目录

第1章微型计算机概述1

1.1微型计算机的特点和发展1

1.2微型计算机的分类2

1.3微处理器、微型计算机和微型计算机系统4

1.3.1微处理器4

1.3.2微型计算机5

1.3.3微型计算机系统7

1.4微型计算机的应用8

1.5微型计算机的性能指标9

第2章微处理器10

2.116位微处理器10

2.1.18086的编程结构10

2.1.28086的引脚信号和工作模式14

2.1.38086的操作和时序23

2.1.48086的存储器编址和I/O编址37

2.232位微处理器40

2.3Pentium的指令流水线技术43

2.4Pentium的工作方式46

2.5Pentium的原理结构47

2.6Pentium的寄存器和相关机制50

2.6.1基本寄存器组50

2.6.2段寄存器和描述符以及保护方式的寻址机制52

2.6.3系统寄存器组54

2.6.4浮点寄存器组58

2.7Pentium的主要信号59

2.8Pentium的总线状态64

2.9Pentium的总线周期65

2.10Pentium的中断68

2.10.1Pentium的中断机制68

2.10.2中断描述符表70

2.11Pentium的保护技术71

2.11.1段页两级保护机制72

2.11.2程序运行中的保护73

2.12Pentium系列微处理器的技术发展74

2.13Itanium微处理器概述76

2.14微处理器多核技术76

2.14.1多核技术的概念76

2.14.2多核技术简要分析77

2.14.3超线程技术80

第3章32位x86指令系统81

3.1Pentium的寻址方式81

3.1.1立即数寻址81

3.1.2寄存器寻址82

3.1.3输入/输出端口寻址82

3.1.4存储器寻址83

3.2Pentium的指令系统86

3.2.1传送指令86

3.2.2算术运算指令92

3.2.3逻辑运算和移位指令104

3.2.4串操作指令108

3.2.5调用/转移/循环控制/中断指令111

3.2.6标志操作和处理器控制指令121

3.2.7条件测试和字节设置指令123

3.2.8位处理指令124

3.2.9系统管理指令126

3.2.10支持高级语言的指令128

3.3汇编语言中的标记、表达式和伪指令129

3.3.1汇编语言概况129

3.3.2标记130

3.3.3表达式131

3.3.4语句133

3.3.5伪指令134

第4章存储器、存储管理和高速缓存技术139

4.1存储器和存储器件139

4.1.1存储器的分类139

4.1.2微型计算机内存的行列结构139

4.1.3选择存储器件的考虑因素140

4.1.4随机存储器141

4.1.5只读存储器143

4.2存储器的连接146

4.2.1存储器和CPU的连接要考虑的问题146

4.2.2片选信号的产生方法146

4.2.3SRAM和DRAM的连接举例147

4.2.4存储器的数据宽度扩充和字节数扩充149

4.3微型计算机系统中存储器的体系结构151

4.3.1层次化的存储器体系结构151

4.3.2微型计算机系统的内存组织154

4.4虚拟存储机制和片内两级存储管理156

4.4.1虚拟存储技术和三类地址156

4.4.2分段管理158

4.4.3段选择子、段描述符和段描述符表159

4.4.4逻辑地址转换为线性地址163

4.4.5分页管理164

4.4.6线性地址转换为物理地址165

4.4.7转换检测缓冲器168

4.5高速缓存技术170

4.5.1Cache概述170

4.5.2Cache的组织方式171

4.5.3Cache的数据更新方法175

4.5.4Cache控制器82385176

4.5.5两级Cache组织179

4.5.6影响Cache性能的因素182

第5章微型计算机和外设的数据传输183

5.1为什么要用接口183

5.2CPU和输入/输出设备之间的信号184

5.2.1数据信息184

5.2.2状态信息184

5.2.3控制信息185

5.3接口部件的I/O端口185

5.4接口的功能以及在系统中的连接186

5.4.1接口的功能186

5.4.2接口与系统的连接187

5.5CPU和外设之间的数据传送方式188

5.5.1程序方式188

5.5.2中断方式194

5.5.3DMA方式197

5.5.4输入/输出过程中涉及的几个问题202

5.5.5接口部件和多字节数据总线的连接203

5.5.6接口部件和地址总线的错位连接203第6章串并行通信和接口技术205

6.1串行接口和串行通信205

6.1.1串行通信涉及的几个问题205

6.1.2串行接口207

6.2可编程串行通信接口208

6.2.18251A的基本性能208

6.2.28251A的基本工作原理209

6.2.38251A的对外信号212

6.2.48251A的编程215

6.2.58251A编程举例219

6.2.68251A的使用实例222

6.3并行通信和并行接口223

6.4可编程并行通信接口224

6.4.18255A的内部结构225

6.4.28255A的芯片引脚信号226

6.4.38255A的控制字226

6.4.48255A的工作方式230

6.4.58255A的应用举例238

第7章中断控制器242

7.1中断控制器的引脚信号、编程结构和工作原理242

7.1.18259A的外部信号和含义242

7.1.28259A的编程结构和工作原理243

7.28259A的工作方式244

7.38259A的初始化命令字和初始化流程249

7.3.18259A的初始化命令字249

7.3.28259A的初始化流程251

7.48259A的操作命令字253

7.58259A使用举例256

7.6多片8259A组成的主从式中断系统261

第8章DMA控制器264

8.1DMA控制器概要264

8.2DMA控制器的编程结构和外部信号264

8.2.18237A的编程结构265

8.2.28237A的对外连接信号266

8.2.38237A工作时各信号的配合267

8.38237A的工作模式和模式寄存器268

8.3.18237A的工作模式268

