1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材 大学计算机规划教材大学计算机规划教材 微机原理与接口技术微机原理与接口技术（第（第 3 版）版）彭彭 虎虎 周佩玲周佩玲 傅忠谦傅忠谦 编著编著 内 容 简 介 本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书介绍了信息在计算机中的存储形式、数制及相互转换、二进制数的算术和逻辑运算等基础知识；软件部分讲述了 8086 指令系统、部分伪指令和 DOS 功能调用及汇编语言程序设计和调试的全过程；硬件部分介绍了 8086 CPU 的内部特点、寄存器及相关概念、存储器的分类及层次结构、物理地址形成、译码电路等；讨论了诸多 I/O
2、 接口芯片的结构、编程及应用，在串行通信中还介绍了 USB 总线；讨论并举例说明了 A/D、D/A 芯片、微机接口及应用，本书还对 80286、80386 CPU 主要结构及其体系做了简要介绍。全书共分 12 章，每章附有习题，提供配套的电子课件。本书适合作为高等院校非电类理工科学生相关课程的教材，也可以作为相关技术人员或爱好者的参考书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 微机原理与接口技术/彭虎等编著.3 版.北京：电子工业出版社，2011.8 大学计算机规划教材 ISBN 978-7-121-13615-3.微 .彭 .微
3、型计算机-理论-高等学校-教材 微型计算机-接口技术-高等学校-教材 .TP36 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2011）第 094661 号 策划编辑：章海涛 责任编辑：章海涛 特约编辑：曹剑锋 印 刷：北京季蜂印刷有限公司 装 订：三河市鹏成印业有限公司 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871092 1/16 印张：20.25 字数：560 千字 印 次：2012 年 7 月第 2 次印刷 定 价：36.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）8
4、8254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。第 3 版前言 2010 年，教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。显然，强化培养学生的工程能力和创新能力的一个途径就是改革教材，把书本上的知识，特别是工程技术方面的教材内容与实际结合起来，把提出问题、分析问题、解决问题的方法带入到书本的讲解中，使学生在学习中领会其工程思想，把握其工
5、程特点，自觉地把所学知识高水平地应用到工作中。我们在总结 20 多年的微机教学经验基础上，于 2006 年出版了相关教材，对计算机的软硬件的充满工程色彩的描述和讲解是本书的主要特色。本书主要在中国科学技术大学非电子系及专业使用，原书写于 2006 年，第 2 版于 2008 年出版，3 年内印刷了 7 次，超过 3万册，显示了读者和有关教学部门对此书的重视和厚爱，同时本书被推荐为中国科学技术大学、合肥工业大学等多所高校的考研参考用书。为了使本教材更加符合“卓越工程师教育培养计划”要求，我们这次进行了修订。根据广大读者和从事微机教学同仁的意见，并参考笔者历年来的讲稿，这次修订对第 2版做了一定程
