接用于实际系统中。在叙述上力求深入浅出，通俗易懂。本书内容前后呼应紧密，章节之间关联度高，使各章节成为有机的整体。 由于本书内容全面、新颖，除可作为微机原理及应用、微机系统及应用、微型计算机与接口通信、微机原理与接口技术、微机接口技术以及微型计算机硬件技术等课程的本科教材外，也可作为从事微机硬软件开发人员、工程技术人员以及需要了解微型计算机技术者的工具书。作为本科教材使用时，通过适当选择，既适合计算机专业的学生使用，也适用于非计算机专业。如果学时有限，可以根据教学要求选择部分章节学习，有些章节，如第8、9、12章可以自学。为了让学生巩固学习的知识，每一章后面都有适量思考题和习题。 本书由马维华主编并编写第1、2、5～12章，第3、4章由钱忠民编写，后由马维华统稿。 感谢在教材使用中提出宝贵意见和建议的李玉泉、李绪蓉、周良等老师！非常感谢为本书审稿并提出宝贵意见和建议的张福炎教授！感谢在本书编写过程中作出贡献的谭白磊、白延敏、孙萍、马远、魏金文、蒋炜等。 另外还要特别感谢前两版的作者奚抗生、易仲芳、毛建国、谭白磊老师付出的辛勤劳动。由于微型计算机技术飞速发展，加上作者水平有限和时间仓促，书中难免有疏漏和错误之处，恳请同行专家及读者提出批评意见。 编 者 2016年3月
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