本书以应用最广泛的16位与32位微处理器为背景，重点介绍微型计算机系统及其接口的实现技术，以常用的PC系列为主线，详细介绍微机技术的基础内容，适当分析、介绍微机技术的最新发展，对微处理器芯片、汇编语言也有涉及。

本书内容丰富，结构合理，重点突出，实用性强，循序渐进，条理清晰，语言流畅；便于教学和自学；既可以作为全国普通高等学校计算机专业的通用教材，也可以作为成人高等教育的培训教材，还可供广大科技人员自学参考。

课件下载如有问题，请与010-62770175-4608或4409联系

编审委员会

主任： 蒋宗礼

副主任： 李仲麟何炎祥

委员： （排名不分先后）

王向东宁洪朱庆生吴功宜吴跃

张虹张钢张为群余雪丽陈志国

武波孟祥旭孟小峰胡金初姚放吾

原福永黄刘生廖明宏薛永生

秘书长： 王听讲出版说明〖HT26.《方正细等线简体》]在我国高等教育逐步实现大众化后，越来越多的高等学校将会面向国民经济发展的第一线，为行业、企业培养各级各类高级应用型专门人才。为此，教育部已经启动了“高等学校教学质量和教学改革工程”，强调要以信息技术为手段，深化教学改革和人才培养模式改革。如何根据社会的实际需要，根据各行各业的具体人才需求，培养具有特色显著的人才，是我们共同面临的重大问题。具体地说，培养具有一定专业特色的和特定能力强的计算机专业应用型人才则是计算机教育要解决的问题。

为了适应21世纪人才培养的需要，培养具有特色的计算机人才，急需一批适合各种人才培养特点的计算机专业教材。目前，一些高校在计算机专业教学和教材改革方面已经做了大量工作，许多教师在计算机专业教学和科研方面已经积累了许多宝贵经验。将他们的教研成果转化为教材的形式，向全国其他学校推广，对于深化我国高等学校的教学改革是一件十分有意义的事。

清华大学出版社在经过大量调查研究的基础上，决定组织出版一套“普通高校本科计算机专业特色教材精选”。本套教材是针对当前高等教育改革的新形势，以社会对人才的需求为导向，主要以培养应用型计算机人才为目标，立足课程改革和教材创新，广泛吸纳全国各地的高等院校计算机优秀教师参与编写，从中精选出版确实反映计算机专业教学方向的特色教材，供普通高等院校计算机专业学生使用。

本套教材具有以下特点：

1 编写目的明确

本套教材是在深入研究各地各学校办学特色的基础上，面向普通高校的计算机专业学生编写的。学生通过本套教材，主要学习计算机科学与技术专业的基本理论和基本知识，接受利用计算机解决实际问题的基本训练，培养研究和开发计算机系统，特别是应用系统的基本能力。

2 理论知识与实践训练相结合

根据计算学科的三个学科形态及其关系，本套教材力求突出学科的理论与实践紧密结合的特征，结合实例讲解理论，使理论来源于实践，又进一步指导实践。学生通过实践深化对理论的理解，更重要的是使学生学会理论方法的实际运用。在编写教材时突出实用性，并做到通俗易懂，易教易学，使学生不仅知其然，知其所以然，还要会其如何然。

3 注意培养学生的动手能力

每种教材都增加了能力训练部分的内容，学生通过学习和练习，能比较熟练地应用计算机知识解决实际问题。既注重培养学生分析问题的能力，也注重培养学生解决问题的能力，以适应新经济时代对人才的需要，满足就业要求。

4 注重教材的立体化配套

大多数教材都将陆续配套教师用课件、习题及其解答提示，学生上机实验指导等辅助教学资源，有些教材还提供能用于网上下载的文件，以方便教学。

[][]微型计算机系统与接口[][]出版说明[][]由于各地区各学校的培养目标、教学要求和办学特色均有所不同，所以对特色教学的理解也不尽一致，我们恳切希望大家在使用本套教材的过程中，及时地给我们提出批评和改进意见，以便我们做好教材的修订改版工作，使其日趋完善。

我们相信经过大家的共同努力，这套教材一定能成为特色鲜明、质量上乘的优秀教材。同时，我们也希望通过本套教材的编写出版，为“高等学校教学质量和教学改革工程”作出贡献。

清华大学出版社〖HT26.《方正细等线简体》]微型机系统与接口是高等院校计算机专业的一门主要的专业必修课，也是《中国计算机科学与技术学科教程2002》中重点描述的核心课程之一。

