第1章 微型计算机系统的基本组成 1
1.1 微型计算机系统硬件组成基础 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 基本逻辑单元电路 3
1.1.3 基本组合逻辑部件 16
1.1.4 基本时序逻辑部件 29
1.2 微型计算机系统的组织结构 38
1.2.1 冯·诺依曼结构 38
1.2.2 哈佛结构 39
1.2.3 三总线结构 40
1.3 微机系统各大硬件组成部分的功能结构 41
1.3.1 微处理器的功能结构 41
1.3.2 存储器的功能结构 43
1.3.3 I/O设备及接口的功能结构 45
1.3.4 总线的功能结构 47
1.4 目前主流微机系统的硬件配置与主板结构 49
1.4.1 主流系统硬件配置 50
1.4.2 主板结构及其芯片组 51
1.5 微型计算机系统基本软件组成 61
思考题与习题 63
第2章 微型计算机系统基本工作原理 67
2.1 对计算机工作原理的初步理解 67
2.2 计算机指令及执行 67
2.3 计算机中的数据 68
2.3.1 计算机中数据的表示 68
2.3.2 计算机中数据的运算 73
2.3.3 基本数据类型 79
2.3.4 数据寻址方式 83
2.4 计算机程序的执行过程 91
2.5 工作程序的开发设计 93
2.5.1 程序开发设计一般过程 93
2.5.2 汇编语言程序设计基础 94
2.5.3 C语言程序设计基础 101
2.5.4 常用程序设计方法 104
2.5.5 实用程序设计举例 111
2.6 微机系统的性能指标和专业术语 119
2.6.1 微机系统主要性能指标 119
2.6.2 常用专业技术术语 120
思考题与习题 123
第3章 微处理器 129
3.1 微处理器发展简史 129
3.1.1 Intel微处理器的发展历程 129
3.1.2 单片机的发展历程 134
3.2 8086/8088微处理器 136
3.2.1 内部结构 136
3.2.2 指令流水线和存储器分段管理 137
3.3 Pentium微处理器 139
3.3.1 内部结构与外部引脚 139
3.3.2 内部寄存器 144
3.3.3 四种工作方式 154
3.3.4 指令系统简介 156
3.4 MCS-51系列单片机 168
3.4.1 MCS-51单片机组成结构 168
3.4.2 MCS-51的中央处理器 169
3.4.3 MCS-51的存储器结构 171
3.4.4 MCS-51的并行输入／输出接口 174
3.4.5 MCS-51的外部引脚 176
3.4.6 MCS-51指令系统概貌 179
3.5 ARM系列嵌入式微处理器 180
3.5.1 ARM微处理器概述 180
3.5.2 典型ARM处理器——ARM1022E处理器 183
3.5.3 ARM编程模型 189
3.5.4 异常 196
思考题与习题 200
第4章 总线和总线技术 205
4.1 总线与总线操作 205
4.1.1 总线及总线信号分类 205
4.1.2 总线操作及控制 206
4.1.3 总线的主要性能指标 207
4.2 总线操作控制 207
4.2.1 总线仲裁控制 207
4.2.2 总线握手控制 210
4.2.3 Pentium处理器的总线操作时序 212
4.2.4 MCS-51系列单片机的总线操作时序 216
4.3 目前主流微机系统中的常用总线标准 219
4.3.1 标准总线概述 219
4.3.2 ISA总线 219
4.3.3 PCI总线 221
4.3.4 USB总线 236
4.3.5 IEEE 1394总线 240
4.3.6 SCSI总线 243
4.3.7 AGP总线 245
思考题与习题 247
第5章 存储器 250
5.1 现代高档微机系统的存储器体系结构 250
5.1.1 分级存储器结构 250
5.1.2 虚拟存储器结构 251
5.2 内存储器构成原理 252
5.2.1 存储器结构的确定 252
5.2.2 存储器芯片的选配 253
5.2.3 存储器接口的设计 256
5.3 高速缓冲存储器基本原理 263
5.3.1 Cache的基本结构和工作原理 264
5.3.2 Cache与内存的映像关系 264
5.3.3 Cache的读／写操作 266
5.4 常用外存储器 266
5.4.1 硬盘 266
5.4.2 移动硬盘 271
5.4.3 U盘 272
5.5 虚拟存储器管理机制 274
5.5.1 分段分页管理机制 275
5.5.2 虚拟地址向实地址的转换原理 275
5.5.3 保护机制 278
思考题与习题 279
第6章 I/O接口 283
6.1 I/O接口的分类 283
6.1.1 不同外设性质的接口 283
6.1.2 并行与串行接口 283
6.1.3 可编程与不可编程接口 285
6.2 I/O接口与存储器的本质共性 285
6.3 I/O端口的编址方式 287
6.3.1 存储器映像方式 287
6.3.2 隔离I/O方式 287
6.3.3 Intel系列处理器I/O编址方式 288
6.4 I/O同步控制方式 291
