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第1章 数制和编码1

1.1 进位计数制1

1.1.1 进位计数制及其基数和权1

1.1.2 计算机中常用的几种进位计数制1

1.2 不同进位制数之间的转换4

1.2.1 二进制数转换为十进制数4

1.2.2 十进制数转换为二进制数4

1.2.3 任意两种进位制数之间的转换6

1.3 二进制数的算术运算和逻辑运算7

1.3.1 二进制数的算术运算7

1.3.2 二进制数的逻辑运算8

1.4 数在计算机中的表示方法10

1.4.1 机器数与真值10

1.4.2 三种常见的机器数形式10

1.4.3 数的定点表示与浮点表示15

1.4.4 二-十进制编码15

1.4.5 二进制信息的计量单位16

1.5 字符编码17

习题118

第2章 计算机的基本结构与工作过程20

2.1 计算机的基本结构20

2.1.1 冯·诺伊曼计算机基本结构20

2.1.2 计算机的基本组成框图及功能部件简介21

2.2 计算机的工作流程24

2.2.1 指令与程序24

2.2.2 计算机的基本工作流程25

2.3 计算机系统的组成27

2.3.1 硬件与软件27

2.3.2 计算机系统的基本组成28

2.4 微型计算机的产生和发展28

2.4.1 世界上第一个微处理器和微型计算机的诞生28

2.4.2 微型计算机的发展阶段29

2.5 微型计算机的分类及主要技术指标31

2.5.1 微型计算机的分类31

2.5.2 微型计算机的主要技术指标32

2.6 微型计算机的基本结构及系统组成33

2.6.1 微型计算机基本结构33

2.6.2 微型计算机的系统组成35

2.7 PC机操作系统35

习题237

第3章 微处理器的编程结构38

3.1 微处理器的工作模式38

3.1.1 实模式38

3.1.2 保护模式39

3.1.3 虚拟8086模式39

3.1.4 三种工作模式的转换39

3.2 微处理器的编程结构39

3.2.1 程序可见寄存器40

3.2.2 80x86/Pentium处理器的寄存器模型40

3.3 实模式下的存储器寻址44

3.3.1 实模式下的存储器地址空间44

3.3.2 存储器分段技术45

3.3.3 实模式下的存储器寻址46

3.3.4 堆栈50

3.4 实模式I/O地址空间51

习题352

第4章 寻址方式与指令系统53

4.1 寻址方式53

4.1.1 数据寻址方式53

4.1.2 转移地址寻址方式59

4.2 指令编码62

4.2.1 指令编码格式62

4.2.2 指令编码举例65

4.3 8086指令系统66

4.3.1 数据传送指令66

4.3.2 算术运算指令71

4.3.3 逻辑运算与移位指令82

4.3.4 串操作指令85

4.3.5 转移指令89

4.3.6 处理器控制指令96

4.4 80286～Pentium指令系统97

4.4.1 80286增强和扩充的指令97

4.4.2 80386增强和扩充的指令99

4.4.3 80486增强和扩充的指令102

4.4.4 Pentium增强和扩充的指令102

4.4.5 Pentium Pro增强和扩充的指令103

4.4.6 Pentium Ⅱ增强和扩充的指令103

习题4104

第5章 汇编语言的基本语法106

5.1 汇编语言的特点106

5.2 汇编语言程序结构和基本语法107

5.2.1 示例程序107

5.2.2 基本概念108

5.2.3 指令语句114

5.2.4 伪指令语句116

5.2.5 结构与记录123

5.2.6 宏指令125

5.2.7 简化段定义129

5.3 ROM BIOS中断调用和DOS系统功能调用130

5.3.1 ROM BIOS中断调用130

5.3.2 DOS系统功能调用131

5.4 汇编语言程序的上机过程131

5.4.1 .exe文件的上机过程131

5.4.2 .com文件及其上机过程139

习题5141

第6章 汇编语言程序设计及应用145

6.1 汇编语言程序设计的基本方法145

6.1.1 程序设计的基本步骤145

6.1.2 程序的基本结构形式145

6.1.3 子程序设计147

6.2 汇编语言的编程应用150

6.2.1 I/0与通信150

6.2.2 声音与时钟151

6.2.3 键盘I/0152

6.2.4 鼠标器编程154

6.2.5 图形显示157

6.2.6 文件操作161

6.3 Windows汇编语言程序设计简介165

6.3.1 Windows API函数165

6.3.2 动态链接库166

6.3.3 指令集选择166

6.3.4 工作模式选择166

6.3.5 函数的原型定义167

6.3.6 Windows应用程序的基本结构框架167

6.3.7 Win32汇编语言应用程序实例168

6.3.8 MASM 32汇编与连接命令169

6.4 高级汇编语言技术169

6.4.1 条件汇编169

6.4.2 库的使用170

6.4.3 汇编语言与高级语言的混合编程171

习题6176

第7章 微处理器的内部组成及外部功能特性177

7.1 微处理器的内部组成177

7.1.1 总线接口单元BIU177

7.1.2 指令Cache与数据Cache178

7.1.3 超标量流水线结构178

