本书是根据电气与电子信息类本科专业的共同要求组织编写的，共13章，分为原理篇和接口篇。 原理篇包括微型计算机基础、8088/8086 CPU及其指令系统、汇编语言程序设计、存储器技术、输入/输出技术、中断技术、总线技术等。指令系统和汇编语言部分均引入了与C语言的比较内容和DEBUG调试结果截图的比较，同时保证了比较内容的相对独立性。 接口篇以自动气象站设计为例，导入了8259A、8253、8255A、8251A等可编程接口芯片和A/D转换器。 本书内容深入浅出，通过案例导入、问题牵引、比较学习、点线面循序渐进等方式，实现了理论与应用的有机融合，使本书具有较强的可读性。     读者对象：本书适合作为高等学校电气与电子信息类各专业的教材或参考书，还可供从事微机系统设计与应用的工程技术人员阅读和参考。

前 言 一、关于微机原理与接口技术 “微机原理与接口技术”是高等学校电气与电子信息类专业的核心课程，强调学生在学习微型计算机基本原理的基础上建立软硬件结合的思维方法和培养解决实际问题的能力，侧重微机应用系统的设计。由于本课程各部分前后交叉、联系密切，不易自学，因此宜采用整体到局部再到整体，循序渐进、适当循环提高的知识组织体系和教学实践方法。 虽然微机技术的发展非常迅速，但是其基本体系结构、工作原理并没有改变，Intel x86系列CPU保持了向下兼容的特性，而 8088/8086 CPU是它们的基础。因此，在深入学习和掌握8088/8086 CPU基础上根据需要进一步学习和掌握现代微机的新技术是当前学习微机原理的合适方法。 从微机系统的组成来看，虽然存储器的容量迅速增大，外部设备越来越丰富，但是单元存储电路的工作过程、存储系统构建，以及相关接口的原理、方法均没有改变；CPU与外设进行信息传送的方式没有改变，代表微机重要技术之一的中断技术的工作原理和管理方式也没有改变。因此以8088/8086 CPU构成的微型计算机可以说是现代微机技术的浓缩。 随着集成电路集成度的迅速提高，现代微机主板上已经看不到定时/计数器8253（8254）、并行接口8255A、串行接口8250（8251）、中断控制器8259以及DMA控制器8237等可编程接口芯片和8286等中小规模集成电路，但是它们的基本功能仍然存在，仅仅只是集成到了更大规模的集成电路中去了，而且这些芯片在今天构成微机应用系统时仍然在使用。所以深入学习和掌握这些可编程芯片的基本原理和应用方法仍然是学习现代微机的基础，8088/8086 CPU微机系统不仅是学习这些芯片原理和应用的合适平台，也是学习微机原理与接口技术的合理切入点。 二、本书的结构与内容 本书共13章，分为原理篇和接口篇。 原理篇由第1～8章组成。第1章介绍了微机的发展、结构及特点。以一个模型微型计算机执行指令的过程为切入点，建立了对微型计算机工作原理的初步认识。第2章以8088/8086 CPU为实例，讨论了CPU的构成和当今CPU的特点，并以此为基础讨论了总线操作与时序的概念。第3章8088/8086 CPU的指令系统和第4章汇编语言程序设计两章均引入了与C语言的比较内容，实现了两种语言的互补学习；同时比较部分又有相对独立性，以满足仅进行80X86指令系统和汇编语言的学习需要。第5章存储系统，从存储器分类和单元存储电路入手，把存储原理和存储器与CPU的连接结合起来进行讨论，并引入了现代存储技术的基本内容。第6章输入/输出技术以接口、端口、输入/输出方式为主线，讨论了接口的功能、不同输入/输出方式的基本原理和特点。第7章中断技术，借中断式输入/输出的基础讨论了中断的概念和中断管理的方法，在此基础上阐明了8088/8086 CPU的中断系统。第8章总线技术，介绍了总线分类、功能、特点及常用的总线标准。本篇是学习接口篇的基础。 《接口篇》由第9~13章组成。本篇开始就以自动气象站的设计为例，导入了中断控制器8259A（第9章）、定时/计数器8253（第10章）、并行接口8255A（第11章）、串行接口8251（第12章）等可编程接口芯片和A/D转换器与D/A转换器（第13章）。每一章都讨论了各个可编程接口芯片的功能、结构、初始化方法和应用设计。第13章对A/D、D/A转换器的转换原理、接口方法进行了系统讨论。