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| 編輯推薦： |
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本书是《微型计算机原理与接口技术》的第5版。作者根据计算机技术的发展及实际教学中的体会，在保持前一版教材整体描述风格和内容架构的基础上，针对目前工业过程控制和各类“智慧”项目中的传感技术等应用中大量使用嵌入式技术的现状，新增了两类融合本书主要内容的设计实例，既可帮助读者更好地理解书中内容，也可使读者能结合目前的实际应用需求，理解教材的价值。
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| 內容簡介： |
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本书在保持第4版教材案例引导、注重设计风格的基础上，增强了对现代处理器技术、串行通信技术等新技术的介绍，特别引入了以ARM为代表的嵌入式技术和两类基于ARM的国产处理器的描述。全书共9章。第1章介绍微型计算机的硬件组成和嵌入式系统的基本架构、计算机中数的表示与编码、逻辑运算与逻辑电路等基础知识。第2章介绍Intel处理器和ARM处理器，借助典型型号，讲述Intel的16位到64位微处理器的基本结构、工作原理及现代微处理器的新技术，用一定篇幅介绍ARM处理器架构及关键技术，并简要介绍国产鲲鹏处理器和飞腾处理器技术。第3章和第4章是软件设计内容，包括Intel基本指令集和ARM的32位指令集以及汇编语言程序设计方法。第5章介绍半导体存储器扩充技术以及Cache存储器的原理，并增加了Flash存储器接口设计方法。第6章至第8章主要介绍输入输出接口和基本输入输出技术，详细介绍数字接口和模拟接口的应用，特别增加了有关串行通信技术和**的串行通信接口的介绍。在此基础上，通过第9章的计算机控制系统和基于ARM的可穿戴式健康监测系统设计示例，帮助读者建立系统设计的基本思路和方法。 本书可作为高等院校理工类专业本科生的“微机原理与接口技术”课程主教材，也可作为成人高等教育相关专业的学习教材及广大科技工作者的自学参考书。通过书中的二维码，可以看到作者在“中国大学MOOC”平台和“学堂在线”平台开设的国家级线上一流课程——微机原理与接口技术，实现线上线下的无缝衔接。
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| 目錄：
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第1章微型计算机基础1
1.1从一段程序认识计算机系统3
1.1.1程序在计算机中的表示与执行3
1.1.2硬件系统的组成5
1.1.3冯·诺依曼结构8
1.1.4微机中的总线11
1.1.5操作系统对硬件的管理15
1.1.6后PC时代——嵌入式技术的发展17
1.1.7计算机系统中的几个重要概念20
1.2计算机中的数制及编码22
1.2.1常用数制22
1.2.2不同数制之间的转换23
1.2.3十进制数编码与字符编码26
1.3计算机中数的表示与运算29
1.3.1无符号整数的表示与运算29
1.3.2有符号整数的表示30
1.3.3补码运算33
1.3.4从补码数中获取真值35
1.3.5数的表示范围与溢出问题36
1.3.6定点数与浮点数38
1.4计算机中的基本逻辑电路与加法电路40
1.4.1基本逻辑运算与逻辑门40
1.4.2复合逻辑运算及其逻辑电路42
1.4.3译码器44
1.4.4二进制的加法电路44
1.4.5实现减法运算转换为加法运算的电路46
习题47
第2章微处理器技术49
2.1微处理器的结构与发展50
2.1.1从8位到32位微处理器时代50
2.1.2现代微处理器51
2.1.3多核技术53
2.1.4微处理器的基本组成55
2.2Intel x8616微处理器57
2.2.18088的引脚定义58
2.2.28086/8088的功能结构61
2.2.38086/8088的内部寄存器62
2.2.4实模式内存寻址65
2.2.58086/8088的总线时序70
2.2.6最大模式与最小模式下的8088系统72
2.332位微处理器74
2.3.180386的主要特性74
2.3.280386的内部结构75
2.3.380386的主要引脚功能76