本书以应用最广泛的16位与32位微处理器为背景，重点介绍流行的微型计算机系统的实现技术，以常用的PC系列为主线，详细介绍微机技术的基础内容，适当分析、介绍微机技术的新发展，并涵盖微处理器芯片、汇编。主要内容如下所示。

 现代微处理器技术概述：CISC与RISC芯片；80x86系列芯片；Pentium系列芯片；Itanium和64位微处理器。

 汇编语言程序设计：指令系统；汇编语言程序设计方法。

 内存技术：内存芯片和内存条；系统内存接口技术；高速缓存（cache）技术；显存技术。

 输入输出（I/O）技术：I/O基础（信息、数据、控制、状态、传输），信息缓冲与锁存，程序控制I/O与DMA；总线技术(总线协议，总线负载和总线仲裁)；程序控制I/O（查询传送技术）；中断技术（中断结构，向量中断，优先级中断，中断驱动I/O）。

 可编程I/O接口芯片和芯片组技术，常用可编程接口芯片及其应用；芯片组技术。

 实用接口技术：主板技术；IDE接口和SCSI接口；USB与IEEE 1394；AGP与显卡；多媒体接口技术；即插即用；BIOS——软硬件的沟通。

本教材具有以下主要特色：

（1） 教材内容除吸收与提炼了近年来国内外高校同类教材（主要包括作者近年出版的教材）精华内容之外，大量收集与加工了来自网上、流行杂志和计算机市场指南的最新信息，突破了传统计算机教材内容与计算机流行技术之间的隔离，及时更新与充实最新技术要点，充分体现了教材的现代化改革方向。

（2） 保持了“以16位机为基础、追踪32位与64位主流系列高性能微机的技术发展方向”这一基本特色，并抓住计算机硬件关键技术发展的主线，使教材做到整体优化，基础扎实、过渡简捷、更新迅速。这样，从根本上保证了教材内容的先进性和可用性。

（3） 加强了理论与实际的联系，特别注重了对学生及时、准确地把握计算机新技术与新信息综合能力和实践能力的培养。

（4） 在跟踪最新计算机硬件技术、整体结构的同时，本书特别注重保持优秀的教学法和精细的文字加工。因此，本书有很好的可读性。

[][]微型计算机系统与接口[][]出版说明[][]全书共分8章。第1章为微型机系统的基础知识，其中汇集了计算机技术发展的最新信息。第2章为现代微处理器技术概述，在解析16位8086/8088微处理器的基础上，简要介绍了Intel系列从32位80386到64位Itanium(安腾)现代微处理器的关键技术，并综合描述了80x86至Pentium系列微处理器的程序设计模型及其体系结构。第3章与第4章分别介绍了微处理器的指令系统以及汇编语言程序设计基本方法。第5章简要给出了微处理器的硬件特性及微机系统组成原理。第6章详细介绍了存储器及其接口，包括32位和64位接口以及流行的存储器实用技术。第7章为输入输出接口与中断技术，第8章为常用外设接口芯片及应用，并介绍了几种常用的新型接口技术。

本书由李继灿教授负责策划、主编与编著。参与本书部分文字加工的有郭麦成、沈疆海、张红民、傅世海等。参与本书习题与部分参考答案编写加工的有孔笋、董元千、徐荣华、万建业等。李爱与孔笋分别对全书正文与习题进行了认真细致的审校。此外，与本主教材配套的还有辅教材《教学指导书及习题详解》以及辅教材的配书光盘（试题库）。这套立体教材是作者多年来进行“计算机硬件教学与教材同步改革”的又一最新成果。这一改革一直得到北京大学两位博导李晓明教授与王克义教授以及北京航空航天大学硕导于守谦教授等人的关心与支持。在此，作者谨表示真诚的感谢。

由于计算机技术发展非常迅速，加之时间和编者水平有限，虽尽心尽力，仍难免存在一些不足与疏漏之处，欢迎高校师生以及广大读者提出宝贵意见和建议，以便我们能不断地更新教材，更好地为广大师生服务。

