高級微型計算機(jī)系統(tǒng)及接口技術(shù)

前言

近代計算機(jī)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，促進(jìn)了信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新革命，使社會生產(chǎn)力得到極大的提高，使人們的生活方式發(fā)生了深刻的變革，可以說微型計算機(jī)已深入到人類生活的各個方面，與人類結(jié)下了不解之緣，學(xué)習(xí)和掌握計算機(jī)原理及技術(shù)已成為人們的迫切愿望。多年的微型計算機(jī)教學(xué)，使我們經(jīng)常思考這樣一個問題，計算機(jī)技術(shù)發(fā)展如此之快，怎樣才能使學(xué)生在較短的時間內(nèi)，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握微型計算機(jī)的基礎(chǔ)理論，同時又不失時機(jī)地跟上微機(jī)的發(fā)展步伐，及時了解微機(jī)的新技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的軟件、硬件設(shè)計能力，本書正是基于這一宗旨寫成的，既考慮到學(xué)習(xí)的順序性，又考慮到教材的先進(jìn)性。本書全面介紹了高性能微型計算機(jī)系統(tǒng)（80X86）的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，重點(diǎn)闡述了實地址方式和保護(hù)方式匯編語言程序設(shè)計方法，這對理解Windows操作系統(tǒng)內(nèi)核極為有益。在程序設(shè)計方面強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計方法和進(jìn)程管理方法，使程序設(shè)計更具先進(jìn)性和實用性，可縮短程序的開發(fā)周期。書中對現(xiàn)代微型機(jī)系統(tǒng)總線技術(shù)、存儲器技術(shù)、中斷技術(shù)、并行接口與串行接口技術(shù)、人機(jī)界面接口技術(shù)以及高級圖形控制編程技術(shù)等都作了深入的探討。本書以32位微型機(jī)為主線，內(nèi)容豐富、系統(tǒng)性強(qiáng)、選材適當(dāng)，將基礎(chǔ)理論與高級微處理機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使軟件與硬件設(shè)計融于一體，是非計算機(jī)專業(yè)本科生計算機(jī)教學(xué)的理想用書和計算機(jī)工程技術(shù)人員參考書。全書共分十一章：第一章微型計算機(jī)的硬件基礎(chǔ)，介紹微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況，給予人們以創(chuàng)新的啟迪，同時還介紹了一般微型機(jī)的組成原理和典型結(jié)構(gòu)；第二章高檔微處理器的工作模式，重點(diǎn)介紹80386微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；第三章微處理器實模式軟件結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計，系統(tǒng)介紹了80X86的指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計方法，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化、模塊化設(shè)計技巧，利用進(jìn)程管理方法直接對可執(zhí)行程序進(jìn)行集成，掌握磁盤文件管理的編程方法；第四章保護(hù)模式軟件結(jié)構(gòu)，介紹現(xiàn)代微機(jī)先進(jìn)的工作模式一虛擬地址保護(hù)模式，學(xué)習(xí)多任務(wù)切換技術(shù)以及保護(hù)模式程序設(shè)計方法；第五章半導(dǎo)體存儲器接口技術(shù)，介紹半導(dǎo)體存儲器分類和微型機(jī)存儲器系統(tǒng)的設(shè)計方法；第六章微型計算機(jī)系統(tǒng)總線，除對ISA、EISA總線作一般介紹外，重點(diǎn)介紹了PCI總線的工作原理和總線結(jié)構(gòu)；第七章輸入輸出接口技術(shù)，全面介紹了并行接口、定時器／計數(shù)器、DMA控制器以及人機(jī)界面接口等；第八章中斷技術(shù)，著重介紹中斷的概念、8259A中斷控制器的工作原理以及中斷服務(wù)程序的設(shè)計方法；第九章串行通信接口及其應(yīng)用，介紹串行通信的基本概念以及8250異步適配器及其編程技術(shù)；第十章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其應(yīng)用，介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成，A／D、D／A接口電路的設(shè)計技術(shù)；第十一章圖形顯示高級實用編程技術(shù)，討論文本顯示和圖形顯示的各種方法，重點(diǎn)介紹圖形控制器的編程技術(shù)，可在底層直接對圖形進(jìn)行快速讀寫，同時還介紹了彈出式菜單以及鼠標(biāo)接口編程方法。本書第二、三章由沈瑛編寫，其余章節(jié)由蘇廣川執(zhí)筆。在本書的編寫過程中，得到了王士宏副教授的大力支持，為本書的文字編輯和圖形繪制做了大量的工作，在此表示衷心地感謝。由于時間倉促和水平所限，書中會存在許多不足和問題，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了高性能微型計算機(jī)系統(tǒng)(80X86)的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，重點(diǎn)闡述了實地址方式和保護(hù)方式匯編語言程序設(shè)計方法，這對理解Windows98操作系統(tǒng)內(nèi)核極為有益。在程序設(shè)計方面強(qiáng)調(diào)了結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計方法和進(jìn)程管理方法，使程序設(shè)計具有先進(jìn)性、實用性，可縮短程序的開發(fā)周期，書中對現(xiàn)代微型機(jī)系統(tǒng)總線技術(shù)、存儲器技術(shù)、中斷技術(shù)、并行接口與串行接口技術(shù)、人機(jī)界面接口技術(shù)以及高級圖形控制編程技術(shù)等都作了深入的探討。    本書以32位微型機(jī)為主線，內(nèi)容豐富、系統(tǒng)性強(qiáng)、選材適當(dāng)，將基礎(chǔ)理論與高級微處理機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使軟件與硬件設(shè)計融于—體，是非計算機(jī)專業(yè)本科生計算機(jī)教學(xué)的理想用書和計算機(jī)工程人員參考書。