2.3.4特定的80386寄存器77
2.3.580386的工作模式79
2.4Pentium 4和Core 2微处理器81
2.4.1主要技术指标82
2.4.2Intel NetBurst微体系结构82
2.4.3内部寄存器85
2.4.4内存管理86
2.5ARM处理器体系结构88
2.5.1ARM技术概述88
2.5.2RISC体系结构90
2.5.3ARM的组织结构92
2.5.4ARM的寄存器95
2.5.5基于ARM架构的鲲鹏处理器99
2.5.6基于ARM架构的飞腾处理器102
习题106
第3章指令集108
3.1计算机的语言——指令109
3.1.1常见指令集概述109
3.1.2计算机中的指令表示111
3.1.3指令中的操作数113
3.2寻址方式114
3.2.1立即寻址115
3.2.2直接寻址115
3.2.3寄存器寻址117
3.2.4寄存器间接寻址117
3.2.5寄存器相对寻址118
3.2.6基址变址寻址119
3.2.7基址变址相对寻址120
3.2.8隐含寻址121
3.3Intel x8616指令集121
3.3.1数据传送指令122
3.3.2算术运算指令131
3.3.3逻辑运算和移位指令140
3.3.4串操作指令148
3.3.5程序控制指令154
3.3.6处理器控制指令166
3.4x8632与x8664指令集166
3.4.1x8632指令集对指令功能的扩充167
3.4.2x8632指令集新增指令简述168
3.4.3从IA32到x8664170
3.5ARM指令集简介172
3.5.1ARM指令概述172
3.5.2ARM指令的寻址方式173
3.5.3ARM的32位指令集174
习题176
第4章汇编语言程序设计178
4.1汇编语言基础178
4.1.1低级语言与高级语言178
4.1.2汇编语言源程序180
4.1.3汇编语言指令中的操作数181
4.2伪指令185
4.2.1数据定义伪指令185
4.2.2符号定义伪指令187
4.2.3段定义伪指令188
4.2.4设定段寄存器伪指令190
4.2.5源程序结束伪指令190
4.2.6过程定义伪指令192
4.2.7宏命令伪指令193
4.2.8ORG伪指令195
4.3系统功能调用196
4.3.1键盘输入197
4.3.2显示输出200
4.3.3返回DOS操作系统功能202
4.4程序设计示例202
4.4.1汇编语言程序设计概述202
4.4.2汇编语言程序设计示例205
4.5ARM汇编语言概述213
4.5.1ARM汇编语言的宏指令、伪操作与伪指令213
4.5.2ARM汇编语言源程序格式214
4.5.3嵌入式C语言215
习题217
第5章半导体存储器220
5.1半导体存储器概述220
5.1.1随机存取存储器221
5.1.2只读存储器223
5.1.3半导体存储器的主要技术指标225
5.2RAM设计225
5.2.1Intel 6264 SRAM简介226
5.2.2Intel 2164A DRAM简介228
5.2.3RAM接口的地址译码231
5.2.4RAM接口设计233
5.3ROM设计235
5.3.1EPROM接口设计236
5.3.2EEPROM接口设计237
5.3.3Flash接口设计241
5.4存储器扩展技术244
5.4.1位扩展244
5.4.2字扩展246
5.4.3字位扩展246
5.5半导体存储器设计示例248
5.6计算机中的内存管理253
5.6.1Cache的工作原理253
5.6.2Cache的读写操作254
5.6.3Cache系统的数据一致性与命中率256
习题258
第6章输入输出和中断技术261
6.1输入输出系统概述261
6.1.1输入输出系统的特点262
6.1.2输入输出接口263
6.1.3I/O端口寻址264
6.2基本输入输出接口266
6.2.1三态门接口266
6.2.2锁存器接口269
6.2.3简单接口应用举例271
6.3基本输入输出方式272
6.3.1无条件传送方式273
6.3.2查询方式273
6.3.3中断控制方式275
6.3.4直接存储器访问方式276
6.4中断技术278
6.4.1中断的基本概念279
6.4.2中断处理的一般过程280
6.4.3中断处理过程的流程图描述283
6.4.4中断向量表283
6.4.5现代微机中的中断技术284
6.4.6ARM处理器的异常中断286