8.3.28237A的模式寄存器268

8.48237A的工作时序269

8.58237A的控制寄存器和状态寄存器270

8.68237A各寄存器对应的端口地址273

8.78237A的编程和使用275

第9章计数器/定时器和多功能接口芯片278

9.1可编程计数器/定时器的工作原理278

9.28253/8254的编程结构和外部信号280

9.2.18253/8254的编程结构280

9.2.28253/8254的外部信号281

9.38253/8254的控制字和状态字281

9.3.18253/8254控制寄存器和控制字281

9.3.28254的状态寄存器和状态字282

9.48253/8254的编程命令283

9.58253/8254的工作模式284

9.68253/8254应用举例288

9.732位微型计算机系统中的多功能接口芯片82380290

9.7.1多功能接口芯片82380的组成和信号290

9.7.282380和CPU的连接294

第10章模/数和数/模转换296

10.1概述296

10.2数/模(D/A)转换器297

10.2.1D/A转换的原理297

10.2.2D/A转换器的指标300

10.2.3D/A转换器DAC0832的工作方式和应用300

10.3模/数(A/D)转换器304

10.3.1A/D转换涉及的参数304

10.3.2A/D转换的方法和原理305

10.3.3A/D转换器和系统连接时要考虑的问题309

10.3.4A/D转换器ADC0809以及用中断方式读取转换结果311

10.3.5A/D转换器AD570以及用查询或等待方式读取转换结果312

10.3.612位A/D转换器ADC1210和系统的连接314

第11章键盘和鼠标316

11.1键盘的基本原理结构316

11.2键的识别——行扫描法317

11.3键的识别——行反转法319

11.4抖动和重键问题的解决322

11.5微型计算机的键盘子系统328

11.5.1扩展键盘和键盘控制器329

11.5.2主机的键盘接口电路331

11.6键盘中断处理程序333

11.6.109H键盘中断处理程序333

11.6.216H键盘中断处理程序335

11.7键盘缓冲区335

11.8鼠标336

11.8.1鼠标的工作原理、连接方式和数据格式336

11.8.2鼠标的驱动程序及其功能调用338

第12章显示器的工作原理和接口技术340

12.1CRT显示器和光栅扫描340

12.2液晶显示器的工作原理342

12.2.1液晶显示器的特点和性能指标342

12.2.2液晶显示器的工作原理343

12.3显示适配器345

12.3.1显示适配器的性能346

12.3.2显示适配器的种类346

12.3.3彩色显示适配器的功能模块347

12.4显示系统的字符模式和图形模式349

12.5显示存储器的组织方式350

12.6显示驱动程序352

12.7高速图形适配器连接端口(AGP)353

第13章打印机的工作原理和接口技术354

13.1概述354

13.2打印机的指标和性能354

13.3针式打印机的工作原理355

13.4喷墨打印机的工作原理356

13.5激光打印机的工作原理357

13.6关于打印机适配器360

13.7打印机和主机的连接361

13.7.1打印机采用并行方式连接主机361

13.7.2打印机采用串行方式连接主机364

第14章机械硬盘和光盘子系统365

14.1硬盘子系统365

14.1.1硬盘驱动器366

14.1.2硬盘控制器368

14.1.3硬盘驱动程序369

14.1.4硬盘安全性和数据保护技术370

14.2光盘子系统371

14.2.1光盘的特点和类型371

14.2.2光盘读/写原理371

第15章总线374

15.1总线的分类和性能指标374

15.2PCI系列的特点和系统结构375

15.2.1PCI的概况和特点375

15.2.2PCI的层次化系统结构377

15.3PCI的信号378

15.4PCI的命令类型381

15.5PCI的中断和中断响应383

15.6PCI的编址384

15.7PCI的数据传输385

15.7.1PCI数据传输的相关要点385

15.7.2PCI的单数据读/写操作386

15.7.3PCI的突发传输388

15.8PCI的64位扩展传输390

15.8.164位传输的相关信号和规则390

15.8.264位数据32位地址的传输——数据扩展391

15.8.332位数据64位寻址的双地址期传输——地址扩展392

15.8.4主设备启动64位数据64位寻址的扩展传输392

15.9PCI的配置机制393

15.9.1配置空间的功能和结构393

15.9.2基本配置空间的结构394

15.9.3配置空间基址寄存器的特点和操作396

15.9.4配置空间的访问398

15.10PCI的仲裁400

15.11PCI兼容的局部总线402

15.11.1局部总线ISA402

15.11.2局部总线EISA403

15.12外部总线404

15.12.1外部总线IDE和EIDE405

15.12.2外部总线SCSI406

15.12.3外部总线RS232C408

15.12.4通用串行总线USB410

第16章微型计算机系统的结构414

16.1Pentium微型计算机系统的总体结构414

16.2Pentium微型计算机系统中的BIOS416

16.3Pentium微型计算机系统的控制芯片组417

16.3.1北桥南桥式控制芯片组及相关的微型计算机系统417

16.3.2MCHICH集中式控制芯片组及相关的微型计算机系统420

16.4Pentium的系统配置和主机板422

16.4.1Pentium的系统配置422

16.4.2Pentium主机板的结构422

16.4.3Pentium主机板的部件424

第17章非x86微型计算机系统427

17.1ARM427

17.2RISCV428

17.3各类处理器架构简单对比429

第18章微型计算机技术实验体系431

18.1微型计算机原理基础实验431

18.2微型计算机原理拓展实验431

18.3微型计算机原理应用领域实验432

参考文献433