本书以国内外广泛使用的16/32位微处理器及其系统为背景，以Intel 8086/8088 16位机为基础，追踪Intel主流系列高性能微机的技术发展方向，全面、系统、深入地介绍了微机系统与运算基础知识，8086/8088微处理器及其指令系统，80286、80386、80486与Pentium系列微处理器的结构特点及其技术精髓，汇编语言程序设计，微机的存储器，输入/输出与中断，可编程芯片及通用I/O接口（USB、SCSI与IEEE 1394等），现代主流微型计算机硬件技术的发展方向，重点介绍Pentium 4系列以后的微处理器及其系统的一些最新技术。

本书不仅适用于从事微型计算机硬件教学与科研工作的需要，而且，对深化计算机硬件教学与教材的同步改革也进行了深入研究与积极探索。 

本书内容先进、结构新颖、资料翔实、深入浅出、文笔流畅，便于教学与自学。它既可以作为高等院校各专业微型计算机硬件的通用教材和成人高等教育的培训教材、自学读本，也可供广大科技工作者参考使用。

新编16/32位微型计算机原理及应用(第4版)自从1994年7月由清华大学出版社首次出版由本人主编的《新编8/16/32位微型计算机原理及应用》以来，在1997年7月、2001年7月和2004年1月又先后由清华大学出版社出版了3个版本的《新编16/32位微型计算机原理及应用》。这一套不断动态更新的教材，反映了计算机硬件教学与教材同步改革的方向与最新成果。

早在1992年前后，作者从研究和预测当时全球4大流行微处理器系列的现状及其发展趋势后，就决定选择了一个覆盖面宽、可选性好、相对稳定的教材结构模式。因此，在1994年出版的《新编8/16/32位微型计算机原理及应用》教材中，就充分体现了这一主要特点：突出自1971年到1994年期间5代最流行的微处理器及其系统发展的主线；奠定较为坚实的8位与16位以及32位微型计算机的基础知识；抓住了主流系列先进技术的发展方向。其中，包括从80186到最新微处理器Pentium的发展，80286虚地址保护方式、80386的段页式管理、80486对80386的增强点以及Pentium的体系结构特点。

在1997年7月推出的《新编16/32位微型计算机原理及应用》教材，增加了32位微处理器及其系统的最新技术，其中，包括80286在保护方式下访问LDT的寻址过程实例这一教学难点；Pentium的体系结构；Intel 80386与80486微处理器及其多任务与多用户系统；当时最流行的386与486微机主板、主要配件、典型系统实例以及组装微机系统等实用技术；286/386/486的指令系统及汇编语言编程，其中，还包括了对高级程序员有参考价值的高版本MASM应用实例以及微机的接口技术等。

2001年7月和2004年1月，先后推出了配有《微型计算机原理CAI》多媒体教学光盘的《新编16/32位微型计算机原理及应用》（第2版）教材，以及配有《电子教案与汇编工具软件》多媒体教学光盘的《新编16/32位微型计算机原理及应用》（第3版）教材。这两版教材保留了前期教材的优化结构和写作风格，并以其先进的内容和立体教材的丰富资源以及少而精的描述方式，受到了高校师生和广大读者的欢迎，教材的使用面逐步扩大。

整个这一套《新编微型计算机原理及应用》系列教材，先后共印刷19次，累计发行总量达10万册。

随着全国高等院校计算机基础课程改革的深入发展，对计算机硬件教材的质量提出了更高的要求： 既要能跟踪计算机硬件最新技术的发展，又要便于高校计算机硬件教学的师生们好教好学，还要使教材真正做到少而精，使其篇幅控制在50余万字的适中范围。为此，对《新编16/32位微型计算机原理及应用》（第3版）教材又一次进行了更全面、更精细的修订与更新，推出了《新编16/32位微型计算机原理及应用》（第4版）教材。本教材在同步跟踪最具代表性的计算机硬件技术发展方向方面，充分体现了先进性、实用性与易学性有机结合的特点，并通过对过渡性80x86与Pentium 4微处理器内部复杂结构及其功能图文描述的规范化创新性处理，使本教材真正做到了在有限篇幅下仍能反映硬件新技术方面继续保持领先的重要特色。特别是在本教材中首次介绍了Pentium 4系列以后的微处理器及其系统的一些最新技术，使本教材能够在今后5年或更长一段时间里满足计算机硬件教学的基本要求。

