32位微機原理與套用

《32位微機原理與套用》是由馬興錄、宋廷強、曲英傑等編著，2015年清華大學出版社出版的教育部高等學校電子信息類專業教育知道委員會規劃教材、高等學校電子信息類專業系列教材。該教材可作為高等院校本科教材使用，也可供工程技術人員參考。

全書共13章，以Intel公司的IA32系列微處理器為主線，講述了微機原理、彙編語言程式設計、微型計算機的組成以及接口技術。微機原理部分主要包括32位微處理器的工作原理及其指令系統。彙編語言程式設計部分講述了彙編語言程式結構、開發過程、系統功能調用、結構化程式設計，並列舉了編程實例。微型計算機的組成部分主要包括匯流排技術、存儲器系統、中斷系統以及DMA控制器。接口技術部分包括I/O系統、並行接口、定時/計數器、中斷控制器、串列通信接口、模擬接口等內容。最後，還簡單介紹了32位微處理器的保護模式，為讀者在保護模式下進行開發奠定基礎。 在每章後面配有習題。

基本介紹

• 書名：32位微機原理與套用
• 作者：馬興錄、宋廷強、曲英傑等
• 類別：高等學校電子信息類專業系列教材
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2015年9月1日
• 頁數：330 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302411222
• 字數：538千字
• CIP核字號：2015183407

成書過程

修訂過程

該教材由馬興錄老師主持編寫，宋廷強、曲英傑、周艷平、肖傳偉、范瑋老師參加了編寫與校驗工作。

出版工作

2015年9月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
盛東亮	李召霞	李建莊	王靜怡

內容簡介

全書共分13章，從內容組織上可分為4大部分：微機原理、彙編語言程式設計、微機組成及接口技術。微機原理部分主要包括第2章、第3章和第13章。彙編語言程式設計在第4章。微機組成主要包括第5章、第6章、第8章和第12章，這是構成一台微機的必要組成部分。接口技術則包括第7章、第9章、第10章和第11章。該教材部分接口程式採用C語言編寫。

第1章是基礎知識部分。介紹了計算機的一些基礎知識，主要包括計算機發展簡史、微型計算機系統的結構及其主要技術指標、計算機中的數制、布爾代數基礎、邏輯電路基礎、二進制數的運算及其加法電路、計算機中的編碼、浮點數基本概念等。

第2章從微機的簡化模型入手，開始講述微機的內部工作原理；然後以16位微處理器8086為過渡，講述IA32架構微處理器的功能結構及編程結構；最後以32位微處理器Pentium為例，講述32位微處理器的外部引腳及工作時序。

第3章介紹了IA32系列微處理器的定址方式及其基本指令集。

第4章首先介紹了宏彙編語言程式的結構、偽指令以及程式設計的一般過程和各種基本程式結構，然後介紹了系統功能調用，最後給出了大量的編程實例。

第5章介紹了微機系統中常用的各種匯流排，包括常用的內部匯流排（PCI和工業中常用的PC104等匯流排）和外部匯流排（IEEE488匯流排和USB匯流排）。

第6章主要討論作為記憶體的半導體存儲器。在簡要介紹存儲器分類和基本存儲元件電路的基礎上，重點介紹了常用的幾種典型存儲器晶片及其與CPU之間的連線與擴展問題，並簡要介紹了幾種新型存儲器。

