图书前言

微型计算机的发明与发展是人类历史上一个重要的里程碑。自20世纪70年代第一代微型计算机在美国研制成功以来,以IBM PC为代表的个人计算机(Personal Computer,即微型计算机)迅速发展,从最初的Intel 8086/8088 16位CPU发展到当今的64位CPU,并且尚未打破摩尔定律,即集成电路芯片集成度每18个月翻一番,运算速度提高一倍。IBM PC具有向上兼容性,即后续32位/64位CPU的汇编指令兼容初期低档16位CPU的汇编指令,只要工作在实地址模式下,就能执行16位8086汇编指令。因此,微机原理与接口技术课程以8086汇编语言程序设计和常用微机接口芯片8253A、8259A、8255A、138译码器、A/D转换器0809等接口技术教学为主,仍具有普遍的指导意义。尤其值得一提的是IBM PC汇编语言系统具有最完备的伪指令集和存储器分段组织结构,可以作为学习21世纪新型嵌入式系统汇编语言程序设计的基础。DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)和ARM(Advanced RISC Machines,先进RISC机器,ARM也代表一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字)等普遍采用段分配伪指令、数据定义伪指令等,可以说是对IBM PC汇编语言系统的传承与发展。

微机原理与接口技术是电子信息类本科专业的基础必修课,微机原理除了介绍微型计算机系统的组成结构、PC的硬件配置外,主要介绍IBM汇编语言程序的设计方法。汇编语言最贴近微机的硬件与接口,通过学习汇编指令与寻址方式,可以加深理解机器指令如何实现算术运算,如何对外设进行实时控制。本书兼顾介绍32位微处理器80x86(x=2,3,4)/Pentium指令系统,便于选修。

本书接口技术部分主要介绍存储器接口电路、I/O接口电路、地址译码电路、串口通信接口电路、模拟输入电路和模拟输出电路等接口电路的软硬件设计方法,还介绍采用VHDL语言设计微机典型接口电路的方法,把经典接口技术的思想与现代嵌入式系统普遍使用SOC技术实现微机接口的技术有机地结合起来,做到学以致用。

全书共分为8章,第1章介绍微型计算机系统的发展、计算机中数的表示法与编码、数制之间的转换方法、微型计算机系统软硬件的组成结构等。第2章介绍80x86/Pentium系列微处理器的体系结构、编程结构、工作模式(实地址模式、保护模式),并详细介绍了8086/8088 CPU的总线时序。第3章介绍存储器技术,包括存储器接口技术、存储器管理技术、存储器类型等。第4章对8086/8088指令编码格式、寻址方式、指令系统做了详尽介绍,还介绍了80x86/Pentium指令系统。第5章介绍8086汇编语言程序设计和汇编语言伪指令,介绍了80x86/Pentium的扩展伪指令、DOS系统功能调用、子程序设计与调用技术、中断服务程序设计、汇编语言与C语言的混合编程等。第6章介绍输入输出技术,包括I/O接口组成原理、寻址方式、地址译码方法、I/O中断系统、可编程中断控制芯片Intel 8259A、可编程定时器/计数器芯片Intel 8253A、并行接口技术、可编程并行接口芯片Intel 8255A、串行接口技术、串行接口芯片Intel 8251A 、UART芯片INS8250、D/A及A/D接口技术、D/A芯片DAC0832、A/D芯片ADC0809、键盘与LED接口技术、可编程键盘/显示器接口芯片Intel 8279、DMA技术、可编程DMA控制器芯片8237A,并对8253A、8259A、8255A、138译码器、A/D转换器控制器的状态机的VHDL设计方法做了详细介绍。第7章介绍总线技术,包括ISA总线和EISA总线、PCI总线、USB总线、高速图形端口AGP 、I2C总线。第8章介绍模块化编程技术、模块之间的数据访问技术等。

本书是在微机原理与接口技术课程教学的基础上编写完成的,书中许多实例和例程均在教学、实验过程中经过实践检验,具有一定的参考价值,第1~8章结尾都附有习题与思考题。

本书第1章、第6章、第8章及附录由张小鸣编写,其中何可人参与了1.4节的编写; 第2章由万军编写; 第3章由孙首昌编写; 第4章由韩学超编写; 第5章由屈霞编写; 第7章由何可人编写。全书由张小鸣统稿。

在本书的编写过程中,作者参考了国内外的有关书籍,在此一并向所有参考文献的作者表示衷心的感谢。

本课程先修课程是模拟电子技术、数字电子技术、C程序设计,教学参考学时为48~64学时,教学与自学时间比为6︰1左右。

由于作者水平有限,书中难免存在不足之处,恳请同行专家和广大读者批评指正。

作者

2009年4月