1 计算机基础知识 1
1.1数制 1
1.1.1数制的基与权 1
1.1.2为什么要用二进制 2
1.1.3为什么要用十六进制 2
1.1.4数制的转换方法 2
1.2逻辑电路 4
1.3布尔代数 5
1.3.1“或”运算 5
1.3.2“与”运算 6
1.3.3“反”运算 7
1.3.4布尔代数的基本运算规律 7
1.3.5摩根定理 8
1.3.6真值表及布尔代数式的关系 9
1.4二进制数的运算及其加法电路 10
1.4.1二进制数的相加 10
1.4.2半加器电路 12
1.4.3全加器电路 12
1.4.4半加器及全加器符号 12
1.4.5二进制数的加法电路 13
1.4.6二进制数的减法运算 14
1.4.7可控反相器及加法/减法电路 15
习题 17
2 微型计算机的基本组成电路 18
2.1算术逻辑单元 18
2.2触发器 18
2.2.1 RS触发器 19
2.2.2 D触发器 19
2.2.3 JK触发器 20
2.3寄存器 22
2.3.1缓冲寄存器 22
2.3.2移位寄存器 24
2.3.3计数器 26
2.3.4累加器 28
2.4三态输出电路 28
2.5总线结构 30
2.6存储器 31
2.6.1只读存储器 33
2.6.2随机存储器 36
习题 39
3 微型计算机的基本工作原理 40
3.1微型计算机结构的简化形式 40
3.2指令系统 43
3.3程序设计 44
3.3.1先要有一个操作码表 45
3.3.2存储器分配 45
3.3.3将源程序翻译成目的程序 45
3.3.4程序及数据的输入方法 46
3.4执行指令的例行程序 47
3.4.1环形计数器及机器节拍 48
3.4.2取指周期及执行周期 48
3.5控制部件 51
3.5.1指令译码器 51
3.5.2控制矩阵 52
3.5.3其他控制电路 54
3.6微型计算机功能的扩展 55
3.7初级程序设计举例 58
3.8控制部件的扩展 64
3.9现代技术在微型计算机中的应用 67
3.9.1流水线技术 67
3.9.2高速缓冲存储器 69
3.9.3虚拟存储器 69
3.9.4现代技术的应用 70
习题 70
4 16位微处理器 72
4.1 16位微处理器概述 72
4.2 8086/8088 CPU的结构 73
4.2.1执行部件 74
4.2.2总线接口部件BIU 74
4.2.3存储器结构 76
4.2.4 8086总线的工作周期 78
4.3 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式 79
4.3.1 8086/8088的引脚信号和功能 79
4.3.2最小工作模式 82
4.3.3最大工作模式 88
4.4 8086/8088的主要操作功能 95
4.4.1系统的复位和启动操作 95
4.4.2总线操作 96
4.4.3中断操作 99
4.4.4最小工作模式下的总线保持 105
4.4.5最大工作模式下的读/写操作 106
习题 107
5 86系列微型计算机的指令系统 109
5.1 86系列汇编语言及指令的格式与寻址方式 109
5.1.1 86系列汇编语言指令语句格式 109
5.1.2 86系列CPU的寻址方式 110
5.2传送类指令 114
5.2.1通用数据传送指令 114
5.2.2目标地址传送指令 118
5.2.3标志位传送指令 119
5.2.4输入/输出数据传送指令 119
5.3数据操作类指令 120
5.3.1算术运算类指令 120
5.3.2逻辑运算和移位指令 124
5.4串操作指令 128
5.4.1字符串的传送 129
5.4.2字符串的存和取 130
5.4.3字符串的扫描和比较 130
5.4.4重复前缀 131
5.5控制类指令 132
5.5.1程序转移的地址 132
5.5.2条件转移指令 134
5.5.3循环控制指令 134
5.5.4处理机控制指令 134
习题 135
6 微型计算机的程序设计 137
6.1程序设计步骤 137
6.2简单程序 138
6.3分支程序 140
6.4循环程序 143
6.5子程序 146
6.6查表程序 150
习题 151
7 微型计算机汇编语言及汇编程序 153
7.1宏汇编语言的基本语法 153
7.1.1伪指令语句格式 153
7.1.2常数、变量和标号 154
7.1.3表达式与运算符 158
7.2伪指令 160
7.3宏指令 166
7.4系统功能调用 168
7.5汇编程序的功能及汇编过程 172
7.5.1汇编程序的功能 172
7.5.2程序的编辑、汇编及连接过程 173
7.6汇编语言程序设计 178
习题 194
8 输入/输出接口 196
8.1微型计算机的输入/输出接口 196
8.1.1输入/输出接口的交换信号 196
8.1.2输入/输出的控制方式 196
8.2并行通信与并行接口 199
8.2.1并行通信 199
8.2.2并行接口 199
8.3可编程并行通信接口芯片8255A 200
8.3.1 8255A芯片内部结构及其功能 200
8.3.2 8255A芯片的控制字及其工作方式 202
8.3.3 8255A并行接口应用举例 210
8.4串行通信及串行接口 213
8.4.1串行通信线路的工作方式 213
8.4.2串行接口 214
8.4.3串行通信数据的收发方式 214
8.5可编程串行通信接口芯片8251A 216
8.5.1 8251A芯片内部结构及其功能 216
8.5.2 8251A芯片的控制字及其工作方式 220
8.5.3 8251A串行接口应用举例 223
习题 224
9 中断控制器、计数/定时控制器及DMA控制器 226
9.1可编程中断控制器8259A 226
9.1.1 8259A芯片内部结构 226
9.1.2 8259A芯片的工作方式 228
9.1.3 8259A芯片的级联使用 232
9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式 236