李继灿

第1章微型机系统的基础知识1

1.1微型机概述2

1.1.1微型机的发展简史2

1.1.2微型机的分类5

1.2微型机系统的组成6

1.2.1硬件系统6

1.2.2软件系统6

1.3微机硬件系统结构基础7

1.4微处理器模型的组成9

1.4.1运算器9

1.4.2控制器9

1.4.3内部寄存器10

1.5存储器概述11

1.5.1基本概念11

1.5.2存储器组成12

1.5.3读写操作过程12

1.6微机的工作原理与程序执行过程13

1.6.1微机的工作原理13

1.6.2程序执行过程14

1.7微机中的几个主要性能指标20

1.7.1主板的结构与性能20

1.7.2微处理器的性能指标20

1.7.3总线的性能指标22

1.8微型机系统的配置23

1.8.1硬件系统配置的实用原则23

1.8.2硬件系统配件的选择24

1.9计算机的运算基础31[][]微型计算机系统与接口[][][][]1.9.1数制转换综合表示法31

1.9.2二进制编码（代码）32

1.9.3带符号数的表示法36

习题142

第2章现代微处理器技术概述45

2.18086/8088微处理器简介45

2.1.18086/8088 CPU的内部组成结构45

2.1.28086/8088的寄存器结构48

2.1.3总线周期的概念51

2.28086/8088 CPU的存储器52

2.2.1存储器的组织52

2.2.2存储器的分段54

2.2.3物理地址和逻辑地址55

2.2.4堆栈55

2.3CISC与RISC技术56

2.3.1CISC56

2.3.2RISC57

2.480x86至Pentium系列微处理器技术概述59

2.4.180286微处理器59

2.4.280386微处理器59

2.4.380486微处理器61

2.4.4Pentium微处理器63

2.4.5PentiumⅡ微处理器65

2.4.6PentiumⅢ微处理器66

2.4.7Pentium 4微处理器66

2.4.8新一代微处理器——Ｉｔａｎｉｕｍ69

2.580x86至Pentium系列微处理器的程序设计模型70

2.5.1通用寄存器（或多功能寄存器）71

2.5.2专用寄存器73

2.6实模式存储器寻址75

2.6.1段和偏移76

2.6.2默认段寄存器和偏移寄存器77

2.6.3“段加偏移”寻址机制允许重定位78

2.7保护模式存储器寻址79

2.7.1选择子和描述符79

2.7.2程序不可见寄存器82

2.8内存分页85

2.8.1分页寄存器85

2.8.2页和页表87

习题287

第3章微处理器的指令系统91

3.18086/8088的寻址方式91

3.1.1数据寻址方式91

3.1.2程序存储器寻址方式98

3.1.3堆栈存储器寻址方式99

3.1.4其他寻址方式99

3.28086/8088指令系统的分类100

3.3数据传送类指令101

3.3.1通用数据传送指令101

3.3.2目标地址传送指令105

3.3.3标志位传送指令107

3.3.4I/O数据传送指令108

3.4算术运算类指令110

3.4.1加法指令110

3.4.2减法指令112

3.4.3乘法指令115

3.4.4除法指令117

3.4.5十进制调整指令118

3.5逻辑运算和移位循环类指令121

3.5.1逻辑运算指令121

3.5.2移位指令与循环移位指令122

3.6串操作类指令123

3.6.1MOVS目标串，源串123

3.6.2CMPS目标串，源串124

3.6.3SCAS目标串125

3.6.4LODS源串126

3.6.5STOS目标串126

3.7程序控制类指令127

3.7.1无条件转移指令127

3.7.2条件转移指令131

3.7.3循环控制指令133

3.7.4中断控制指令134

3.8处理器控制类指令135

3.8.1对标志位操作指令135

3.8.2同步控制指令136

3.8.3其他控制指令137

习题3137

第4章汇编语言程序设计143

4.1汇编语言概述143

4.28086/8088汇编源程序144

4.2.18086/8088汇编源程序实例144

4.2.28086/8088汇编语言语句的类型及格式145

4.38086/8088汇编语言的数据项及表达式146

4.3.1常量146

4.3.2变量147

4.3.3标号147

4.3.4表达式和运算符148

4.48086/8088汇编语言的伪指令151

4.4.1数据定义伪指令151

4.4.2符号定义伪指令154

4.4.3段定义伪指令155

4.4.4过程定义伪指令158

4.58086/8088汇编语言程序设计基本方法158

4.5.1顺序结构程序158

4.5.2分支结构程序161

4.5.3循环结构程序163

4.5.4DOS及BIOS中断调用165

习题4175

第5章微处理器的硬件特性及微机系统组成原理181