6.5可编程中断控制器8259A289
6.5.18259A的引脚及内部结构289
6.5.28259A的工作过程290
6.5.38259A的工作方式291
6.5.48259A的初始化294
6.5.58259A编程示例298
习题302
第7章串行与并行数字接口304
7.1串行通信与并行通信305
7.1.1串行通信305
7.1.2并行通信309
7.2常用串行通信技术310
7.2.1近距离串行通信接口310
7.2.2远距离串行通信接口315
7.3可编程定时/计数器8253321
7.3.18253的引脚和结构322
7.3.28253的工作方式324
7.3.38253的控制字328
7.3.48253的应用329
7.4可编程并行接口8255335
7.4.18255的引脚及结构335
7.4.28255的工作方式338
7.4.38255的方式控制字及状态字341
7.4.48255的应用343
习题350
第8章模拟量的输入输出353
8.1模拟量输入输出通道353
8.1.1模拟量输入通道354
8.1.2模拟量输出通道355
8.2D/A转换器356
8.2.1D/A转换器的工作原理356
8.2.2D/A转换器的主要技术指标358
8.2.3DAC0832359
8.2.4D/A转换器的应用363
8.3A/D转换器365
8.3.1A/D转换器的工作原理366
8.3.2A/D转换器的主要技术指标367
8.3.3ADC0809368
8.3.4A/D转换器的应用370
习题376
第9章计算机在自动控制与可穿戴式健康监测系统中的应用378
9.1计算机控制系统379
9.1.1计算机控制系统概述379
9.1.2计算机控制系统的基本组成380
9.2计算机在开环控制系统中的应用381
9.2.1开环控制系统概述381
9.2.2计算机开环控制系统设计示例382
9.3计算机在闭环控制系统中的应用386
9.3.1闭环控制系统概述386
9.3.2过程控制387
9.3.3计算机闭环控制系统设计示例389
9.3.4单片机直流调速控制系统设计390
9.4嵌入式技术在可穿戴式健康监测系统中的应用394
9.4.1可穿戴式健康监测系统概述394
9.4.2微型可穿戴式多生理参数记录装置设计示例398
习题402
附录A可显示字符的ASCII码404
附录B8088部分引脚信号功能405
B.1IO/、DT/、SS0的组合对应的操作405
B.2S2、S1、S0的组合对应的操作405
B.3QS1、QS0的组合对应的操作406
附录C8086/8088指令407
附录D8086/8088微机的中断411
D.1中断类型分配411
D.2DOS软中断412
D.3DOS系统功能调用简表413
D.4BIOS软中断简表418
参考文献420
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| 內容試閱：
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第5版
微型计算机原理与接口技术（第5版）在当下，多数读者对软件的了解远超过对硬件的了解，特别是随着各种语言处理程序在功能上的不断增强，程序设计和硬件的距离似乎越来越远。但所有的程序都运行在硬件上，如果能够理解计算机底层的原理，有助于读者成为高水平的程序员。
随着智能控制技术的发展，计算机在工业控制、智能监测等领域的应用越来越广。同时，随着集成电路技术的飞速发展，也使传统微型计算机的主要组成部件可以集成在一片芯片上并嵌入控制对象中，以实现对所嵌入对象体系的智能化控制和监测，能够满足计算机在自动控制领域、特别是各类穿戴式监测系统的应用发展需求。
我国自50年代开始计算机系统的研究。近年来，国产处理器技术更是得到了快速发展，逐步形成多个系列、面向不同应用领域的处理器产品。本次修订，用一定篇幅，借助典型处理器芯片，分别介绍了鲲鹏和飞腾两大系列处理器技术。在弘扬我国计算机技术发展、打造国产处理器生态的同时，也希望提示读者，虽然国产处理器内核是自主研发的，具有自主知识产权，但其依然是基于ARM架构的。处理器技术，乃至整个计算机硬件技术的完全自主研发和生产，还有很长的路要走。
本次修订的总体思路
本次修订注重以下几点: 综合微型机和嵌入式系统在不同应用领域的优势；兼具经典原理和前沿技术；兼顾系统的完整性和现实应用性；尽量通俗易懂地描述晦涩、抽象的理论，通过实际案例设计实现赋能培养，既帮助读者掌握计算机的硬件原理，又为读者进一步从事嵌入式应用开发奠定基础。