9.2可编程计数/定时控制器8253 244
9.2.1 8253芯片内部结构 244
9.2.2 8253芯片的工作方式 247
9.2.3 8253计数/定时控制器应用举例 251
9.3可编程DMA控制器8237A 253
9.3.1 8237A芯片内部结构 253
9.3.2 8237A芯片的通道操作过程 258
9.3.3 8237A DMA控制器的编程及其应用举例 259
习题 262
10 A/D及D/A转换器 264
10.1 D/A转换器工作原理 264
10.2 D/A转换器的主要性能指标 265
10.3 DAC 0832 D/A转换器 268
10.3.1 DAC 0832的结构 268
10.3.2 DAC 0832工作方式 270
10.4 A/D转换器主要性能指标 271
10.5 A/D转换器工作原理 274
10.5.1采样 274
10.5.2保持 274
10.5.3量化和编码 275
10.6 ADC 0809 A/D转换器 279
10.6.1 ADC 0809的结构 279
10.6.2 ADC 0809与系统总线的连接 281
10.7 AD 570 A/D转换器 282
10.7.1 AD 570的结构 282
10.7.2 AD 570工作方式 283
习题 285
11 32位微处理器 287
11.1 80386微处理器的结构 287
11.2 32位微处理器的地址总线和数据总线 292
11.2.1地址总线 292
11.2.2数据总线 292
11.2.3总线传送机制 293
11.3 32位微处理器的工作方式 294
11.4实地址方式 295
11.4.1 32位微处理器的地址空间 295
11.4.2描述符表 297
11.4.3段寄存器 298
11.4.4描述符 299
11.5保护方式 300
11.5.1 32位微处理器的保护机制 301
11.5.2保护方式的寻址方法 302
11.5.3分页 302
11.6虚拟8086方式 305
11.7 80486位微处理器的特点简介 307
11.8 Pentium微处理器 308
11.8.1 Pentium微处理器结构 308
11.8.2 Pentium微处理器流水线的工作原理 310
11.8.3 Pentium微处理器的数据总线和地址总线 310
11.8.4 Pentium微处理器的存储器结构 312
11.8.5 Pentium微处理器的分支预测 314
11.8.6 Pentium微处理器的写缓冲器和存储器顺序 314
11.8.7 Pentium微处理器的外部中断 314
11.8.8 Pentium微处理器的浮点数部件 314
11.8.9 Pentium微处理器的高速缓冲存储器 315
11.8.10 Pentium微处理器初始化方式 316
习题 317
12 PC总线及整机结构 319
12.1 PC机主机结构及主板概述 319
12.2常用的CPU及其在主板上的插座 322
12.3 PC机的总线结构及主板上的总线扩展槽 324
12.4主板上的存储设备 327
12.5主板上的芯片组 330
12.6主板上的其他器件 330
12.7 PC机的外存储设备 333
12.7.1软磁盘及软盘驱动器 333
12.7.2硬磁盘及硬盘驱动器 335
12.7.3磁盘控制器 335
12.7.4光盘及光盘驱动器 338
12.8微型计算机的机箱及电源 340
12.9微型计算机的键盘及监控显示器 341
习题 352
13 MCS-51单片计算机 353
13.1单片计算机概述 353
13.1.1单片计算机结构 353
13.1.2单片机实验及开发系统 354
13.2 MCS-51系列单片机结构 355
13.2.1概述 355
13.2.2中央处理器 356
13.2.3存储器 356
13.2.4时序系统 364
13.3并行输入/输出端口 365
13.4定时器/计数器 367
13.5串行端口 374
13.6中断 378
13.7 MCS-51单片机的工作方式 381
13.7.1复位方式 382
13.7.2连续工作方式 382
13.7.3单步工作方式 384
13.8 MCS-51单片机的外部信号 387
13.9 MCS-51单片机的指令系统及程序设计 389
13.9.1 MCS-51单片机指令系统概述 389
13.9.2寻址方式 391
13.9.3传输指令与数据的传输 393
13.9.4算术逻辑指令与数据处理 403
13.10 MCS-51系列单片机系统扩展 411
13.10.1程序存储器的扩展 411
13.10.2数据存储器的扩展 415
13.10.3并行I/O口的扩展 417
习题 419
14 微型计算机在自动控制系统中的应用 421
14.1微型计算机应用的意义 421
14.2典型微型计算机控制系统的组成 422
14.3微型计算机在开环控制系统中的应用 424
14.4以微型计算机为基础的闭环控制系统 428
14.5微型计算机在多对象检测及控制系统中的应用 430
14.6微型计算机在多变量寻优系统中的应用 431
14.7微型计算机在过程控制系统中的应用 433
14.7.1干燥道的结构工艺及相纸干燥过程的要求 433
14.7.2相纸干燥过程控制机系统的功能 434
14.7.3系统的硬件结构 435
14.7.4系统软件考虑 436
14.7.5软件控制器的原理介绍及讨论 437
14.8单片机在称重装置中的应用 439
14.8.1商用计价电子秤的功能 439
14.8.2硬件结构 442
14.8.3程序流程设计 442
习题 442
附录A 86系列指令系统汇总表 443
附录B ASCII码字符表 458
附录C MCS-51单片机指令系统汇总表 459
附录D 习题答案 466
附录E “微型计算机原理及应用”课程的实验设备建设 484
参考文献 486