微型计算机原理与接口技术（第二版）

以应用技术型本科院校的计算机类课程教学为目标，按照理论够用、可操作性和实用性强的特点，介绍了微型计算机原理与接口技术的基本知识和实际应用。

在介绍典型知识和应用的基础上，强调专业知识与工程实践相结合，注重专业技术与技能的培养。

内容丰富，深入浅出，重点突出，应用性强，融入了作者多年的教学、科研和实践体会。

再版前言

《微型计算机原理与接口技术》自2005年1月出版以来，得到广大读者的欢迎和好评。面向实际应用是计算机基础教育最重要的理念，应用技术型本科院校各专业要根据实际需要来设计课程体系，确定教学内容，有针对性地学习计算机基础知识和应用技能，具备较强的计算机应用能力，为今后从事计算机软硬件系统的设计和开发应用奠定扎实的基础。

本版教材在第一版的组织结构上进行了修改和调整，删去一些比较浅显和累赘的内容，补充了一些实用知识和应用实例。例如，在第1章中增加了微机主板的介绍，充实了有关计算机系统软硬件的内容；将原书的第3章分解为“指令系统”和“汇编语言程序设计”两章，并扩充了相关内容的分析及应用实例；将原书的第8章分解为“DMA控制器”和“定时/计数器接口”两章，介绍了8237A及8253的内部结构、工作原理、初始化编程及应用实例；将原书的第10章串行通信接口中的INS8250内容改为介绍比较常见的可编程串行接口芯片8251A的应用。书中补充了一些比较实际的例子对相关知识进行说明。此外，还对各章习题进行了调整和完善，将其分解为填空题、选择题、判断题、计算题、分析题、设计题等不同类别，以利于学习和课后训练。这样处理以后，使教材的各章节内容既相对独立又相互衔接，形成层次化和模块化的知识体系，便于教学的取舍。本书还配套有学习与实验指导，提供了各章知识要点复习、典型例题解析、习题解答，给出了各章实验操作内容及综合实训指导，并有4套模拟试题及其解答，为课程的教学、实践训练和课后复习提供强有力的帮助。

本教材的特点是注重知识体系的完整和前后内容的有机衔接，突出应用特色，与工程实践相结合，减少过多、过深的原理性分析，加大实践教学内容的比重。相关概念、理论及应用均以基本要求为主，通过阐述与分析，进行知识点的归纳总结，做到层次清晰，脉络分明。力求由浅入深，循序渐进，举一反三，突出重点。

本教材的教学参考学时为70～80学时（包括实训20～30学时左右）。全书共14章，分别介绍了微型计算机基础知识、典型微处理器、指令系统、汇编语言程序设计、存储器系统、总线技术、输入/输出接口技术、中断控制接口技术、DMA控制器、定时/计数器接口、并行接口、串行通信接口、人机交互接口技术、模拟量输入/输出接口技术等有关知识。书中采用模块化结构，兼顾不同层次的需求，在具体授课时可根据各校的教学计划在内容上适当加以取舍。

本教材由杨立任主编，赵丑民、曲凤娟任副主编。各章编写分工为：第2、3、4、8、9、10章及附录由杨立负责编写；第1、5、6、7章由赵丑民负责编写；第11、12、13、14章由曲凤娟负责编写。参加本书大纲讨论与部分内容编写的还有金永涛、王振夺、李楠、房好帅、邹澎涛、朱蓬华、荆淑霞、邓振杰、赵辉、李杰等。全书由杨立负责组织与统稿。

本书配有电子教案，读者可以到中国水利水电出版社网站和万水书苑上免费下载，网址为http://www.waterpub.com.cn/softdown/和http://www.wsbookshow.com。