计算机从诞生到现在，已分化出多种类型，如微控制器、PC、服务器、超算中心、各种嵌入式系统等。这些类型的计算机之间虽然存在一些差异，有的甚至是较大的差异，但也有很多共性的部分，如基本的硬件组成。
微型计算机是其中最为典型的代表，其最突出的优点是兼容性。从早期的8088、80x86到后来的Pentium系列以及现在的多核技术，虽然其技术和性能都有了极大提高，但从编程的角度看，仍然属于同一系列，且完全兼容，并无本质区别；微型计算机的另一个优点是体现了完整的知识结构，有利于帮助读者形成对计算机系统全面、完整的系统概念。
我们始终认为，建立对微型计算机系统整体概念的认知和经典理论的理解依然是一流设计者应有的基础。本书虽然以面向控制系统设计为主要目标，有很强的应用背景，但没有选择仅以单片机控制作为主线，主要原因正在于此。
对内容的重新组织和选材的说明
(1) 考虑到本书的绝大多数读者都已具有C语言或其他高级语言的基础，因此，第1章首先通过一段简单的C语言程序引出微型计算机的硬件组成和基本工作过程，即冯·诺依曼原理。使读者能够将程序执行与硬件的工作联系在一起。
(2) 在传统的二进制表示与运算等基础知识之外，在第1章中增加了嵌入式系统的概念和基本组成等内容，并介绍了现代计算机中的几个重要思想。
(3) 处理器技术是计算机的核心技术。考虑到Intel及其兼容处理器在个人计算机市场的重要性，以及ARM处理器在嵌入式系统中几乎一统天下并正在逐步进军高端服务器领域的现状，我们选择了这两大系列处理器中的一些典型芯片讲述处理器的相关技术。需要说明的是: 鉴于目前最新型号的微处理器技术并未完全公开，在资料获取上存在一定困难，特别是ARM处理器是通过IP核授权模式生产的，有较严格的知识产权保护，故本书中的介绍仅限于目前已公开的技术，选择的案例芯片也不会是最新发布的型号。但这并不妨碍读者理解现代处理器的一些通用的新技术，如超标量与超流水线、分支预测、乱序执行等。
(4) 近年来，以华为公司和飞腾公司为代表的国产处理器厂商在技术上飞速发展。本书在第2章中介绍了华为公司的鲲鹏处理器和飞腾处理器内核架构，以及飞腾公司的FTC663处理器和S2500处理器片上系统，希望能够为打造国产处理器生态尽绵薄之力。
(5) Intel指令集从8086到Pentium系列，除部分保护模式下增加的扩展指令外，80%以上的指令完全相同；在应用程序中用到的绝大多数指令依然是基本指令集(即8086指令集)中的指令。因此，本书对Intel指令集的介绍依然以8086指令集为主，并简要介绍了32位及以上的扩展指令集。另外，考虑到当前绝大多数嵌入式开发都使用C语言，故对ARM指令集和ARM汇编语言程序设计作了宏观描述。
(6) 对于存储器技术，为了增加实际设计体验，本次修订保留了SRAM与8088的接口设计，但新增了Flash芯片的接口设计。同时，增加了作为现代微机中的主内存的SDRAM类存储器的介绍。
(7) 在数字接口方面，本次修订对串行通信接口作了全面修改和补充，详细描述了目前在可穿戴式智能监测系统中大量用到的短距离串行通信接口和在PC和其他嵌入式系统中常用的长距离串行通信接口，并讲述了非平衡式传输与平衡式传输的基本概念。
(8) 虽然微机连接的外设越来越丰富，但中断工作的原理和输入输出控制理念没有变化。对这部分，本书仅做了少量的修改。
(9) 为使读者对全书内容融会贯通，并能够更深入地理解书中知识在实际应用方面的作用，本次修订新增加了第9章，分别以微处理器、单片微控制器和基于ARM的片上系统为主控单元，通过具体案例讲述计算机在自动控制系统和可穿戴式健康监测系统中的应用。
通过书中的二维码，可以看到作者在“中国大学MOOC”平台和“学堂在线”平台开设的国家级线上一流课程——微机原理与接口技术，实现线上线下无缝衔接。该线上课程的内容可作为本书的配套学习资源。
本书第1～5章由吴宁编写，第6～9章由闫相国整理和编写，夏秦老师补充了有关飞腾处理器的介绍，全书由吴宁负责统稿。本书的编写得到了西安交通大学多位教师的帮助和支持，作者在此表示衷心感谢。
由于时间较紧，编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请同行和读者批评指正。
作者2022年6月于西安交通大学
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