6、度的修改，修改内容包括：删去了一些不必要的内容；更正了原书中的一些错误；对书中一些概念作了进一步说明；增加了一些实例。具体来讲，在软件部分对一些重要指令在概念上、在编程使用上进一步进行了描述。为了提高读者的编程能力，本书增加了一些新的编程例子，并对程序尽量详细地给予了说明。在硬件方面，除了对接口概念和应用做了一些补充外，还增加了 USB 接口应用电路的介绍。针对本书的讲课安排，笔者建议总学时在 6080 学时，主要授课范围是第 110 章，各单位可以根据自己的教学安排对其内容进行有重点的讲授。第 11 章和第 12 章是微机原理知识的扩展，对非电类的学生不一定讲授。笔者从事微机教学已 20 多
7、年，虽积累了许多教学经验，但不敢说这本书能尽如人意，微机原理与接口课程的内容很庞杂，书中的不妥之处在所难免，今后我们会继续努力，完善这部教材。本书由彭虎、周佩玲、傅忠谦、林克明、于杰进行修订编写，彭虎负责全书的统稿。由于作者学识浅显，经验有限，书中难免会出现许多不足和遗漏，希望各位同行批评指正。本书为教学老师提供相关教学课件，可从网站 http:/ 下载。本书配套有学习指导书微机原理与接口技术学习指导（第 3 版），内容包括三部分：学习指导及考研指导、实验指导和课程设计。读者反馈：。作作 者者 中国科学技术大学信息技术学院中国科学技术大学信息技术学院 合肥工业大学医学工程学院合肥工业大学医学工
8、程学院 第 3 版前言 2010 年，教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。显然，强化培养学生的工程能力和创新能力的一个途径就是改革教材，把书本上的知识，特别是工程技术方面的教材内容与实际结合起来，把提出问题、分析问题、解决问题的方法带入到书本的讲解中，使学生在学习中领会其工程思想，把握其工程特点，自觉地把所学知识高水平地应用到工作中。我们在总结 20 多年的微机教学经验基础上，于
9、2006 年出版了相关教材，对计算机的软硬件的充满工程色彩的描述和讲解是本书的主要特色。本书主要在中国科学技术大学非电子系及专业使用，原书写于 2006 年，第 2 版于 2008 年出版，3 年内印刷了 7 次，超过 3万册，显示了读者和有关教学部门对此书的重视和厚爱。为了使本教材更加符合“卓越工程师教育培养计划”要求，我们这次进行了修订。根据广大读者和从事微机教学同仁的意见，并参考笔者历年来的讲稿，这次修订对第 2版做了一定程度的修改，修改内容包括：删去了一些不必要的内容；更正了原书中的一些错误；对书中一些概念作了进一步说明；增加了一些实例。具体来讲，在软件部分对一些重要指令在概念上、在编
10、程使用上进一步进行了描述。为了提高读者的编程能力，本书增加了一些新的编程例子，并对程序尽量详细地给予了说明。在硬件方面，除了对接口概念和应用做了一些补充外，还增加了 USB 接口应用电路的介绍。针对本书的讲课安排，笔者建议总学时在 6080 学时，主要授课范围是第 110 章，各单位可以根据自己的教学安排对其内容进行有重点的讲授。第 11 章和 12 章是微机原理知识的扩展，对非电类的学生不一定讲授。笔者从事微机教学已 20 多年，虽积累了许多教学经验，但不敢说这本教材能尽如人意，微机原理与接口内容很庞杂，书中的不妥之处在所难免，今后我们会继续努力，完善这部教材。本书由彭虎、周佩玲、傅忠谦、林
11、克明、于杰进行修订编写，彭虎负责全书的统稿。由于作者学识浅显，经验有限，书中难免会出现许多不足和遗漏，希望各位同行批评指正。本书为教学老师提供相关教学课件，可从网站 http:/ 下载。读者反馈：。作作 者者 中国科学技术大学信息技术学院中国科学技术大学信息技术学院 合肥工业大学医学工程学院合肥工业大学医学工程学院 第 2 版前言 计算机的诞生是人类科学史上的一件大事。半个多世纪以来，计算机得到了迅猛的发展，从小型机到巨型机，从台式机到便携式计算机，从每秒 5000 次的定点算术运算到每秒几十万亿次的浮点算术运算，科学家实现了计算机一代接一代的跨越性飞跃。现代计算机发展基本分为两个方向，一个是
