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本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

内容简介

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书介绍了信息在计算机中的存储形式、数制及相互转换、二进制数的算术和逻辑运算等基础知识；软件部分讲述了8086指令系统、部分伪指令和DOS功能调用及汇编语言程序设计和调试的全过程；硬件部分介绍了8086 CPU的内部特点、寄存器及相关概念、存储器的分类及层次结构、物理地址形成、译码电路等；讨论了诸多I/O接口芯片的结构、编程及应用，在串行通信中还介绍了USB总线；讨论并举例说明了A/D、D/A芯片、微机接口及应用，本书还对80286、80386 CPU主要内容及其体系做了简要介绍。全书共分12章，每章附有习题，提供配套的电子课件。本书适合作为高等院校非电类理工科学生相关课程的教材，也可以作为相关技术人员或爱好者的参考书。

作者简介

彭虎，原中国科技大学教授，现任合肥工业大学生物与医学工程学院副院长，主要研究方向：电路与系统（计算机接口与应用，信号处理）、医学超声工程（超声成像，超声组织测量）。

目录

第1章 计算机基本知识 1
1．1 微型计算机组成 1
1．2 微型计算机中信息的表示及运算基础 2
1．2．1 二进制数的表示和运算 3
1．2．2 二-十进制（BCD）数的表示和运算 4
1．2．3 十六进制数的表示和运算 5
1．2．4 带符号二进制数的表示和运算 6
1．2．5 字符的编码表示 9
1．3 几种进制之间的相互转换 10
1．3．1 十进制整数到任意进制整数的转换 10
1．3．2 任意进制整数到十进制整数的转换 11
1．3．3 二进制数到十六进制数的转换 12
1．3．4 带符号二进制整数到十进制整数的转换 12
习题1 12
第2章 8086系统结构 14
2．1 8086 CPU结构 14
2．1．1 8086 CPU的内部结构 14
2．1．2 8086 CPU的寄存器结构 16
2．1．3 8086 CPU的引脚及功能 20
2．2 8086系统的结构和配置 22
2．2．1 8086存储器结构 23
2．2．2 8086的输入/输出结构 26
2．2．3 8086的最小模式和最大模式系统 27
2．3 8086 CPU内部时序 30
习题2 34
第3章 8086的指令系统 35
3．1 8086指令的特点 35
3．2 8086的寻址方式 36
3．2．1 8086寻址方式的说明 36
3．2．2 寻址方式介绍 37
3．3 8086的指令格式及数据类型 40
3．4 8086的指令集 42
3．4．1 数据传输指令 42
3．4．2 算术运算指令 46
3．4．3 位操作指令 52
3．4．4 串处理指令 57
3．4．5 程序控制转移指令 59
3．4．6 处理器控制指令 65
习题3 66
第4章 8086汇编语言程序设计 70
4．1 8086汇编语言的语句 70
4．2 8086汇编语言中的伪指令 71
4．2．1 符号定义语句 72
4．2．2 变量定义语句 72
4．2．3 段定义语句 74
4．2．4 过程定义语句 76
4．2．5 结束语句 77
4．3 8086汇编语言中的运算符 77
4．3．1 常用运算符和操作符 77
4．3．2 运算符的优先级别 79
4．4 汇编语言程序设计 80
4．4．1 汇编语言程序设计基本步骤 80
4．4．2 汇编语言程序的基本结构 80
4．5 宏定义与宏调用 86
4．6 汇编语言程序设计与上机调试 88
4．6．1 汇编语言程序设计实例 88
4．6．2 DOS功能调用与子程序设计 97
4．6．3 汇编语言程序上机调试 101
习题4 102
第5章 存储器原理与接口 103
5．1 存储器分类 103
5．2 多层存储结构 105
5．3 主存储器及存储控制 107
5．3．1 主存储器 107
5．3．2 主存储器的基本组成 108
5．4 8086系统的存储器组织 111
5．4．1 8086 CPU的存储器接口 111
5．4．2 存储器接口举例 113
5．5 现代内存芯片技术 118
习题5 118
第6章 微型计算机的输入/输出 119
6．1 CPU与外设通信的特点 119
6．1．1 I/O端口的寻址方式 119
6．1．2 I/O端口地址的形成 120
6．2 输入/输出方式 121
6．3 CPU与外设通信的接口 122
6．3．1 同步传输方式与接口 122
6．3．2 异步查询方式与接口 123
6．4 8086 CPU的输入/输出 126
习题6 127
第7章 可编程接口芯片 128
7．1 可编程并行接口芯片8255A 129
7．1．1 8255A的内部结构 129
7．1．2 8255A的引脚 130
7．1．3 8255A的工作方式及编程 131
7．1．4 8255A工作方式的功能 133
7．1．5 8255A应用举例 140
7．2 可编程定时/计数器接口芯片8253 146
7．2．1 8253的内部结构 147
7．2．2 8253的引脚分配 149
7．2．3 8253的编程 149
7．2．4 8253的工作方式 152
7．2．5 8253的工作方式小结 158
7．2．6 8253应用举例 159
习题7 162
第8章 串行输入/输出接口 164
8．1 串行通信接口 164
8．1．1 串行通信的实现 166
8．1．2 串行通信的基本概念 171
8．1．3 可编程串行通信接口芯片8251A简介 174
8．1．4 串行通信接口RS-232C 182
8．2 USB总线简介 188
8．2．1 USB概述 188
8．2．2 USB工作原理 191
8．2．3 USB传输方式 193
8．2．4 USB设备列举 194
8．3 USB总线转接芯片――CH341简介 195
习题8 196
第9章 中断与中断管理 197
9．1 中断原理 197
9．1．1 从无条件传输、条件传输到中断传输 197
9．1．2 中断概念 198
9．1．3 中断应用 199
9．2 中断系统组成及其功能 200
9．2．1 与中断有关的触发器 200
9．2．2 中断条件 201
9．2．3 中断响应过程 202
9．3 中断源识别及中断优先权 203
9．3．1 中断源识别 203
9．3．2 中断优先权 206
9．4 8086中断系统 207
9．4．1 不可屏蔽中断 208
9．4．2 可屏蔽中断 208
9．4．3 软件中断 208
9．4．4 中断概念的再讨论 211
9．5 8086 CPU的中断管理 211
9．5．1 8086 CPU的中断处理顺序 211
9．5．2 8086 CPU的中断服务入口地址表 211
9．5．3 中断入口地址设置 212
9．6 可编程中断控制器8259A简介 215
9．6．1 8259A的内部结构及引脚分配 215
9．6．2 8259A的中断管理方式 217
9．6．3 8259A的编程与应用 219
9．7 IBM PC硬件中断 223
9．7．1 中断设置 224
9．7．2 计算机中断资源的使用 224
9．7．3 中断举例 225
习题9 227
第10章 D/A转换与A/D转换接口及其应用 228
10．1 从物理信号到电信号的转换 229
10．2 D/A转换器及其接口技术 231
10．2．1 并行8位D/A转换芯片AD558及其接口 232
10．2．2 串行8位D/A转换器TLC5620 233
10．2．3 12位D/A转换器及接口 237
10．3 A/D转换器及其接口技术 237
10．3．1 A/D转换原理 237
10．3．2 A/D转换与微机接口技术的一般原理 238
10．3．3 A/D转换与微机接口电路 239
10．3．4 A/D转换芯片ADC0809 241
10．3．5 串行8位A/D转换器TLC0831 245
10．4 微机应用实例 247
习题10 249
第11章 80286微处理器 250
11．1 80286微处理器基本原理概述 250
11．1．1 80286内部结构简介 250
11．1．2 80286芯片引脚功能 254
11．1．3 80286支持的数据类型和指令系统 255
11．1．4 80286的存储器管理 256
11．1．6 保护虚地址方式下存储器管理 257
11．2 80286的系统配置 262
习题11 264
第12章 80386微处理器 265
12．1 80386系统结构 265
12．1．1 80386微处理器基本结构 265
12．1．2 80386的寄存器组成 268
12．1．3 80386的存储器管理 270
12．1．4 80386的保护机制 275
12．1．5 80386系统组成 275
12．2 80386的指令系统 277
12．2．1 80386的寻址方式 277
12．2．2 80386的指令系统 277
12．3 80386的存储器扩展 280
12．3．1 基本的存储器接口控制线 281
12．3．2 基本的存储器接口 281
12．3．3 高速缓冲存储器 284
12．3．4 Intel 82385高速缓存控制器 288
12．4 80386的输入/输出接口 289
12．4．1 80386的I/O系统 289
12．4．2 多功能接口芯片82380 291
12．5 80386的异常和中断及其处理 294
12．5．1 实模式下异常和中断的处理过程 295
12．5．2 保护虚地址方式下异常和中断的处理过程 295
12．6 精简指令集计算机（RISC）简介 298
12．6．1 RISC的基本原理 298
12．6．2 RISC的特色及其难点所在 300
12．6．3 RISC的关键技术 301
12．7 80x86典型微处理机介绍 303
12．7．1 80486 CPU 303
12．7．2 Pentium系列微处理机 308
习题12 310
参考文献 311