第7章介紹了接口技術的基礎知識，包括接口的定義、功能及結構，I/O連線埠的編址方式以及CPU與外設之間的數據傳送方式。

第8章介紹了計算機系統不可缺少的重要組成部分——中斷系統。介紹了一般中斷系統概念、微機的中斷系統功能及中斷管理專用晶片8259A。

第9章介紹了並行接口及定時/計數技術，重點介紹了可程式並行接口晶片8255及可程式定時/計數器8253的用法。

第10章介紹了串列通信技術以及串列通信接口晶片PC16550。

第11章介紹了數模和模數轉換的原理以及常用A/D、D/A晶片的功能。

第12章介紹了為實現大批量數據的快速傳輸而採用的DMA傳送方式。介紹了DMA控制器8237A。

第13章介紹了IA32系列微處理器保護模式下的運行機制及編程方法。該章內容可作為選學部分。

教材目錄

第1章計算機基礎 1.1簡介 1.1.1電子計算機發展簡史 1.1.2計算機套用領域及發展趨勢 1.1.3微型計算機系統的組成及其主要技術指標 1.2計算機中的數制 1.2.1數制的基本概念 1.2.2數制之間的轉換 1.3布爾代數基礎 1.3.1基本邏輯運算 1.3.2基本運算規律 1.3.3邏輯函式的表示方法 1.3.4真值表與邏輯表達式之間的相互轉換 1.3.5邏輯函式的化簡 1.4邏輯電路基礎 1.5二進制數的運算及其加法電路 1.5.1二進制數據算術運算規則 1.5.2半加器電路設計 1.5.3全加器電路設計 1.5.4多位二進制數的加法電路設計 1.6計算機中的編碼 1.6.1二進制數值數據的編碼方法 1.6.2補碼加法器/減法器電路 1.6.3其他編碼 1.7浮點數基本概念 習題 第2章微處理器 2.1微型計算機簡化模型 2.1.1微型計算機的總體結構 2.1.2簡化模型的組成 2.1.3模型機的運行過程 2.1.4指令系統 2.2處理器的功能結構 2.2.1IA32架構微處理器的發展歷史 2.2.28086微處理器的功能結構 2.2.3Pentium微處理器的功能結構 2.3IA32微處理器的工作模式和編程結構 2.3.1IA32微處理器的工作模式 2.3.2IA32微處理器的編程結構 2.3.3存儲器組織 2.4Pentium微處理器的外部引腳 2.5Pentium微處理器的典型工作時序 習題 第3章指令系統 3.1簡介 3.2定址方式 3.3IA32微處理器的基本指令集 3.3.1數據傳送指令 3.3.2算術運算指令 3.3.3邏輯指令 3.3.4串處理指令 3.3.5控制轉移指令 3.3.6處理機控制指令 習題 第4章彙編語言程式設計 4.1彙編語言語句 4.1.1彙編語言語句種類及其格式 4.1.2彙編語言語句中各項的表示方法 4.2偽指令 4.2.1處理器選擇偽指令 4.2.2段定義偽指令 4.2.3假定偽指令 4.2.4數據定義偽指令 4.2.5符號定義偽指令 4.2.6地址計數器與定位偽指令 4.2.7過程(子程式)定義偽指令 4.2.8源程式開始和結束偽指令 4.3彙編語言程式的結構 4.4彙編語言程式的開發過程 4.5彙編語言程式結構設計 4.5.1順序程式設計 4.5.2分支程式設計 4.5.3循環程式設計 4.5.4子程式設計 4.5.5宏指令 4.6系統功能調用 4.6.1鍵盤功能調用 4.6.2顯示功能調用 4.6.3返回作業系統 4.7彙編語言程式設計實例 4.7.1鍵盤及顯示器操作 4.7.2代碼轉換 4.7.3數值計算和數據處理 4.7.4字元串處理 習題 第5章匯流排技術 5.1匯流排的基本概念 5.1.1匯流排的分類 5.1.2匯流排標準 5.1.3匯流排主要性能指標 5.1.4匯流排控制部件與匯流排傳輸 5.1.5匯流排的層次化結構 5.2常用內部匯流排 5.2.1STD匯流排 5.2.2PC系列匯流排 5.3常用外部匯流排 5.3.1IEEE 488匯流排 5.3.2通用串列匯流排 習題 第6章存儲器系統 6.1簡介 6.1.1存儲系統的層次結構 6.1.2半導體存儲器的分類 6.1.3存儲器的基本組成 6.1.4存儲器的主要技術指標 6.2常用存儲器 6.2.1隨機存儲器 6.2.2隻讀存儲器 6.2.3快閃記憶體 6.2.4常用存儲器參數 6.3存儲器擴展技術 6.4存儲器與CPU的連線 6.4.1存儲器與CPU連線問題 6.4.2常用解碼電路 6.4.3存儲器連線舉例 習題

