微机原理：结构、编程与接口

　　注重基础：坚持“基础是根本”的教学理念，强化知识整合，精心选择课程的核心知识和关键技术。

　　内容全面：全面、系统地介绍了现代微型计算机的基本组成、工作原理和典型接口技术，建立起包括四个核心知识单元和两个实践训练层次（汇编上机和接口实验）的科学合理的内容体系。

　　反映新技术：在注重讲解基本概念的同时，也十分注意反映微型计算机发展中的新知识、新技术，如新型总线技术、多核处理器技术，以及嵌入式系统与嵌入式处理器等。

　　可读性强：语言精炼，叙述严谨，深入浅出，容易阅读。

　　王克义，北京大学信息科学技术学院教授、博士生导师。1970年毕业于北京大学，毕业后留校任教至今，长期从事计算机专业的教学与科研工作。曾于1992—1993年在美国乔治?华盛顿大学计算机科学与电子工程系进修（访问学者）；主持和参加多项国家重点科技攻关项目，荣获国家教育部科技进步奖、北京大学科学研究成果奖等奖项。

　　作者热爱并长期担任一线教学工作， 先后被授予“北京市优秀教师”、“北京大学优秀教师”、“北京大学十佳教师”等荣誉称号。负责完成的主干基础课建设项目获北京大学教学成果一等奖，主讲的《微机原理》课程被评为北京市精品课程。 出版译著和教材8部。 其中， 一部获国家教育部科技进步三等奖， 三部被评为普通高等教育国家级规划教材，一部被评为2011年普通高等教育精品教材，二部被评为北京高等教育精品教材。

目录
第１章 数在计算机中的运算及表示形式
1.1 进位记数制
1.2 不同进位制数之间的转换
1.3 二进制数的算术运算和逻辑运算
1.4 数在计算机中的表示形式
1.5 二进制信息的计量单位
习题１
第２章 计算机的基本结构与工作过程
2.1 计算机的基本结构
2.2 计算机的工作流程
2.3 计算机系统的组成
2.4 微型计算机的分类及主要技术指标
2.5 微型计算机的基本结构及系统组成
习题２
第３章 微处理器的工作模式与编程结构
3.1 微处理器的工作模式
3.2 微处理器的编程结构
3.3 微处理器的寻址机制
习题３
第４章 寻址方式与指令系统
4.1 寻址方式
4.2 指令编码
4.3 8086指令系统
4.4 80286～Pentium指令系统
习题４
第５章 汇编语言的基本语法
5.1 汇编语言的特点
5.2 汇编语言程序结构和基本语法
5.3 ROMBIOS中断调用和DOS系统功能调用
5.4 汇编语言程序的上机调试
习题５
第６章 汇编语言程序设计及应用
6.1 汇编语言程序设计的基本方法
6.2 汇编语言的编程应用
6.3 Windows环境下汇编语言程序设计
6.4 汇编语言与高级语言的混合编程
习题６
第７章 微处理器的内部结构及外部功能特性
7.1 微处理器的内部结构及相关技术
7.2 微处理器的外部功能特性
习题７
第８章 存储器及其接口
8.1 概述
8.2 半导体存储器的结构及工作原理
8.3 存储器接口
8.4 高速缓存
8.5 虚拟存储器
习题8
第９章 I/O接口技术
9.1 I/O接口概述
9.2 I/O控制方式
9.3 DMA技术
9.4 中断系统
第１０章 并行通信及其接口电路
10.1 可编程并行接口的组成及工作过程
10.2 可编程并行接口8255A
习题10
第11章　串行通信及其接口电路
11.1 串行通信
11.2 串行通信接口标准
11.3 可编程串行通信接口8251A
习题11
第12章 计数／定时技术
12.1 概述
12.2可编程计数器／定时器8253
12.3 8253的应用
习题12
第13章 模拟接口
13.1 模拟接口概述
13.2 D/A转换器
13.3 A/D转换器
习题13
第14章　总线技术
14.1 概述
14.2 PCI总线
14.3 USB总线
14.4 高速总线接口IEEE1394
14.5 CAN总线
习题14
第15章 高性能微处理器的先进技术及典型结构
15.1 高性能微处理器所采用的先进技术
15.2 高性能微处理器举例
15.3 多核处理器简介
15.4 现代PC主板典型结构
习题15
第16章 嵌入式系统与嵌入式处理器
16.1 嵌入式系统概述
16.2 嵌入式处理器
16.3 ARM体系结构
16.4 ARM指令系统
习题１６
附录Ａ DOS功能调用（INT21H）（节选）
附录Ｂ BI0S中断调用（节选）
附录Ｃ 调试程序DEBUG的使用
部分习题参考答案
参考文献

