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第1章　数据在计算机中的表示与运算方法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　计算机中几种常用的进位计数制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7

1.3　二进制数的算术运算和逻辑运算8

1.3.1　二进制数的算术运算8

1.3.2　二进制数的逻辑运算9

1.3.3　移位运算10

1.4　数据在计算机中的表示形式11

1.4.1　机器数与真值11

1.4.2　四种常见的机器数形式12

1.4.3　数的定点表示与浮点表示16

1.4.4　二-十进制编码20

1.4.5　字符编码21

1.4.6　二进制信息的计量单位22

1.5　数据在计算机中的运算方法23

1.5.1　定点数加减法运算23

1.5.2　定点数乘法运算27

1.5.3　定点数除法运算30

1.5.4　浮点数的四则运算35

习题一38

第2章　计算机的基本结构与工作过程39

2.1　计算机的基本结构39

2.1.1　存储程序概念与冯·诺伊曼计算机基本结构39

2.1.2　计算机的基本组成框图及功能部件简介40

2.2　计算机的工作过程44

2.2.1　指令与程序44

2.2.2　程序的装入与运行45

2.2.3　计算机的工作过程46

2.3　控制器基本原理50

2.3.1　硬布线控制器原理50

2.3.2　微程序控制器原理52

2.3.3　一个简单的微程序实例57

2.4　计算机系统的组成59

2.4.1　硬件与软件59

2.4.2　计算机系统的基本组成59

2.5　微型计算机的产生和发展60

2.5.1　世界上第一个微处理器和微型计算机的诞生60

2.5.2　微型计算机的发展阶段61

2.6　微型计算机的分类及主要技术指标62

2.6.1　微型计算机的分类62

2.6.2　微型计算机的主要技术指标63

2.7　微型计算机的基本结构及系统组成64

2.7.1　微型计算机基本结构65

2.7.2　微型计算机的系统组成66

习题二66

第3章　微处理器的编程结构68

3.1　微处理器的工作模式68

3.1.1　实模式68

3.1.2　保护模式69

3.1.3　虚拟8086模式69

3.2　微处理器的编程结构69

3.2.1　程序可见寄存器70

3.2.2　80x86/Pentium处理器的寄存器模型70

3.3　实模式下的存储器寻址74

3.3.1 实模式下的存储器地址空间74

3.3.2　存储器分段技术75

3.3.3　实模式下的存储器寻址76

3.3.4　堆栈81

3.4　实模式输入／输出地址空间81

习题三82

第4章　寻址方式与指令系统83

4.1　寻址方式83

4.1.1　数据寻址方式83

4.1.2　转移地址寻址方式90

4.2　指令编码92

4.2.1　指令编码格式92

4.2.2　指令编码举例95

4.3 8086指令系统96

4.3.1　数据传送指令96

4.3.2　算术运算指令101

4.3.3　逻辑运算与移位指令112

4.3.4　串操作指令115

4.3.5　转移指令119

4.3.6　处理器控制指令126

4.4 80286～Pentium指令系统127

4.4.1 80286增强和扩充的指令127

4.4.2 80386增强和扩充的指令129

4.4.3 80486增强和扩充的指令132

4.4.4 Pentium增强和扩充的指令132

4.4.5 Pentium Pro增强和扩充的指令133

4.4.6 Pentium Ⅱ增强和扩充的指令134

习题四134

第5章　汇编语言的基本语法136

5.1　汇编语言的特点136

5.2　汇编语言程序结构和基本语法137

5.2.1　示例程序137

5.2.2　基本概念138

5.2.3　指令语句144

5.2.4　伪指令语句146

5.2.5　结构与记录153

5.2.6　宏指令155

5.2.7　简化段定义158

5.3 ROM BIOS中断调用和DOS系统功能调用160

5.3.1 ROM BIOS中断调用160

5.3.2 DOS系统功能调用160

5.4　汇编语言程序的上机过程161

5.4.1　.exe文件的上机过程161

5.4.2　.com文件及其上机过程169

习题五170

第6章　汇编语言程序设计及应用174

6.1　汇编语言程序设计的基本方法174

6.1.1　程序设计的基本步骤174

6.1.2　程序的基本结构形式175

6.1.3　子程序设计177

6.2　汇编语言的编程应用179

6.2.1 I/O与通信180

6.2.2　声音与时钟180

6.2.3　乐曲程序182

6.2.4　键盘I/O186

6.2.5　鼠标器编程188

6.2.6　图形显示191

6.2.7　文件操作194

6.3 Windows汇编语言程序设计简介199

6.3.1　Windows API函数199

6.3.2　动态链接库199

6.3.3　指令集选择200

6.3.4　工作模式选择200