在分步学习与设计的基础上最后通过集成设计完成一个基本的自动气象站系统的设计工作。本篇在讨论各类常用接口芯片的基本功能和特点的基础上侧重应用。 三、本书特色 本书作者多年来一直致力于《微机原理与接口技术》课程的教学研究与改革，该课程获得了包括江苏省高校优秀课程和精品课程在内的多项教育教学成果奖，形成了鲜明的特色。 （1）案例导入和问题教学相融合，抓住微机课程特点，注重理论实际联系 微机系统运行时各个部件同时工作，内容前后交叉联系密切，不可分离，但是教学中必须分开讲解，这是微机教学的特点也是难点，本书通过案例（自动气象站）导入和问题牵引相融合来解决这一难题，采用整体到局部再到整体，循序渐进、适当循环提高的方法来组织内容。 本书引入的自动气象站案例，把8253、8255A、8251、8259等可编程接口芯片以及A/D转换器等全部合理导入；案例虽然具有一定的行业特色，由于在内容处理上合理回避了气象知识对学习的影响，使得任何人使用本书时只需关注微机原理和接口技术本身的内容。 （2）通过比较教学法，借C语言基础，促汇编语言学习 汇编语言和C语言思维方式不同、语言间既有区别又有联系，而大部分学习微机原理的学生都有良好的C语言基础，通过比较教学实现互补，既能促进汇编学习，又能深化对C语言的理解和找准C语言概念与汇编语言的异同，对嵌入式系统中常用的混合编程能力提高大有裨益。 同时，为了使没有C语言基础或不习惯采用与C语言比较教学的读者在使用本书时不受影响，教材在该部分内容的处理上，保证了与C语言比较内容的相对独立性，可以像没有C语言存在一样使用。 （3）巧借DEBUG调试结果辅助汇编学习，强化与实践的结合 在指令系统和汇编语言编程的讨论中巧妙借用DEBUG环境下的调试结果截图来说明指令的内涵、程序执行过程和DEBUG软件的使用，特别是对指令与标志位的关系和转移类指令目标地址与目标程序的关系的比较论述对问题的准确理解大有益处，同时也拉近了课堂教学与上机实习的距离。 （4）本书配套的课件注重用多媒体手段刻画抽象问题，提高教学效果 计算机既具体又抽象，机器看得见摸得着，但指令运行过程和内部原理很抽象，我们借助动画等多媒体技术着意对其刻画，如指令的读取、存储、执行和指令间的关联、时序以及输入输出过程等等。这有助于学习效率的提高。 本课程有很强的工程实践性，读者通过理论学习与以案例为主线的分层分级的实践动手训练，使其在分析问题和解决问题等方面受到系统科学的训练，以有效提高形式逻辑思维能力、理论联系实际能力、自主动手能力和创新能力。 （5）本书适用面宽 本书是根据电气与电子信息类本科各专业的共同要求组织编写的，既适合自动化、信息工程、电气工程、电子信息工程、通信工程、物联网工程等电气信息类专业，也适用于测控技术及仪器等其他相关专业作为教材或参考书，还可供从事微机系统设计与应用的工程技术书人员阅读和参考。计算机科学与技术专业选用本书时重点学习微机硬件原理和接口技术，注重强化软件和硬件的融合。 本书由张颖超教授等编著。河海大学叶彦斐编写第8、12、13章；南京信息工程大学张颖超编写第6、7、9、10章，陈逸菲编写第3、4章，杨春霞编写第2、11章，侯健敏编写第5章，周媛编写第1章。张颖超负责全书的统编定稿。 书中不足之处，敬请读者及时指正。衷心感谢所有阅读和关心本书的朋友！ 编著者

原 理 篇 第1章 微型计算机基础 （2） 1.1 微型计算机发展概述 （2） 1.1.1 微型计算机的发展 （2） 1.1.2 微型计算机的特点 （3） 1.2 微型计算机系统的组成、结构与工作过程 （4） 1.2.1 微型计算机系统的组成与结构 （4） 1.2.2 微机系统的工作过程 （6） 1.3 常用数制与编码表示方法 （9） 1.3.1 计算机中常用的数制 （9） 1.3.2 计算机中信息的编码表示 （11） 1.4 微型计算机中的数据表示方法 （12） 思考题与习题 第2章 8086/8088微处理器 （14） 2.1 8086/8088微处理器特点 （14） 2.2 8086/8088微处理器结构 （14） 2.2.1 8086/8088功能结构 （14） 2.2.2 8086/8088寄存器结构 （16） 2.2.3 8086/8088存储器寻址 （18） 2.2.4 