7.1.4 动态转移预测及转移目标缓冲器BTB179

7.1.5 指令预取器和预取缓冲器181

7.1.6 指令译码器181

7.1.7 执行单元EU182

7.1.8 浮点处理单元FPU182

7.1.9 控制单元CU182

7.2 微处理器的外部功能特性183

7.2.1 微处理器的外部引脚信号183

7.2.2 微处理器的总线时序188

习题7196

第8章 I/O接口197

8.1 I/O接口的基本概念197

8.1.1 I/0接口的基本功能197

8.1.2 I/0接口的基本结构198

8.1.3 I/O端口的编址方式199

8.1.4 I/0接口的地址分配200

8.1.5 I/O接口的地址译码及片选信号的产生201

8.1.6 I/0指令202

8.2 I/O控制方式202

8.2.1 程序控制方式202

8.2.2 中断控制方式204

8.2.3 DMA方式205

8.3 DMA接口技术206

8.3.1 DMA控制器的基本功能206

8.3.2 DMA控制器的一般结构206

8.3.3 DMA控制器的工作方式208

8.3.4 DMA工作过程209

8.4 可编程DMA控制器8237210

8.4.1 8237的结构210

8.4.2 8237的引脚212

8.4.3 8237的工作方式213

8.4.4 8237的寄存器及有关问题的说明215

8.4.5 特殊软件命令219

8.4.6 8237内部寄存器的寻址219

8.4.7 8237的工作周期与操作时序220

8.4.8 8237的页面寄存器222

8.4.9 8237的编程223

8.4.10 8237应用举例224

习题8228

第9章 中断系统230

9.1 基本概念230

9.1.1 中断230

9.1.2 中断响应和处理过程231

9.1.3 中断优先级和中断嵌套231

9.2 80x86实模式的中断系统233

9.2.1 中断的分类233

9.2.2 中断向量表234

9.2.3 外部中断236

9.2.4 内部中断238

9.2.5 中断响应和中断处理过程240

9.3 可编程中断控制器8259A243

9.3.1 8259A的引脚功能244

9.3.2 8259A的内部结构244

9.3.3 8259A的工作过程245

9.3.4 8259A的工作方式246

9.3.5 8259A的级联使用248

9.3.6 8259A的控制字及编程使用249

9.3.7 8259A应用举例254

9.4 中断服务程序设计255

9.4.1 中断服务程序的一般结构255

9.4.2 在中断向量表中置入中断向量256

9.4.3 中断服务程序设计258

习题9260

第10章 并行通信及其接口电路262

10.1 简单的并行接口电路262

10.1.1 锁存器74LS373262

10.1.2 缓冲器74LS244263

10.1.3 数据总线收发器74LS245264

10.1.4 应用举例265

10.2 可编程并行接口267

10.2.1 可编程并行接口的组成及其与CPU和外设的连接267

10.2.2 可编程并行接口的数据输入输出过程267

10.3 可编程并行通信接口8255A268

10.3.1 8255A的性能概要268

10.3.2 8255A芯片引脚分配及引脚信号说明268

10.3.3 8255A内部结构方块图270

10.3.4 8255A的控制字271

10.3.5 8255A的工作方式272

10.3.6 8255A的状态字278

10.3.7 8255A应用举例279

习题10285

第11章 串行通信及其接口电路287

11.1 串行通信287

11.1.1 串行通信的特点287

11.1.2 串行通信涉及的常用术语和基本概念288

11.2 串行通信接口标准293

11.2.1 RS-232C293

11.2.2 RS-449、RS-423A及RS-422A298

11.2.3 RS-485标准299

11.2.4 20mA电流环串行接口299

11.3 串行接口的基本结构与功能301

11.3.1 串行异步接口的基本结构与功能301

11.3.2 串行同步接口的基本结构与功能302

11.4 可编程串行通信接口片8251A303

11.4.1 USART303

11.4.2 8251A的基本的功能和工作原理304

11.4.3 8251A对外接口信号306

11.4.4 8251A的编程309

11.4.5 8251A应用举例313

习题11317

第12章 计数/定时技术318

12.1 概述318

12.2 可编程计数器/定时器8253318

12.2.1 8253的主要功能318

12.2.2 8253的结构框图319

12.2.3 8253的引脚321

12.2.4 8253的工作方式321

12.2.5 8253的初始化编程326

12.2.6 8253的读出操作330

12.3 8253的应用331

习题12335

第13章 存储器及其接口336

13.1 概述336

13.1.1 存储器的分类336

13.1.2 存储器的性能指标337

13.1.3 存储系统的层次结构337

13.1.4 内存储器的基本结构及其数据组织339

13.2 半导体存储器及其典型芯片341

13.2.1 可读写存储器RAM342