6.3.5 函数的原型定义200

6.3.6 Windows应用程序的基本结构框架201

6.3.7 Win32汇编语言应用程序实例201

6.3.8 MASM32汇编与连接命令203

6.4　高级汇编语言技术203

6.4.1　条件汇编203

6.4.2　库的使用204

6.4.3　汇编语言与高级语言的混合编程204

习题六209

第7章　微处理器的内部结构及外部功能特性211

7.1　微处理器的内部结构211

7.1.1 总线接口单元BIU211

7.1.2　指令Cache与数据Cache212

7.1.3　超标量流水线结构212

7.1.4　动态转移预测及转移目标缓冲器BTB213

7.1.5　指令预取器和预取缓冲器215

7.1.6　指令译码器215

7.1.7　执行单元EU216

7.1.8　浮点处理单元FPU216

7.1.9　控制单元CU216

7.2　微处理器的外部功能特性217

7.2.1　微处理器的外部引脚信号217

7.2.2　微处理器的总线时序222

习题七230

第8章 I/O接口与DMA技术232

8.1 I/O接口概述232

8.1.1 I/O接口的基本功能232

8.1.2 I/O接口的基本结构233

8.1.3 I/O端口的编址方式234

8.1.4 I/O接口的地址分配235

8.1.5 I/O接口的地址译码及片选信号的产生236

8.1.6 I/O指令237

8.2 I/O控制方式237

8.2.1　程序控制方式237

8.2.2　中断控制方式239

8.2.3 DMA方式240

8.3 DMA接口技术241

8.3.1 DMA控制器的基本功能241

8.3.2 DMA控制器的一般结构242

8.3.3 DMA控制器的工作方式244

8.3.4 DMA工作过程244

8.4　可编程DMA控制器8237245

8.4.1 8237的结构246

8.4.2 8237的引脚247

8.4.3 8237的工作方式249

8.4.4 8237的寄存器及其功能说明251

8.4.5　特殊软件命令255

8.4.6 8237内部寄存器的寻址255

8.4.7 8237的工作周期与操作时序256

8.4.8 8237的页面寄存器258

8.4.9 8237的编程259

8.4.10 8237应用举例260

习题八264

第9章 中断及中断控制器266

9.1　基本概念266

9.1.1　中断266

9.1.2　中断响应和处理过程267

9.1.3　中断优先级和中断嵌套267

9.2 80x86实模式的中断系统270

9.2.1　中断的分类270

9.2.2　中断向量表270

9.2.3　外部中断273

9.2.4　内部中断275

9.2.5　中断响应和中断处理过程277

9.3　可编程中断控制器8259A280

9.3.1 8259A的引脚功能281

9.3.2 8259A的内部结构281

9.3.3 8259A的工作过程283

9.3.4 8259A的工作方式283

9.3.5 8259A的级联使用285

9.3.6 8259A的控制字及编程使用287

9.3.7 8259A应用举例292

9.4　中断服务程序设计293

9.4.1 中断服务程序的一般结构293

9.4.2　在中断向量表中置入中断向量294

9.4.3　中断服务程序设计296

习题九297

第10章　并行通信及其接口电路299

10.1 可编程并行接口的组成及工作过程299

10.1.1 可编程并行接口的组成及其与CPU和外设的连接299

10.1.2　可编程并行接口的数据输入输出过程300

10.2　可编程并行通信接口8255A300

10.2.1 8255A的性能概要300

10.2.2 8255A芯片引脚分配及引脚信号说明301

10.2.3 8255A内部结构方块图302

10.2.4 8255A的控制字303

10.2.5 8255A的工作方式305

10.2.6 8255A的状态字311

10.2.7 8255A应用举例312

习题十315

第11章 串行通信及其接口电路317

11.1 串行通信317

11.1.1　串行通信的特点317

11.1.2　串行通信涉及的常用术语和基本概念318

11.2 串行通信接口标准323

11.2.1 RS-232C简介323

11.2.2 RS-449、RS-423A及RS-422A324

11.2.3 RS-485标准324

11.2.4 20mA电流环串行接口325

11.3 串行接口的基本结构与功能326

11.3.1　串行异步接口的基本结构与功能326

11.3.2　串行同步接口的基本结构与功能328

11.4　可编程串行通信接口8251A329

11.4.1 USART329

11.4.2 8251A的基本的功能和工作原理330

11.4.3 8251A对外接口信号332

11.4.4 8251A的编程335

11.4.5 8251A应用举例339

习题十一342

第12章　可编程定时器／计数器及其应用343

12.1　概述343

12.2　可编程计数器／定时器8253343

12.2.1 8253的主要功能343