12、巨型机，另一个是微型机或微机。前者一个主要特征就是高速性，后者则是在保证一定速度的前提下使机器微型化。微机的一个代表机型是个人计算机（PC）。现在的微机得到了极为广泛的应用，已经成为人们生活中的必不可少的一部分，人们用它上网来了解世界各地的信息，用它进行财务处理来管理公司和家庭开支，用它控制机电部件来实现过程操作的自动化对科研工作者而言，微机更是需要掌握的“第二语言”。20 多年来，我们分别给中国科学技术大学的电子类专业的学生，如电子科学与技术系，非电类专业的学生，如化学系、管理系、地球物理系、少年班等其他专业，讲授“微机原理与接口课程”，根据学生们的专业不同，讲授的内容和范围不同，因人施教，
13、受到了学生的普遍欢迎。不少非电类的学生把自己所学的知识用于他们的毕业设计，取得了很好的结果。有些学生在学习后，对微机原理与接口技术产生了浓厚的兴趣，在毕业考研究生时选择了电类专业。由于我们长期不断地对微机教学的改革和完善，本课程成为我校最受学生欢迎的课程之一。2006 年，微机原理与接口课程被评为安徽省精品课程。年，微机原理与接口课程被评为安徽省精品课程。为了总结我们多年来微机原理教学的经验，应电子工业出版社要求，我们对非电类的微机教学教案进行了系统的整理，于 2005 年出版了教材微机原理与接口技术（基于 16位机）。该教材已在全国不少高校推广使用，重印多次，销售 4 万多册。作为该教材的第
14、 2版，本书增加了本书增加了 80286 和和 80386 的内容的内容，主要包括如下几个方面：32 位机系统结构、保护模式下的内存管理、基本的存储器接口、高速缓存的数据更新、RISC 简介等。本书是我们多年微机教学的系统总结，并入选普通高等教育“十一五”国家级规划教普通高等教育“十一五”国家级规划教材材。它具有如下特点。（1）对硬件的独特叙述方式是本书的主要特色，对硬件的独特叙述方式是本书的主要特色，也是现有类似教材中所没有的特点。本书深入浅出地讲解了微机存储器接口、I/O 接口和中断原理等，难点部分讲解清晰，容易理解。本书在介绍存储器接口的章节中分析了 8086 CPU 对总线的读/写特点
15、以及相关接口电路信号线的物理意义，重点讨论了接口电路的一个关键点片选信号的产生；在此基础上，给出了关于 8086 存储器接口的详细设计实例。通过这些实例的学习，读者可以熟练掌握存储器接口和 I/O 接口的设计方法。CPU 中断原理的讲解是本课程讲授的一大难点。中断原理的讲解是本课程讲授的一大难点。本书在讲解这部分内容时，先举例让学生理解中断概念，并结合无条件数据传输和条件数据传输的特点，巧妙地从条件数据传输过渡到中断传输。有了这些概念后再深入讲解 CPU 中断系统，学生就比较容易接受了。可编程定时器计数器可编程定时器计数器 8253 也是课程讲解的一个难点。也是课程讲解的一个难点。8253 有
16、 6 种工作方式，有些方式之间差别不太大，学生们学习起来很是头疼。本书从一个家庭厨房的自动定时系统讲起，通过对其进行完善，逐一介绍了方式 0、方式 4 和方式 5，这样非常有利于保持学生思维的延续性，并使 8253 工作方式有一个更加清晰的比较，从而理解、记忆更加深刻。（2）教材的后两章是有关 80286 和 80386 的介绍。从我们的教学经验来看，32 位机体位机体系中的保护虚地址方式的概念和寻址过程是一个教学关键点，同时也是一个难点系中的保护虚地址方式的概念和寻址过程是一个教学关键点，同时也是一个难点。为了分散难点，我们首先简单介绍了 80286 体系，对 80286 体系中保护虚地址方式的概念进行了比较详细的讨论，然后介绍 80386 体系，并进一步讨论了 32 位机体系中更为复杂的保护虚地址方式的概念和寻址过程。我们认为，这样安排可以减轻学生的学习负担。（3）在传统的理论教学内容基础上，介绍最新的微机及其接口的新知识和新技术，如在传统的理论教学内容基础上，介绍最新的微机及其接口的新知识和新技术，如USB 接口、串行数模转换接口和模数转换接口等，接口、串行数模转换接口和模数转换