新编16/32位微型计算机原理及应用(第4版)全书共分8章。第1章为微机系统导论，首先从总体上说明微机系统组成，重点讨论典型的单总线微机硬件系统结构，微处理器与存储器组织及其读、写操作过程；通过具体例子说明微机的运行机理与工作过程。第2章介绍了微型计算机的运算基础。第3章为微处理器及其系统，着重介绍Intel 8086/8088微处理器及其指令系统；同时也简要介绍了80286、80386、80486与Pentium系列微处理器的结构特点及其技术精髓。第4章介绍8086/8088汇编语言程序设计的基本方法。第5章为微机的存储器，除详细介绍半导体存储器以外，还简要介绍了硬盘存储器、光盘存储器以及内存条技术的发展。第6章为输入/输出与中断，在介绍输入/输出接口基本概念、CPU与外设数据传送方式的基础上，重点研究中断传送方式及相关的技术，特别是对8086/8088的中断系统及其中断处理的全部过程给予了十分精细而规范的描述。第7章为可编程芯片及通用I/O接口，在介绍Intel系列的典型接口芯片及其应用技术的基础上，简要介绍了USB、SCSI与IEEE 1394等几种新型通用I/O接口标准。最后的第8章为现代主流微型计算机硬件技术的发展，除简要介绍最具代表性的计算机硬件的技术发展方向外，还重点介绍Pentium 4系列以后的微处理器及其系统与通用I/O接口的一些最新技术。

本书由李继灿教授策划并任主编，负责全书的大纲拟定、编著与统稿。参与本书部分文字加工的还有郭麦成、沈疆海、张红民。本书配有由李继灿教授主编的教学指导书与习题详解。参与本书习题与部分参考答案编写加工的有沈疆海、吴俊、孔笋、董元千、徐荣华、万建业等。李爱珺参编了第8章，并对本书进行了全面、认真、细致的编校。在此，作者谨对所有的参编者表示衷心的感谢。

同时，作者对于曾参加过本系列教材前几版教材编著与主审工作，并做出了重要贡献的教授们也表示深深的谢意。他们是大连海事大学朱绍庐教授与傅光永教授、华中科技大学谢瑞和教授、武汉理工大学徐东平教授、北京工业大学薛宗祥教授、北京大学李晓明教授、长江大学李华贵教授等。

此外，在本系列教材编著与修订工作中，还得到了北京大学信息科学技术学院王克义教授、北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院电工电子中心于守谦教授以及清华大学周祖成教授等人的大力支持。在此，作者一并表示感谢。