8086/8088外部引脚 （19） 2.3 8086/8088 CPU工作模式和引脚 （22） 2.3.1 8086/8088最小工作模式 （22） 2.3.2 8088最大工作模式 （23） 2.4 8088的总线时序 （26） 2.4.1 最小工作模式典型时序 （27） 2.4.2 最大工作模式典型时序 （30） 2.5 微型计算机系统组成 （32） 2.6 高性能微机技术简介 （34） 2.6.1 流水线技术 （34） 2.6.2 RISC、SIMD简介 （35） 2.6.3 MMX、SSE、SSE2技术 （35） 思考题与习题 第3章 80X86微处理器指令系统 （37） 3.1 寻址方式 （37） 3.2 指令系统 （41） 3.2.1 数据传送指令 （41） 3.2.2 算术运算指令 （47） 3.2.3 逻辑运算指令 （52） 3.2.4 移位指令和循环移位指令 （54） 3.2.5 处理器控制指令 （56） 3.3 32位微处理器指令系统 （56） 3.3.1 32位微处理器寄存器结构 （56） 3.3.2 32位微处理器操作模式和指令特点 （56） 思考题与习题 第4章 汇编语言程序设计 （60） 4.1 汇编语言基础 （60） 4.1.1 汇编语言的语句组成 （60） 4.1.2 常数与表达式 （61） 4.1.3 标识符 （62） 4.1.4 定义数据 （62） 4.1.5 分析操作符与合成操作符 （64） 4.1.6 符号定义 （65） 4.2 顺序程序设计 （66） 4.2.1 最简单的汇编程序 （66） 4.2.2 包含多个段的汇编程序 （67） 4.3 分支程序设计 （69） 4.3.1 转移指令 （70） 4.3.2 分支程序举例 （74） 4.4 循环程序设计 （78） 4.4.1 循环程序的基本结构 （78） 4.4.2 循环指令 （79） 4.4.3 循环程序举例 （82） 4.5 DOS系统功能调用 （84） 4.6 子程序设计 （87） 4.6.1 调用与返回指令 （87） 4.6.2 过程定义 （90） 4.6.3 参数和结果传递的问题 （90） 4.6.4 子程序设计举例 （98） 4.7 字符串处理 （99） 4.7.1 字符串操作指令 （99） 4.7.2 重复指令前缀 （104） 4.7.3 程序举例 （105） 4.8 码转换程序设计 （106） 4.8.1 十六进制数到ASCII码的转换 （106） 4.8.2 二进制位串到ASCII串的转换 （108） 4.8.3 ASCII码到十六进制数的转换 （109） 思考题与习题 第5章 存储器技术 （113） 5.1 存储器概述 （113） 5.1.1 存储器分类 （113） 5.1.2 存储器性能指标 （114） 5.1.3 存储器系统结构 （115） 5.2 随机读写存储器 （117） 5.2.1 静态RAM （117） 5.2.2 动态RAM （119） 5.3 CPU与存储器的连接 （123） 5.3.1 存储器扩展 （123） 5.3.2 存储器译码 （125） 5.4 现代微机的存储体系 （127） 5.4.1 Cache-主存存储层次 （127） 5.4.2 主辅存存储层次 （130） 5.4.3 并行主存系统及新型RAM （131） 思考题与习题 第6章 输入/输出接口技术 （134） 6.1 I/O接口概述 （135） 6.2 I/O端口及其编址方法 （137） 6.3 输入/输出方式及其接口 （140） 6.3.1 程序控制传输方式 （140） 6.3.2 中断传输方式 （145） 6.3.3 DMA方式 （147） 6.3.5 4种I/O方式的比较 （151） 思考题与习题 第7章 中断技术 （153） 7.1 中断的基本概念及其应用 （153） 7.2 中断系统的功能和中断优先级 （154） 7.3 8086/8088的中断操作 （158） 7.4 中断响应过程与时序 （162） 7.4.1 硬件中断的响应过程和中断服务 （162） 7.4.2 软件中断的响应过程 （165） 思考题与习题 第8章 总线技术 （168） 8.1 总线概述 （168） 8.2 总线控制 （169） 8.2.1 总线仲裁 （170） 