書籍目錄

第一章 微型計算機(jī)的硬件基礎(chǔ)    1．1 微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況    1．2 微型計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成    1．3 計算機(jī)中的數(shù)制與編碼    1．4 地址    1．5 計算機(jī)基本操作過程第二章 高檔微處理器的工作模式    2．1 80386CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)    2．2 80386CPU寄存器結(jié)構(gòu)    2．3 80386微處理器接口信號    2．4 80386非流水線和流水線總線周期    2．5 讀和寫總線周期時序圖    2．6 存儲器地址空間的硬件結(jié)構(gòu)    2．7 80386微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三章 微處理器的實模式軟件結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計    3．1 引言    3．2 微處理器實模式軟件模型    3．3 微處理器的尋址模式    3．4 實模式指令系統(tǒng)    3．5 匯編語言程序設(shè)計    3．6 磁盤文件管理第四章 保護(hù)模式軟件結(jié)構(gòu)    4．1 引言    4．2 保護(hù)模式存儲器管理和地址變換    4．3 描述符與厭表項    4．4 多仟務(wù)與特權(quán)保護(hù)    4．5 虛擬8086模式(VIrtual 8086 MODE)    4．6 保護(hù)模式下操作系統(tǒng)類指令及其編程方法第五章 半導(dǎo)體存儲器接口技術(shù)    5．1 半導(dǎo)體存儲器分類    5．2 存儲器的主要性能指標(biāo)    5．3 只毖存儲器ROAI    5．4 靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAAt)    5．5 動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)    5．6 視頻R入M(VRAbl)第六章微型計算機(jī)系統(tǒng)總線    6．1 PC XT總線    6．2 ISA總線    6．3 EISA總線    6．4 VESA局部總線(VL-Bus)    6．5 PCI局部總線第七章 輸入輸出接口技術(shù)    7．1微機(jī)接圈的基本概念    7．2 8255A-5 可編程并行接口及應(yīng)用    7．3 8253-5 可編程定時器及其應(yīng)用    7．4 8237A-5 DMA控制器及其應(yīng)用    7．5 人——機(jī)輸入接口第八章 中斷技術(shù)    8．1 中斷類型和中斷向量表    8．2 中斷響應(yīng)過程    8．3 8259A中斷控制器及其應(yīng)用第九章 串行通信接口及其應(yīng)用    9．1 異步通信接口    9．2 異步通訊適配    9．3 RS—422標(biāo)準(zhǔn)接口總線第十章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其應(yīng)用    10．1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成    10．2 A/D接口電路設(shè)計    10．3 D/A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用第十一章 圖形顯示高級實用編程技術(shù)    11．1 狐示模式    11．2 圖形高級編程技術(shù)    11．3 高分辨圖形系統(tǒng)及其編程技術(shù)    11．4 窗口管理文件及編程技術(shù)    11．5 鼠標(biāo)輸入器及其編程    11．6 菜單設(shè)計及其編程附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：近年來，微型計算機(jī)得到了飛速的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，從科學(xué)計算到商業(yè)、金融以及軍事等方面，處處都顯示了微型計算機(jī)的重要地位。