第7章輸入/輸出接口 7.1I/O接口簡介 7.1.1設定接口電路的目的 7.1.2I/O接口的基本功能 7.1.3I/O接口電路中的信息 7.1.4I/O接口的基本結構 7.1.5常用簡單I/O接口晶片 7.2I/O連線埠及其編址 7.2.1I/O連線埠簡介 7.2.2I/O連線埠的編址方式 7.2.3微型計算機的I/O連線埠分配 7.3I/O連線埠的地址解碼 7.3.1門電路解碼 7.3.2解碼器解碼 7.3.3比較器解碼 7.3.4可程式邏輯器件解碼 7.4CPU與外部設備之間的數據傳送方式 7.4.1程式控制方式 7.4.2中斷傳送方式 7.4.3直接存儲器存取方式 7.4.4通道方式 習題 第8章中斷系統 8.1中斷的基本概念 8.1.1中斷及中斷源 8.1.2中斷系統的基本功能 8.1.3多級中斷管理 8.1.4中斷過程 8.2微型計算機的中斷系統 8.2.1中斷類型 8.2.2中斷向量和中斷向量表 8.2.3中斷回響過程與時序 8.3可程式中斷控制器8259A 8.3.18259A的內部結構和工作原理 8.3.28259A的引腳信號 8.3.38259A的工作過程 8.3.48259A的工作方式 8.3.58259A的編程 8.3.68259A的級聯 8.3.78259A的套用舉例 習題 第9章並行接口及定時/計數技術 9.1並行接口簡介 9.2並行接口晶片8255A 9.2.18255A的內部結構 9.2.28255A的引腳功能 9.2.38255A的工作方式 9.2.48255A的編程及套用 9.3可程式定時/計數器8253 9.3.18253晶片結構及引腳 9.3.28253的讀寫及初始化操作 9.3.38253的工作方式及時序 9.3.48253套用舉例 習題 第10章串列通信接口 10.1串列接口與通信簡介 10.1.1串列通信方式 10.1.2數據傳送方式 10.1.3信號傳輸方式 10.2串列接口標準 10.2.1RS-232-C匯流排 10.2.2RS-422和RS-485匯流排 10.3可程式UART接口晶片PC16550 10.3.1UART接口 10.3.2PC16550的基本性能 10.3.3PC16550的內部結構 10.3.4PC16550的引腳功能 10.3.5PC16550的內部暫存器 10.3.6PC16550的編程 10.3.7PC16550套用舉例 習題 第11章模/數和數/模轉換 11.1數/模（A/D）轉換器 11.1.1數/模（A/D）轉換器的工作原理 11.1.2數/模（A/D）轉換器的主要性能參數 11.1.3數/模（A/D）轉換器晶片及接口電路 11.2模/數(A/D)轉換器 11.2.1模/數（A/D）轉換器的工作原理 11.2.2模/數（A/D）轉換器的主要性能參數 11.2.3模/數（A/D）轉換器晶片及接口電路 習題 第12章DMA控制器 12.1簡介 12.2DMA控制器8237A 12.2.18237A的功能結構和外部引腳 12.2.28237A的通道操作過程 12.2.38237A的內部暫存器 12.38237A的編程 習題 第13章保護模式 13.1保護模式下的記憶體管理 13.1.1分段與分頁 13.1.2邏輯地址和線性地址 13.1.3段選擇子與段描述符 13.1.4全局描述符表和局部描述符表 13.1.5段暫存器 13.1.6分頁與分段管理 13.1.7頁表和頁目錄表 13.1.8段到頁的映射 13.2保護模式下任務管理 13.2.1任務結構 13.2.2任務狀態 13.2.3執行任務 13.2.4任務管理數據結構 13.2.5任務切換 13.3保護模式下的中斷和異常 13.3.1中斷和異常的分類 13.3.2異常和中斷向量 13.3.3中斷和異常的處理過程 13.3.4中斷描述符表 13.3.5特權指令 13.4輸入/輸出保護和重要標誌保護 13.4.1輸入/輸出保護 13.4.2重要標誌保護 習題 參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

• 配套教材

該教材有配套教材——《32位微機原理與套用實驗指導》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《32位微機原理與套用實驗指導》	9787302409922	清華大學出版社	2015.09.01	宋廷強、馬興錄

• 課程資源

該教材提供電子課件。

教材特色

該教材編寫的目的是讓讀者從理論和實踐上掌握微型計算機的工作原理、彙編語言程式設計、微機的基本組成及常用接口技術，建立微機系統整體概念，了解計算機硬體的新技術和新理論。通過對該教材內容的學習，讀者可以了解微機系統的組成原理及其硬體結構，掌握彙編語言的程式設計，掌握基本微機系統的接口電路的設計及編程方法，具備微機套用系統軟、硬體開發的初步能力。

作者簡介

馬興錄，1970年生，男，山東沂水人，博士，青島科技大學信息科學技術學院副教授，CCF會員，主要研究方向為嵌入式系統、自動化控制。

宋廷強，1973年生，男，博士，青島科技大學信息科學技術學院副教授，主要研究方向為積體電路設計、嵌入式系統設計。

曲英傑，1964年生，男，山東青島人，博士，青島科技大學信息科學技術學院教授、碩士生導師，主要從事積體電路設計與數據加解密方向的研究。