6.4.1 程序查询式控制 292
6.4.2 中断驱动式控制 293
6.4.3 DMA式控制 294
6.4.4 延时等待式控制 295
6.5 I/O接口中的中断技术 295
6.5.1 中断的基本概念与分类 295
6.5.2 中断优先级与中断嵌套 297
6.5.3 中断检测与响应 297
6.5.4 中断服务判决 298
6.5.5 中断处理 301
6.6 I/O接口中的DMA技术 302
6.6.1 DMA操作的一般过程 302
6.6.2 DMA操作控制器 303
6.7 I/O接口中的数据缓存技术 305
6.7.1 单级数据缓存器 305
6.7.2 FIFO多级数据缓存器 306
6.7.3 双口SRAM批量数据缓存器 308
6.8 I/O接口中的定时／计数技术 309
6.9 I/O接口的扩展设计 310
6.9.1 结构确定 310
6.9.2 芯片选配 311
6.9.3 接口设计 312
思考题与习题 320
第7章 典型可编程接口芯片及应用 324
7.1 可编程接口芯片概述 324
7.2 可编程中断控制器芯片8259 324
7.2.1 基本功能 324
7.2.2 内部结构与外部引脚 325
7.2.3 中断工作过程 327
7.2.4 端口寻址与读／写控制 327
7.2.5 应用编程 328
7.2.6 8259的应用思维 336
7.3 可编程定时器／计数器芯片8254 340
7.3.1 基本功能 340
7.3.2 内部结构与外部引脚 340
7.3.3 端口寻址与读／写控制 342
7.3.4 六种工作方式 342
7.3.5 应用编程 348
7.3.6 8254的应用思维 351
7.4 可编程并行接口芯片8255 356
7.4.1 基本功能 356
7.4.2 内部结构与外部引脚 357
7.4.3 端口寻址与读／写控制 358
7.4.4 应用编程 358
7.4.5 三种工作方式 361
7.4.6 8255的应用思维 367
7.5 可编程串行接口芯片INS 8250 372
7.5.1 基本功能 372
7.5.2 内部结构与外部引脚 373
7.5.3 端口寻址与读／写控制 375
7.5.4 应用编程 376
7.5.5 8250的应用思维 382
7.6 可编程接口芯片的综合应用 386
7.6.1 多接口芯片的综合应用思维 386
7.6.2 基于FPGA的综合应用思维 389
思考题与习题 397
第8章 常用交互设备及接口 404
8.1 键盘及其接口 404
8.1.1 键盘概述 404
8.1.2 非编码键盘的接口功能 405
8.1.3 行／列扫描式键盘接口方法 406
8.1.4 PC系列机键盘及接口 409
8.2 显示器及其接口 411
8.2.1 显示器概述 411
8.2.2 显示器一般接口方法 414
8.2.3 PC系列机显示适配器 419
8.3 打印机及其接口 422
8.3.1 打印机及其控制原理 422
8.3.2 Centronics并行接口标准 424
8.3.3 并行打印机接口方法 426
8.4 其他交互设备及接口 430
8.4.1 鼠标 430
8.4.2 扫描仪 434
8.4.3 一般局域网适配器——网卡 435
8.4.4 一般广域网适配器——调制解调器 438
思考题与习题 440
第9章 模拟I/O器件及接口 445
9.1 D/A与A/D转换器的原理 446
9.1.1 D/A转换器的原理 446
9.1.2 A/D转换器原理 449
9.1.3 D/A、A/D转换器主要性能指标 452
9.2 典型D/A与A/D转换器集成芯片 454
9.2.1 典型D/A转换器芯片 455
9.2.2 典型A/D转换器芯片 460
9.3 D/A、A/D转换器与MPU的接口 467
9.3.1 DAC芯片与MPU的接口技术 467
9.3.2 ADC芯片与MPU的接口技术 473
9.4 模拟I/O通道 484
9.4.1 模拟输入通道的结构形式 485
9.4.2 模拟输出通道的结构形式 488
9.4.3 模拟多路开关与采样保持器 490
思考题与习题 495
第10章 多媒体设备及接口 499
10.1 多媒体计算机系统概述 499
10.1.1 多媒体和多媒体技术 499
10.1.2 多媒体计算机系统及其基本组成 501
10.1.3 典型多媒体计算机系统 502
10.2 声频设备及其接口 505
10.2.1 主要声频设备 505
10.2.2 声频接口一般原理 505
10.2.3 目前流行声卡的功能、结构及性能 507
10.3 视频设备及其接口 513
10.3.1 视频概述 513
10.3.2 主要视频设备 515
10.3.3 视频接口一般原理 515
10.3.4 目前流行视频卡的功能、结构及性能 520
10.4 光盘存储器及其接口 527
10.4.1 光盘存储器及其分类 527
10.4.2 光驱的组成结构及工作原理 529
10.4.3 光驱的性能指标 532
10.4.4 光驱的接口 534
思考题与习题 535
参考文献 537