　　“微机原理与接口技术”是高等学校理工科大学生的一门重要的计算机技术基础课程，也是理工科大学生学习和掌握计算机硬件技术基础、汇编语言程序设计及常用接口技术的入门课程。通过本课程的学习，可使学生从理论和实践上掌握计算机/微型计算机的基本组成和工作原理，建立微机系统整机概念，具备利用微机技术进行软、硬件开发的初步能力。学习本课程对于掌握现代计算机的基本概念和技术以及学习后续有关计算机课程(如计算机系统结构、操作系统、计算机网络、嵌入式系统等)均具有重要意义。本书是该课程使用的基本教材。

　　本书坚持“基础是根本”的教学理念，注重知识整合，精心选择课程的核心知识和关键技术。全书以80x86/Pentium系列微型计算机为背景机，全面、系统地介绍了计算机及微型计算机的基本结构、工作原理及典型接口技术。全书共分16章，从内容上可划分为4个知识单元：

　　①计算机的基本结构及工作原理(第1、2、3、7、8章)；

　　②指令系统及汇编语言程序设计(第4、5、6章)；

　　③I/O接口技术(第9、10、11、12、13、14)；

　　④高性能微处理器及嵌入式系统入门(第15、16章)。

　　学习本书的预备知识为数字电路及程序设计的一般知识。

　　本书可供60~70学时的课堂教学使用，有些章节的内容可根据不同的教学要求进行适当

　　取舍。每章后面列出的习题，主要供理解和复习本章基本内容而用，书后给出了部分习题的参考答案。

　　另外，鉴于“微机原理与接口技术”课程是技术性、实践性较强的课程，因此在教学中应安排相应的实验及编程上机环节。教师可根据具体实验设备及上机条件，安排适当的接口实验及汇编程序上机内容。对于尚不具备专门的微机接口实验设备的教学环境，教师可结合PC机上已配备的键盘、鼠标及显示器等基本I/O设备，组织相应的接口实验内容，如键盘输入、显示器输出编程，鼠标器编程等，以培养学生的I/O接口编程能力。关于这方面的内容，请参见第6章的介绍。

　　本书是在作者近年承担北京大学信息科学技术学院（计算机系、智能科学系、电子学系及微电子学系）本科生及北京大学理科实验班教学实践的基础上编写而成的，并参考和吸收了国外较新同类教材及国内兄弟院校优秀教材的有关内容，在此，特向有关作者一并致谢。

　　特别感谢北京大学主干基础课《微机原理》课程组王志军、依那、陆俊林、王道宪、杨延军、高繁民、李洁、让世美诸位老师对本教材编写工作的大力支持和帮助。

　　在本书的编写和出版过程中，承蒙北京大学信息科学技术学院及清华大学出版社、北京交通大学出版社领导的热情支持和指导，责任编辑谭文芳老师做了认真细致的工作，在此谨向他/她们表示衷心的感谢。

　　由于编者的水平所限，书中一定存在不少差错和疏漏，诚请广大读者及专家批评指正。

　　本书的教学资源有PPT课件、汇编上机工具、题目及参考答案等，欢迎读者选用，有需要者可直接与编者联系索取。

　　编者