由于作者水平有限，书中难免出现一些错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编 者

2014年6月

再版前言

第1章 微型计算机基础知识 1
本章学习目标 1
1.1 概述 1
1.1.1 计算机的发展历史 1
1.1.2 微处理器的产生与发展 4
1.1.3 微型计算机的特点 5
1.1.4 微型计算机常用术语和性能指标 6
1.2 微型计算机的硬件结构及其功能 6
1.2.1 微型计算机硬件结构及其信息交换 7
1.2.2 微型计算机硬件模块功能分析 8
1.3 微型计算机系统组成 11
1.3.1 微型计算机系统基本组成示意 11
1.3.2 微型计算机的常用软件 12
1.3.3 软硬件之间的相互关系 14
1.4 计算机中数制及其转换 15
1.4.1 数制的基本概念 15
1.4.2 计数制之间的转换 17
1.5 计算机中机器数的表示 20
1.5.1 机器数的表示方法 20
1.5.2 带符号数的原码、反码、补码表示 22
1.5.3 补码加减运算与数据溢出判断 24
1.6 字符编码 25
1.6.1 美国信息交换标准代码（ASCII码） 25
1.6.2 二—十进制编码（BCD码） 27
本章小结 28
习题1 29
第2章 典型微处理器 32
本章学习目标 32
2.1 8086微处理器内外部结构 32
2.1.1 8086微处理器内部结构 32
2.1.2 8086微处理器寄存器结构 35
2.1.3 8086微处理器外部特性 39
2.2 8086微处理器的存储器和I/O组织 42
2.2.1 存储器的组织 42
2.2.2 I/O端口的组织 46
2.3 8086微处理器总线周期和操作时序 47
2.3.1 8284A时钟信号发生器 47
2.3.2 8086微处理器总线周期 48
2.3.3 8086微处理器工作方式 50
2.3.4 8086微处理器操作时序 52
2.4 高档微处理器简介 56
2.4.1 Intel 80X86微处理器 57
2.4.2 Pentium系列微处理器 60
本章小结 62
习题2 62
第3章 指令系统 65
本章学习目标 65
3.1 指令格式及寻址 65
3.1.1 指令系统与指令格式 65
3.1.2 操作数类别与寻址 66
3.2 8086寻址方式及其应用 67
3.2.1 立即数寻址 67
3.2.2 寄存器寻址 67
3.2.3 存储器寻址 68
3.2.4 I/O端口寻址 72
3.3 8086指令系统 72
3.3.1 数据传送类指令 72
3.3.2 算术运算类指令 78
3.3.3 逻辑运算与移位类指令 82
3.3.4 串操作类指令 84
3.3.5 控制转移类指令 87
3.3.6 处理器控制类指令 92
3.4 Pentium微处理器新增指令和寻址方式 93
3.4.1 Pentium微处理器寻址方式 93
3.4.2 Pentium系列微处理器专用指令 95
3.4.3 Pentium系列微处理器控制指令 95
本章小结 96
习题3 96
第4章 汇编语言程序设计 99
本章学习目标 99
4.1 汇编语言简述 99
4.1.1 汇编语言语句类型和格式 99
4.1.2 汇编语言的标识符、表达式和
运算符 101
4.1.3 汇编语言的源程序结构 102
4.2 伪指令 104
4.2.1 数据定义伪指令 104
4.2.2 符号定义伪指令 105
4.2.3 段定义伪指令 106
4.2.4 过程定义伪指令 107
4.2.5 结构定义伪指令 108
4.2.6 模块定义伪指令 109
4.2.7 定位伪指令ORG和程序计数器$ 109
4.3 汇编语言程序上机过程 110
4.3.1 汇编语言的工作环境 110
4.3.2 汇编语言上机操作步骤 110
4.4 基本程序设计 111
4.4.1 程序设计的步骤和程序基本结构 112
4.4.2 顺序程序设计 113
4.4.3 分支程序设计 114
4.4.4 循环程序设计 117
4.4.5 子程序设计 120
4.5 系统功能调用 123
4.5.1 DOS功能调用 123
4.5.2 BIOS中断调用 127
4.6 宏指令与高级汇编技术 129
4.6.1 宏指令 129
4.6.2 重复汇编 133
4.6.3 条件汇编 134
本章小结 137
习题4 137
第5章 存储器系统 141
本章学习目标 141
5.1 存储器概述 141
5.1.1 存储器的分类 141
5.1.2 存储器的体系结构 143
5.1.3 主要性能指标 144
5.2 随机存取存储器（RAM） 145
5.2.1 静态RAM（SRAM） 145
5.2.2 动态RAM（DRAM） 148
5.3 只读存储器（ROM） 150
5.3.1 掩膜只读存储器（ROM） 150
5.3.2 可编程只读存储器（PROM） 150
5.3.3 可擦除可编程只读存储器
（EPROM） 151
5.3.4 电可擦除可编程只读存储器
（E2PROM） 152
5.3.5 闪速存储器 152
5.4 存储器与CPU的连接 153
5.4.1 概述 153
5.4.2 典型CPU与存储器的连接 154
5.5 高速缓冲存储器（Cache） 157
5.5.1 Cache的工作原理 157
5.5.2 Cache的基本结构 159
5.5.3 Cache的替换算法 159
5.5.4 多层次Cache 160
5.6 虚拟存储器 160
5.6.1 虚拟存储原理 160
5.6.2 虚拟存储器的分类 161
本章小结 163
习题5 163
第6章 总线技术 165
本章学习目标 165
6.1 总线的基本概念 165
6.1.1 总线概述 165
6.1.2 总线分类 166
6.1.3 总线的裁决 167
6.1.4 总线数据的传送 168
6.1.5 总线性能及标准 171
6.2 系统总线 172
6.2.1 PC总线 172
6.2.2 ISA总线 174
6.2.3 EISA总线 176
6.3 局部总线 177
6.3.1 VESA总线 177
6.3.2 PCI总线 179
6.3.3 AGP总线 183
6.4 外部设备总线 184
6.4.1 IEEE1394总线 184
6.4.2 I2C总线 186
本章小结 188
习题6 189
第7章 输入/输出接口技术 191
本章学习目标 191
7.1 输入/输出接口的概念与功能 191
7.1.1 输入输出接口的概念 191