前言/序言

第4版前言

2010年，教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。显然，强化培养学生的工程能力和创新能力的一个途径就是改革教材，把书本上的知识，特别是工程技术方面的教材内容与实际结合起来，把提出问题、分析问题、解决问题的方法带入到书本的讲解中，使学生在学习中领会其工程思想，把握其工程特点，自觉地把所学知识高水平地应用到工作中。

我们在总结20多年的微机教学经验基础上，于2006年出版了相关教材，对计算机的软硬件的充满工程色彩的描述和讲解是本书的主要特色。本书主要在中国科学技术大学非电子系及专业使用，原书写于2006年，第3版于2011年出版，累计印刷了10次，超过4万册，显示了读者和有关教学部门对此书的重视和厚爱。

根据广大读者和从事微机教学同人的意见，并参考笔者历年来的讲稿，本书进行了修订，修改内容包括：① 删去了一些不必要的内容；② 更正了原书中的一些错误；③ 对书中一些概念作了进一步说明；④ 增加了一些实例。具体来讲，在软件部分对一些重要指令在概念上、在编程使用上进一步进行了描述。为了提高读者的编程能力，本书增加了一些新的编程例子，并对程序尽量详细地给予了说明。

针对本书的讲课安排，笔者建议总学时在60～80学时，主要授课范围是第1～10章，各单位可以根据自己的教学安排对其内容进行有重点的讲授。第11章和12章是微机原理知识的扩展，对非电类的学生不一定讲授。

笔者从事微机教学已近30年，虽积累了许多教学经验，但不敢说这本教材能尽如人意，微机原理与接口内容很庞杂，书中的不妥之处在所难免，今后我们会继续努力，完善这部教材。

本书由彭虎、周佩玲、傅忠谦进行修订编写，彭虎负责全书的统稿。

由于作者学识浅显，经验有限，书中难免会出现许多不足和遗漏，希望各位同行批评指正。

本书为教学老师提供相关教学课件，可从网站http://www.hxedu.com.cn下载。

读者反馈：192910558（QQ群）。

作 者

中国科学技术大学信息技术学院

合肥工业大学医学工程学院