由于水平有限，书中难免会存在不足与疏漏之处，恳请使用本书的高校师生和广大读者提出宝贵的意见和建议，以便今后再版时予以补充和修正。

 李继灿2008年2月

第1章 微机系统导论1

1.1 微机系统组成1

1.1.1 几个基本概念1

1.1.2 微型计算机系统的组成3

1.2 微机硬件系统结构6

1.3 微处理器组成7

1.3.1 运算器8

1.3.2 控制器8

1.3.3 内部寄存器8

1.4 存储器概述9

1.4.1 基本概念9

1.4.2 存储器组成10

1.4.3 读/写操作过程10

1.5 微机工作过程11

习题117

第2章 微机运算基础19

2.1 进位记数制19

2.1.1 十进制数19

2.1.2 二进制数20

2.1.3 八进制数20

2.1.4 十六进制数20

2.2 各种进位数制之间的转换21

2.2.1 非十进制数转换为十进制数22

2.2.2 十进制数转换为非十进制数22

2.2.3 八进制数与二进制数之间的转换23

2.2.4 十六进制数与二进制数之间的转换24

2.3 二进制编码25

2.3.1 二进制编码的十进制25

2.3.2 字母与字符的编码26

2.4 二进制数的运算27

2.4.1 二进制数的算术运算28

2.4.2 二进制数的逻辑运算31

2.5 数的定点与浮点表示32

2.5.1 定点表示32

2.5.2 浮点表示33

2.6 带符号数的表示法34

2.6.1 机器数与真值34

2.6.2 机器数的种类和表示方法34

2.6.3 补码的加减法运算37

2.6.4 溢出及其判断方法39

习题240

新编16/32位微型计算机原理及应用(第4版)第3章 微处理器及其系统42

3.1 8086/8088微处理器42

3.1.1 8086/8088 CPU的内部结构42

3.1.2 8086/8088的寄存器结构44

3.1.3 总线周期47

3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能48

3.2 8086/8088系统的最小/最大工作方式51

3.2.1 最小方式51

3.2.2 最大方式53

3.3 8086/8088的存储器55

3.3.1 存储器组织55

3.3.2 存储器的分段57

3.3.3 实际地址和逻辑地址58

3.3.4 堆栈59

3.3.5 “段加偏移”寻址机制允许重定位59

3.4 8086/8088的指令系统60

3.4.1 指令系统的特点及指令基本格式60

3.4.2 寻址方式61

3.4.3 指令的分类65

3.5 80x86微处理器101

3.5.1 80286微处理器101

3.5.2 80386微处理器103

3.5.3 80486微处理器110

3.6 Pentium微处理器111

3.6.1 Pentium的体系结构111

3.6.2 Pentium体系结构的技术特点113

3.7 Pentium系列及相关技术的发展114

3.7.1 PentiumII微处理器115

3.7.2 Pentium III微处理器115

3.7.3 Pentium 4微处理器116

习题3117

第4章 汇编语言程序设计124

4.1 程序设计语言概述124

4.1.1 机器语言124

4.1.2 汇编语言124

4.1.3 高级语言125

4.2 8086/8088汇编语言的基本语法126

4.2.1 8086/8088汇编源程序实例126

4.2.2 8086/8088汇编语言语句127

4.3 8086/8088汇编语言程序设计基本方法146

4.3.1 顺序结构程序146

4.3.2 分支结构程序149

4.3.3 循环结构程序149

4.3.4 DOS及BIOS中断调用152

习题 4163

第5章 微机的存储器166

5.1 存储器的分类与组成166

5.1.1 半导体存储器的分类167

5.1.2 半导体存储器的组成167

5.2 随机存取存储器169

5.2.1 静态随机存取存储器169

5.2.2 动态随机存取存储器173

5.3 只读存储器175

5.3.1 只读存储器存储信息的原理和组成175

5.3.2 只读存储器的分类176

5.3.3 EPROM/E2PROM常用芯片举例177

5.4 存储器的连接180

5.4.1 存储器芯片的扩充180

5.4.2 存储器与CPU的连接182

5.4.3 存储器与CPU连接应注意的一些问题185

5.5 内存条技术的发展186

5.6 硬盘存储器190

5.6.1 硬盘的组成190

5.6.2 硬盘的分类191

5.6.3 硬盘的几个主要参数192

5.7 光盘驱动器193

5.7.1 光盘驱动器的分类193

5.7.2 写入、读取和复写速度194

5.7.3 DVD光盘的类型195

5.8 存储器系统的分层结构196

习题5197

第6章 输入/输出与中断200

6.1 输入/输出接口概述200

6.1.1 CPU与外设间的连接200

6.1.2 接口电路的基本结构201

6.2 CPU与外设之间数据传送的方式202

6.2.1 程序传送202

6.2.2 中断传送208

6.2.3 直接存储器存取传送208

6.3 中断技术210

6.3.1 中断概述210

6.3.2 单个中断源的中断211

6.3.3 向量中断214

6.3.4 中断优先权214

6.4 8086/8088的中断系统和中断处理214

6.4.1 8086/8088的中断系统215

6.4.2 8086/8088 CPU的中断处理过程220

6.4.3 可屏蔽中断的过程221

6.4.4 中断响应时序223

6.4.5 中断服务子程序设计224

习题6225

第7章 可编程接口芯片及通用I/O接口227

7.1 接口的分类及功能227

7.1.1 接口的分类227

7.1.2 接口的功能228

7.2 可编程计数器/定时器8253-5228

7.2.1 8253-5的引脚与功能结构228

7.2.2 8253-5的内部结构和寻址方式229

7.2.3 8253-5的6种工作方式及时序关系230

7.2.4 8253应用举例233

7.3 可编程中断控制器8259A235

7.3.1 8259A的引脚与功能结构235

7.3.2 8259A内部结构框图和中断工作过程236

7.3.3 8259A的控制字格式239

7.3.4 8259A应用举例245

7.4 可编程并行通信接口芯片8255A246

7.4.1 8255A芯片引脚定义与功能246

7.4.2 8255A寻址方式248

7.4.3 8255A的3种工作方式249

7.4.4 时序关系253

7.4.5 8255A应用举例254

7.5 可编程串行异步通信接口芯片8250256

7.5.1 串行异步通信规程256

7.5.2 8250芯片引脚定义与功能257

7.5.3 8250芯片的内部结构和寻址方式259

7.5.4 8250内部控制状态寄存器的功能及其工作过程261

7.5.5 8250通信编程265

7.5.6 8250应用举例268

7.6 数/模与模/数转换接口芯片269

7.6.1 DAC 0832数/模转换器269

7.6.2 ADC 0809模/数转换器273

7.7 新型通用I/O接口280

7.7.1 磁盘接口的技术发展280

7.7.2 USB接口281

7.7.3 IEEE 1394接口282

习题7283

第8章 现代主流微型计算机硬件技术的发展286

8.1 现代先进的微处理器技术概述286

8.1.1 超线程技术286

8.1.2 64位技术287

8.1.3 双核心技术288

8.2 CPU的性能参数289

8.2.1 CPU的频率289

8.2.2 前端总线290

8.2.3 CPU的接口类型290

8.2.4 CPU核心与封装技术293

8.2.5 CPU的缓存298

8.2.6 CPU指令集298

8.3 主板301

8.3.1 主板结构302

8.3.2 主板芯片组303

8.3.3 主板设计中的一些技术特点306

8.3.4 主板的兼容性与做工309

8.4 显卡310

8.4.1 显卡的分类310

8.4.2 显示芯片GPU310

8.4.3 显卡的性能参数311

8.4.4 SLI和CrossFire双卡互连技术312

8.5 扩展总线应用技术312

习题8315

附录A 8086/8088的指令格式317

附录B 8086/8088指令系统表321

附录C 80286～Pentium系列微处理器的指令系统336

附录D 调试软件DEBUG及调试方法352