5.18086/8088微处理器的引脚信号与功能181

5.1.1地址/数据总线AD15~AD0181

5.1.2地址/状态总线A19/S6~A16/S3181

5.1.3控制总线182

5.1.4电源线VCC和地线GND184

5.1.5其他控制线（24~31引脚）184

5.2时钟发生器（8284A）184

5.3总线缓冲及锁存185

5.3.1多路分离总线185

5.3.2缓冲系统186

5.48086/8088系统的两种工作模式186

5.4.1最小模式操作186

5.4.2最大模式操作188

5.5总线时序191

5.5.1基本的总线操作191

5.5.2一般的时序操作192

5.5.3微处理器与存储器接口的时序配合192

5.68086/8088的多处理器系统195

5.7IBM PC系统组成原理197

5.7.1IBM PC系统的硬件结构197

5.7.2IBM PC/XT主机板结构199

5.7.3IBM PC/XT机的内存分配200

5.7.4IBM PC/XT机的I/O接口电路202

5.7.5PC总线202

5.880386微机系统组成原理203

5.9Pentium4微机系统组成原理204

5.9.1Pentium 4主板芯片组205

5.9.2Pentium 4系统的体系结构206

5.9.3Pentium 4系统中的PCI局部总线207

习题5208

第6章存储器及其接口211

6.1存储器的分类与组成211

6.1.1半导体存储器的分类212

6.1.2半导体存储器的组成213

6.2随机存取存储器（RAM）215

6.2.1静态随机存取存储器(SRAM)215

6.2.2动态随机存取存储器(DRAM)218

6.3只读存储器（ROM）222

6.3.1只读存储器存储信息的原理和组成222

6.3.2只读存储器的分类223

6.3.3EPROM芯片实例——Intel 2716224

6.4存储器的连接226

6.4.1存储器芯片的扩充技术226

6.4.2存储器与CPU的连接228

6.4.3存储器与CPU连接应注意的一些问题231

6.5几种新型的半导体存储器232

6.6磁表面存储器234

6.6.1磁盘存储器234

6.6.2硬盘存储器235

6.7光盘存储器240

6.7.1概述240

6.7.2光盘存储器的写读原理、特点及其应用技术240

习题6243

第7章输入输出接口与中断技术245

7.1输入输出接口概述245

7.1.1CPU与外设间的连接245

7.1.2接口电路的基本结构246

7.2CPU与外设之间数据传送的方式247

7.2.1程序传送247

7.2.2中断传送252

7.2.3直接存储器存取（DMA）传送253

7.3中断技术254

7.3.1中断概述254

7.3.2单个中断源的中断255

7.3.3向量中断258

7.3.4中断优先权258

7.48086/8088的中断系统和中断处理259

7.4.18086/8088的中断系统259

7.4.28086/8088的中断处理过程263

7.4.3中断向量表266

7.4.4可屏蔽中断的过程266

7.4.5中断响应时序268

7.4.6中断服务子程序设计269

7.5可编程中断控制器8259A271

7.5.18259A的引脚与功能结构271

7.5.28259A内部结构框图和中断工作过程272

7.5.38259Ａ的控制字格式275

7.5.48259A应用举例281

习题7283

第8章常见外设接口及应用285

8.1接口的分类及功能285

8.1.1接口的分类285

8.1.2接口的功能286

8.2可编程计数器/定时器82535286

8.2.182535的引脚与功能结构287

8.2.282535的内部结构和寻址方式287

8.2.382535的6种工作方式及时序关系288

8.2.482535应用举例292

8.3可编程并行通信接口芯片8255A294

8.3.18255A芯片引脚定义与功能294

8.3.28255A寻址方式297

8.3.38255A的控制字297

8.3.48255A的工作方式299

8.3.5时序关系308

8.3.68255A的应用举例309

8.4PC的串行接口311

8.4.1串行通信基础311

8.4.2可编程串行异步通信接口8250316

8.5数/模（D/A）与模/数（A/D）转换接口芯片326

8.5.1DAC 0832数/模转换器327

8.5.2ADC 0809模/数转换器331

8.6新型通用I/O接口及其标准338

8.6.1AGP338

8.6.2IDE接口标准340

8.6.3SCSI接口标准342

8.6.4USB345

8.6.5IEEE 1394347

习题8349

附录355

附录A8086/8088 指令系统简表355

附录BDEBUG的主要命令及使用359

附录C部分习题参考答案362

附录D致教师、学生与读者的信372

参考文献373