12.2.2 8253的结构框图344

12.2.3 8253的引脚346

12.2.4 8253的工作方式346

12.2.5 8253的初始化编程352

12.2.6 8253的读出操作355

12.3 8253的应用356

习题十二358

第13章　存储器及其接口360

13.1 概述360

13.1.1　存储器的分类360

13.1.2　存储器的性能指标361

13.1.3　存储系统的层次结构361

13.1.4　内存储器的基本结构及其数据组织363

13.2　半导体存储器及其典型芯片365

13.2.1　可读写存储器RAM366

13.2.2　只读存储器ROM377

13.3　存储器接口技术384

13.3.1　存储器与CPU连接时应考虑的问题384

13.3.2　存储器接口中的片选控制385

13.3.3　存储器扩展388

13.3.4　存储器接口分析与设计举例390

13.3.5 16位、32位、64位存储器接口392

13.4　改进存储器性能的相关技术394

13.4.1　双端口存储器394

13.4.2　并行主存系统395

13.5　高速缓存（Cache）397

13.5.1 Cache基本原理397

13.5.2 Cache的组织方式399

13.5.3 Cache控制器82385401

13.5.4 Cache的更新方式及替换算法404

13.6　虚拟存储器406

13.6.1　虚拟存储器的工作原理406

13.6.2 80x86的虚拟存储技术408

习题十三409

第14章　总线及总线标准411

14.1　概述411

14.1.1　总线411

14.1.2　总线的分类411

14.1.3　总线标准413

14.1.4　总线仲裁413

14.2 PCI总线415

14.2.1　概述415

14.2.2 PCI总线的系统结构及特点415

14.2.3 PCI总线的引脚信号417

14.2.4 PCI总线周期419

14.2.5 PCI总线操作时序421

14.2.6 I/O地址空间422

14.2.7 PCI总线的配置空间423

14.2.8 PCI总线BIOS428

14.3 USB总线432

14.3.1 USB概述432

14.3.2 USB的结构433

14.3.3 USB协议简介434

14.4 高速总线接口IEEE 1394438

14.5 高速图形端口AGP439

习题十四441

第15章　80x86/Pentium保护模式原理与结构442

15.1　保护模式概述442

15.2　保护模式的主要数据结构443

15.2.1　段描述符443

15.2.2　描述符表443

15.2.3　段选择符444

15.3　保护模式的寄存器模型445

15.3.1　全局描述符表寄存器446

15.3.2　中断描述符表寄存器448

15.3.3　局部描述符表寄存器449

15.3.4　控制寄存器450

15.3.5　任务寄存器450

15.3.6　改变功能的寄存器451

15.4　保护模式的存储器管理和地址转换452

15.4.1　物理地址、线性地址与逻辑地址452

15.4.2　虚拟地址和虚拟地址空间453

15.4.3　虚拟地址空间的分段454

15.4.4　物理地址空间和虚实地址转换455

15.4.5　段式地址转换456

15.4.6　页式地址转换458

15.4.7 转换旁视缓冲器TLB462

15.5　描述符的格式及功能定义463

15.5.1　非系统段描述符463

15.5.2　系统段描述符465

15.6　保护模式的系统控制指令集467

15.7　多任务和保护469

15.7.1　保护和特权级470

15.7.2　任务切换和任务状态段472

15.7.3　保护模式的中断和异常操作475

15.7.4　保护模式的I/O保护477

15.8　虚拟8086模式479

习题十五479

第16章　高性能微处理器的先进技术及典型结构481

16.1 高性能微处理器所采用的先进技术481

16.1.1　流水线中的“相关”及其处理技术［6］481

16.1.2　指令级并行484

16.1.3　超标量技术485

16.1.4　超长指令字结构485

16.1.5　超级流水线技术486

16.1.6 RISC技术486

16.2　高性能微处理器举例488

16.2.1 64位处理器Alpha 21064488

16.2.2 Itanium（安腾）处理器——IA-64架构的开放硬件平台490

16.3　多核处理器简介492

16.3.1　复杂单处理器结构所遇到的挑战492

16.3.2　多核处理器的出现493

16.3.3　多核处理器结构的主要特点494

16.4　现代PC机主板典型结构494

16.4.1　芯片组、桥芯片及接口插座495

16.4.2 Pentium PC主板结构496

16.4.3 PentiumⅢ-1GHz处理器典型主板布局497

习题十六498

附录一　8086/8088指令编码格式499

附录二 DOS功能调用（INT 21H）504

附录三 BIOS中断调用509

附录四 调试程序DEBUG的使用513

部分习题参考答案517

参考文献534