8.2.2 总线握手 （171） 8.3 常用总线标准 （173） 8.3.1 ISA总线 （173） 8.3.2 PCI总线 （175） 8.3.3 USB 总线 （178） 8.3.4 IEEE 1394总线 （182） 8.3.5 SCSI 总线 （182） 8.3.6 AGP 总线 （183） 思考题与习题 接 口 篇 第9章 中断控制器8259A （187） 9.1 8259A的主要功能及结构 （187） 9.2 8259A的工作过程 （190） 9.3 8259A的中断管理 （192） 9.4 8259A的编程 （197） 9.4.1 初始化命令字 （197） 9.4.2 初始化的程序流程 （199） 9.4.3 操作命令字 （200） 9.5 8259A的应用举例 （203） 思考题与习题 第10章 可编程定时/计数器 （207） 10.1 8253的引脚功能和编程结构 （208） 10.2 8253的编程 （210） 10.3 8253的工作方式 （213） 10.3.1 方式0 （213） 10.3.2 方式1 （214） 10.3.3 方式2 （216） 10.3.4 方式3 （217） 10.4.5 方式4 （219） 10.3.6 方式5 （220） 10.3.7 6种工作方式的比较 （222） 10.4 8253的综合应用举例—自动气象站瞬时风速和降雨量测量 （223） 10.5 8254芯片 （225） 思考题与习题 第11章 可编程并行接口芯片8255A （229） 11.1 并行接口概述 （229） 11.2 8255A概述 （230） 11.3 8255的工作过程分析 （233） 11.4 并行接口应用举例 （237） 11.4.1 8255作为打印机接口 （238） 11.4.2 8255在自动气象站中的应用—风向信息采集、键盘和显示接口 （239） 思考题与习题 第12章 串行通信与可编程接口芯片8251 （248） 12.1 串行通信基础 （248） 12.1.1 串行通信方式 （248） 12.1.2 数据传送方式 （250） 12.1.3 信号传输方式 （250） 12.1.4 串行接口标准 （251） 12.2 可编程串行接口芯片8251A （254） 12.2.1 8251A概述 （254） 12.2.2 8251A初始化编程 （257） 12.2.3 8251A应用举例 （260） 思考题与习题 第13章 A/D、D/A转换技术及其接口设计 （265） 13.1 （D/A）转换器及其与主机的接口 （266） 13.1.1 D/A转换器的基本组成 （266） 13.1.2 D/A转换原理 （267） 13.1.3 D/A转换器的的主要技术指标及选用要点 （269） 13.1.4 DAC0832 （271） 13.1.5 使用D/A转换器时应注意的几个问题 （273） 13.1.6 串行接口D/A转换器 （275） 13.1.7 D/A转换器应用举例—D/A转换器用于波形发生 （276） 13.2 模数转换器及其与主机的接口 （277） 13.2.1 A/D转换接口 （277） 13.2.2 A/D转换原理 （282） 13.2.3 借助计算机的软硬件资源实现A/D转换 （284） 13.2.4 A/D 转换器的主要技术指标、选择原则 （285） 13.2.5 模数（A/D）转换器ADC0809 （287） 13.2.6 12位A/D转换器AD574 （291） 13.2.8 自动气象站集成设计 （294） 思考题与习题 （295） 附录A DEBUG的使用及汇编程序的编写与调试 （296） A.1 查看CPU和内存，寻址方式验证 （296） A.2 编程、编译、连接、跟踪汇编程序 （299） 附录B ASCII编码表 （302） 附录C 8086指令集 （304） 附录D IBM PC中断号列表 （309） 附录E 常用DOS功能调用（INT 21H） （311） 附录F 常用BIOS功能调用 （314） 附录 G 基本逻辑门电路图形符号对照表 参考文献 （316）

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