7.1.2 输入/输出接口的结构 192
7.1.3 输入/输出接口的功能 193
7.2 CPU与I/O接口间传递的信息类型及
端口编址 194
7.2.1 CPU与I/O接口间传递的信息类型 194
7.2.2 I/O端口的编址方式 195
7.3 CPU与外设间的数据传送方式 196
7.3.1 无条件传送方式 197
7.3.2 查询传送方式 198
7.3.3 中断控制方式 200
7.3.4 DMA控制方式 201
7.3.5 I/O处理机方式 202
本章小结 203
习题7 204
第8章 中断控制技术 205
本章学习目标 205
8.1 中断技术概述 205
8.1.1 中断的概念 205
8.1.2 微机系统中的中断处理过程 207
8.1.3 中断优先级的排队及判别 209
8.2 8086中断系统 211
8.2.1 中断的类型 211
8.2.2 中断的响应过程 214
8.2.3 中断向量表 215
8.2.4 中断管理 217
8.3 中断控制器8259A及其应用 218
8.3.1 8259A的内部结构及引脚 218
8.3.2 8259A的中断管理 221
8.3.3 8259A的编程及应用 223
本章小结 234
习题8 234
第9章 DMA控制器 236
本章学习目标 236
9.1 8237A的内部结构及引脚 236
9.1.1 8237A的主要功能 236
9.1.2 8237A的内部结构 237
9.1.3 8237A的引脚 238
9.2 8237A的工作方式 239
9.2.1 8237A数据传送的工作方式 240
9.2.2 8237A的传送类型 241
9.2.3 8237A的优先级处理 242
9.2.4 8237A的传送速率 242
9.3 8237A的内部寄存器 242
9.3.1 8237A内部寄存器的种类 242
9.3.2 8237A内部寄存器的主要功能及
格式 243
9.4 8237A的编程及应用 247
9.4.1 8237A编程的一般步骤 247
9.4.2 8237A的应用 248
本章小结 250
习题9 250
第10章 定时/计数器接口 251
本章学习目标 251
10.1 定时/计数器概述 251
10.2 8253的内部结构和引脚 252
10.2.1 8253的内部结构 252
10.2.2 8253的引脚功能 253
10.3 8253的工作方式 254
10.3.1 计数结束中断 254
10.3.2 可重复触发的单稳态触发器 255
10.3.3 分频器 257
10.3.4 方波发生器 257
10.3.5 软件触发的选通信号发生器 259
10.3.6 硬件触发的选通信号发生器 261
10.4 8253的初始化及编程 262
10.4.1 8253的初始化 262
10.4.2 8253的编程 263
10.5 8253在PC机上的应用 263
10.5.1 定时中断控制 264
10.5.2 扬声器控制 265
10.5.3 延时控制 265
10.5.4 LED发光二极管的控制 266
本章小结 267
习题10 267
第11章 并行接口 269
本章学习目标 269
11.1 概述 269
11.2 可编程并行接口芯片8255A 270
11.2.1 8255A内部结构及引脚特性 270
11.2.2 8255A的工作方式 273
11.2.3 8255A的编程 279
11.3 8255A的应用 280
11.3.1 8255A与打印机接口 281
11.3.2 双机并行通信 282
本章小结 285
习题11 286
第12章 串行通信接口 288
本章学习目标 288
12.1 串行通信概述 288
12.1.1 串行通信的概念 288
12.1.2 串行通信的基本方式 288
12.1.3 串行通信中的基本技术 290
12.2 串行通信接口标准RS-232C 291
12.2.1 RS-232C概述 291
12.2.2 RS-232C引脚 291
12.2.3 RS-232C的连接 293
12.2.4 RS-232C的电气特性 294
12.3 可编程串行通信接口芯片8251A 295
12.3.1 8251A基本性能 295
12.3.2 8251A基本结构 295
12.3.3 8251A编程控制 299
12.3.4 8251A初始化和编程应用 301
12.4 USB通用串行总线 305
12.4.1 USB总线概述 305
12.4.2 USB总线拓扑结构 307
12.4.3 USB总线构成 307
12.4.4 USB设备的接入和开发 308
本章小结 309
习题12 309
第13章 人机交互接口技术 311
本章学习目标 311
13.1 键盘与鼠标接口 311
13.1.1 键盘及接口电路 311
13.1.2 鼠标及接口电路 318
13.2 视频显示接口 320
13.2.1 CRT显示器 320
13.2.2 CRT显示器端口编程方法 324
13.2.3 LED显示与LCD显示 328
13.3 打印机接口 331
13.3.1 常用打印机及工作原理 331
13.3.2 主机与打印机的接口 333
13.3.3 打印机的中断调用 336
13.4 扫描仪原理及应用 336
13.4.1 扫描仪的结构和基本工作原理 337
13.4.2 扫描仪主要技术指标及其应用 337
13.5 数码相机原理与应用 338
13.5.1 数码相机的基本结构和工作原理 338
13.5.2 数码相机主要技术指标及应用 340
13.6 触摸屏原理与应用 341
13.6.1 触摸屏的工作特点和分类 341
13.6.2 触摸屏的结构和应用 342
本章小结 342
习题13 343
第14章 模拟量输入/输出接口技术 344
本章学习目标 344
14.1 模拟接口概述 344
14.2 典型D/A转换器芯片 345
14.2.1 D/A转换器的工作原理和主要
参数 345
14.2.2 DAC0832转换器及其应用 348
14.3 典型A/D转换器芯片 353
14.3.1 A/D转换器的工作原理和主要
参数 354
14.3.2 ADC0809转换器及其应用 356
14.4 模拟接口应用实例 362
本章小结 365
习题14 366
附录 367
附录A 8086指令集 367
附录B DEBUG调试命令 370
附录C DOS系统功能调用表（INT 21H） 371
附录D BIOS功能调用表 376
附录E 8086中断向量表 378
参考文献 380