微型計算機(jī)與通信、網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合，又促使微型計算機(jī)得到進(jìn)一步發(fā)展，微型計算機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在數(shù)量方面，而更重要的體現(xiàn)在性能的提高，性能的提高主要依賴于兩個因素，一是采用新材料新工藝的超大規(guī)模集成技術(shù)，使微處理器的體積更小，性能更卓越；另一方面是微處理器采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，結(jié)構(gòu)的變革促使微處理器性能的提高遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了材料工藝進(jìn)步所取得的效果。微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程給予人們許多啟迪，使后人可以從中找到新的發(fā)展途徑。下面以Intel的80x86為例，說明微型計算機(jī)在各個不同階段通過采用新技術(shù)使處理器的能力不斷增強(qiáng)。1972年，第一代微處理器（Microprocessor）4004問世，數(shù)據(jù)寬度為4bit，包含大約10000個晶體管。由于性能低，僅作一些簡單的諸如計算器的應(yīng)用。1974年，第二代微處理器相繼問世，其代表產(chǎn)品有8008、8080和8085，它們是8位微處理器。這些新型微處理器具有較高的操作性能，較強(qiáng)的系統(tǒng)能力和較方便的編程環(huán)境，能滿足許多應(yīng)用的需求，例如電子儀器、現(xiàn)金收入記錄機(jī)以及打印機(jī)等。20世紀(jì)70年代中期，半導(dǎo)體制造商提出了開發(fā)第三代16位微處理器的計劃，1979年第一臺16位機(jī)8086誕生。次年，微處理器內(nèi)部總線為16位而外部數(shù)據(jù)總線為8位的8088也隨之問世，從此出現(xiàn)了80X86家族。16位高性能微處理器在專用和通用微型計算機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用；它能處理8位、16位以及特殊用途的數(shù)據(jù)類型，并且具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)。8086是Intel公司繼8085之后推出的16位微處理器；內(nèi)部寄存器、內(nèi)部總線都是16位；外部的數(shù)據(jù)總線也是16位；其地址總線從8位機(jī)的16位增加到20位，可尋址的內(nèi)存空間達(dá)1MB，供程序執(zhí)行的內(nèi)存空間為640KB。8086微處理器的內(nèi)存管理采用分段管理模式，利用四種段寄存器：代碼段CS、數(shù)據(jù)段DS、堆棧段Ss和附加數(shù)據(jù)段ES，分別指示不同的數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中存放的起始位置，以便于集中管理。段寄存器和偏移地址寄存器通過地址加法器形成20位物理地址，完成對內(nèi)存的訪問。8086微處理器另一重要特點(diǎn)是在執(zhí)行指令時采用了流水線方式。微處理器將總線接口部件（BIu）和執(zhí)行部件（Eu）分成兩個獨(dú)立的處理單元，可以進(jìn)行并行和異步工作。在總線接口部件中增加一個6字節(jié)長的指令隊列，存放預(yù)取指令。指令譯碼和指令執(zhí)行任務(wù)均由執(zhí)行部件完成，克服了8位微處理器取指令一譯碼一執(zhí)行一回寫結(jié)果串行操作的缺點(diǎn)，提高了處理器的工作效率。

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《高級微型計算機(jī)系統(tǒng)及接口技術(shù)(第2版)》：高等工科院校電子、信息類教材。

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