13.2.2 只读存储器ROM355

13.3 存储器接口技术364

13.3.1 存储器与CPU连接时应考虑的问题364

13.3.2 存储器接口中的片选控制365

13.3.3 存储器扩展368

13.3.4 存储器接口分析与设计举例370

13.3.5 16位、32位、64位存储器接口372

13.4 PC机的存储器374

13.4.1 内存条374

13.4.2 PC机的内存空间分布376

13.4.3 PC机内存类型及管理377

13.5 高速缓存（Cache）技术378

13.5.1 Cache基本原理378

13.5.2 Cache的组织方式380

13.5.3 Cache控制器82385381

13.5.4 Cache的更新方式及替换算法384

13.6 虚拟存储技术386

13.6.1 虚拟存储器的工作原理386

13.6.2 80x86微机系统中的虚拟存储技术388

习题13389

第14章 模拟接口392

14.1 模拟接口概述392

14.2 D/A转换器393

14.2.1 D/A转换器的工作原理393

14.2.2 D/A转换器的主要技术指标396

14.2.3 D/A转换器芯片397

14.2.4 D/A转换器芯片与微处理器的接口399

14.2.5 D/A转换器的应用400

14.3 A/D转换器401

14.3.1 基本概念401

14.3.2 A/D转换器的工作原理403

14.3.3 A/D转换器的主要技术指标404

14.3.4 A/D转换器芯片404

14.3.5 A/D转换器芯片与微处理器的接口406

习题14408

第15章 总线技术411

15.1 概述411

15.1.1 总线411

15.1.2 总线的分类411

15.1.3 总线标准413

15.1.4 总线仲裁413

15.2 PCI总线415

15.2.1 概述415

15.2.2 PCI总线的系统结构及特点415

15.2.3 PCI总线的引脚信号417

15.3 USB总线420

15.3.1 USB概述420

15.3.2 USB的结构421

15.3.3 USB协议简介422

15.4 高速总线接口IEEE1394426

15.5 高速图形端口AGP427

习题15429

第16章 80x86/Pentium保护模式的软件体系结构430

16.1 保护模式概述430

16.2 保护模式的主要数据结构431

16.2.1 段描述符431

16.2.2 描述符表431

16.2.3 段选择符432

16.3 保护模式的寄存器模型433

16.3.1 全局描述符表寄存器434

16.3.2 中断描述符表寄存器436

16.3.3 局部描述符表寄存器437

16.3.4 控制寄存器438

16.3.5 任务寄存器438

16.3.6 改变功能的寄存器439

16.4 保护模式的存储器管理和地址转换440

16.4.1 物理地址、线性地址与逻辑地址440

16.4.2 虚拟地址和虚拟地址空间441

16.4.3 虚拟地址空间的分段441

16.4.4 物理地址空间和虚实地址转换443

16.4.5 段式地址转换443

16.4.6 页式地址转换446

16.4.7 转换检测缓冲器TLB449

16.5 描述符的格式及功能定义450

16.5.1 非系统段描述符450

16.5.2 系统段描述符452

16.6 保护模式的系统控制指令集454

16.7 多任务和保护456

16.7.1 保护和特权级457

16.7.2 任务切换和任务状态段459

16.7.3 保护模式的中断和异常操作463

16.7.4 保护模式的I/0保护464

16.8 虚拟8086模式466

习题16467

第17章 高性能微处理器的先进技术及典型结构469

17.1 引言—计算需求永无止境469

17.2 高性能微处理器所采用的先进技术469

17.2.1 流水线中的“相关”及其处理技术469

17.2.2 指令级并行472

17.2.3 超标量技术473

17.2.4 超长指令字结构474

17.2.5 超级流水线技术474

17.2.6 RISC技术475

17.3 指令系统对多媒体应用的支持477

17.3.1 多媒体计算机的产生背景477

17.3.2 多媒体扩展指令集（MMX）477

17.3.3 SSE和SSE2技术483

17.4 高性能微处理器举例483

17.4.1 P6处理器核心结构483

17.4.2 64位处理器Alpha 21064485

17.4.3 Itanium处理器—IA-64架构的开放硬件平台487

17.5 多核处理器简介490

17.5.1 复杂单处理器结构所遇到的挑战490

17.5.2 多核处理器时代的到来490

17.5.3 多核处理器结构的主要特点491

17.6 现代PC机主板典型结构491

17.6.1 芯片组、桥芯片及接口插座492

17.6.2 PentiumPC主板结构493

17.6.3 PentiumIII-1GHz处理器典型主板布局494

习题17495

附录A 8086/8088指令系统497

附录B 8086/8088指令编码格式505

附录C DOS功能调用（INT21H）510

附录D BIOS中断调用515

附录E 调试程序DEBUG的使用519

部分习题参考答案524

参考文献543