1. 嵌入式人工智能技术应用（数字教材） [主编 胡娜 杨国勇 晏廷荣]
2. 海洋水面船舶先进控制理论与方法 [祝贵兵 著]
3. 应急管理体系建设的理论与实践探析 [张岩]
4. 典型替代燃料的低温氧化反应动力学理论研究 [邢利利 著]
5. Java Web项目化设计实践教程 [邱云 曾陈萍]
6. 人工智能开发框架应用 [主编 王明超 芦娅云]
7. 民航客舱服务实用英语教程 [主编 田静 徐亚玲]
8. Python数据分析 [主编　冯志辉　赵磊　李放]
9. 大学信息技术 [曾翰颖 编著]
10. 创新创业训练实践教程 [主编 王日华 陈武 黄喆诚]
11. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
12. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
13. 商务秘书理论与实务（第三版） [主编 张同钦]
14. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
15. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
16. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
17. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
18. 电工电子技术基础 [主编 刘 军 杨国龙 刘天成]
19. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
20. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
21. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
22. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
23. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
24. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
25. 智能化技术基础（第三版） [邓文达　李礼]
26. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
27. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
28. 油田化学理论及其先进技术发展探究 [陈世军 李建山 著]
29. 理论力学 [主编 胡庆泉 王继燕]
30. 电视节目策划与制作（微课版） [主　编　黄滴滴]