本书以32位处理器、32位汇编语言和32位个人微机系统为起点，从应用角度讲述了IA-32处理器的发展和微机的组成、处理器编程结构、常用指令及其汇编语言程序设计（32位Windows控制台环境和16位DOS环境）、存储系统、微机总线、输入输出接口及其应用技术，还特别介绍了高速缓冲存储器、指令流水线、多媒体指令、超标量、动态执行、多核等先进技术。

本书特点
　　●更新教学内容，体现32位主体。本书以32位教学内容为起点，硬件上以IA-32处理器和32位PC机为主体介绍工作原理，软件上以32位指令系统展开论述Windows控制台环境的汇编语言编程。
　　●强调工作原理，淡化技术细节。本书逻辑结构清晰，突出实践环节，强调基本概念和工作原理，而不过多表述实现细节。
　　●化解汇编难点，突出应用价值。本书从一开始就引出汇编语言的软件开发环境，将上机实践贯穿始终，方便读者通过汇编语言程序更好地理解硬件工作原理。
面向普通学生，降低入门要求。本书在编写过程中充分考虑到普通高等院校学生的实际知识水平，对重点和难点使用浅显生动的语言，循序渐进、深入浅出地进行详尽讲解。
　　●开办教学网站，提供辅助资源。为了更好地服务于广大师生和读者，作者开辟了“大学微机技术系列课程教学辅助网站”（http://www2.zzu.edu.cn/qwfw），提供电子课件、教学大纲、教材勘误、疑难解答、输入输出子程序库、示例源程序文件等辅助资源。

无

本书编写完成后，掩卷而思，禁不住回忆其出版历程。
　　 20世纪80年代和90年代，国内“微机原理及应用”（或“微机原理及接口技术”）课程的教学内容以8位Z80微处理器和TP801单板机为主体。我们总结多年16位微机原理教学经验，整理教案，编写了以16位Intel 8086/8088微处理器和IBM PC系列机为主体的教材《微型计算机原理及接口技术》，并于1999年初出版。2001年，加入汇编语言和32位微处理器内容的《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术》教材出版；2005年，对其进行修订形成第2版。随着微型计算机技术的飞速发展，迫切需要将教学内容再次提升至以32位为主体。以《32位微机原理、汇编语言及接口技术》为暂定书名，我们申报了普通高等教育“十一五”国家级规划教材，并获得批准。按照国家规划教材书目，本版教材定名为《微机原理与接口技术》。但作为我们编写的微机原理教材来说，这已经是第4个版本了。另外，为了体现以32位为主体的教学内容，我们使用了“基于IA32处理器和32位汇编语言”的副书名。
　　本书以IA32处理器和32位PC机为主体介绍32位微机原理、32位汇编语言和接口应用技术。全书共分10章。
 第1章“微型计算机系统概述”。本章通过微处理器的发展尤其是Intel 80x86系列处理器的发展引出各种基本概念，从冯·诺伊曼计算机结构引出微型计算机硬件组成，以16位和32位PC机为例全面理解微机层次结构，通过熟悉Windows控制台环境了解微机软件系统。
 第2章“处理器结构”。本章以8位CPU、16位8086、32位80386和Pentium为例展开讲述处理器功能结构，重点学习IA32处理器通用指令执行环境中的通用整数寄存器、存储器组织和数据寻址方式，并熟悉汇编语言的语句格式、程序框架和开发方法。
 第3章“数据处理”。本章以数据在计算机中的表示介绍数制、数值编码和字符编码，以数据在汇编语言中的表达熟悉常量定义、变量应用以及常用伪指令，以数据在处理器中的处理展开论述IA32处理器数据传送和算术逻辑运算等基本指令，并通过示例程序掌握指令功能和编程应用。
 第4章“汇编语言程序设计”。本章以程序结构为主线，先介绍基本的控制转移指令，然后引出分支程序结构、循环程序结构和子程序结构，同时结合数码转换、字符串处理、键盘输入和显示输出等大量示例程序，掌握汇编语言程序设计方法。最后，介绍汇编语言在编写32位Windows程序以及与C++混合编程方面的应用。
 第5章“微机总线”。本章展开微机总线结构，介绍总线类型、数据传输、信号时序等总线基本技术，以16位8086和32位Pentium为例学习处理器引脚信号和操作时序，以16位ISA、32位PCI和USB总线为例学习系统总线和外设总线。
 第6章“存储系统”。本章以存储层次结构中的主存储器、高速缓冲存储器为主体，学习各种半导体存储器的类型、特点、地址译码，介绍Cache的工作原理和组成结构。最后，说明IA32处理器支持操作系统进行存储管理的分段和分页机制。
 第7章“输入输出接口”。本章在熟悉I/O接口的特点、编址和指令的基础上，结合I/O接口电路展开论述微机与外设进行无条件传送、查询传送、中断传送和DMA传送的原理，并详细介绍处理器的中断机制和编程方法。本章还引出了使用汇编语言编写16位DOS应用程序的方法。
 第8章“常用接口技术”。本章综合已学知识，以应用为目的，熟悉定时控制、并行接口、串行通信和模拟系统的基本原理，掌握扬声器控制、打印机连接、键盘输入、数码管显示、异步串行通信和模拟系统的常用接口技术。
 第9章“处理器性能提高技术”。本章以IA32处理器为例介绍高性能处理器运用的各种先进技术，涉及精简指令集计算机思想、指令流水线技术、浮点数据的编码格式及处理指令、多媒体指令及其特点。
 第10章“并行处理技术”。本章展开论述利用并行性进一步提高处理器性能的各种处理技术，重点说明了IA32和Intel 64处理器所运用的超标量技术、动态执行技术、多线程技术、多核技术的含义和特点。
本书遵循我国“计算机科学与技术本科专业规范”等指导性文件，结合广大师生的反馈和我们的教学实践，删除了陈旧内容，精练了许多知识，实现了以32位为主体的教学思想，同时也在编排体例等多方面进行了改进。与同类教材相比，本书具有以下特色。
　　1更新教学内容，体现32位主体
　　本书不是将32位内容作为16位内容的补充，安排在各个章节最后或全书最后；而是直接以32位教学内容为起点，硬件上以IA32处理器和32位PC机为主体介绍工作原理，软件上以32位指令系统展开讲述Windows控制台环境的汇编语言编程。教材内容不仅摒弃了陈旧的8位和16位技术，而且还引出最新的32位和64位技术。例如，汇编语言的32位Windows编程、与Visual C++的混合编程，存储系统的Cache、存储管理，指令集结构的精简指令集计算机思想、浮点指令和多媒体指令，以及系统结构的指令流水线、超标量、动态执行、多线程、多核等技术。
　　2强调工作原理，淡化技术细节
　　微型计算机技术的突出特点是教学内容虽不深奥但较琐碎，既有共性的工作原理又有具体应用的技术方法。本书在编著过程中，强调基本概念和工作原理，不过多表述实现细节。例如，本教材以IA32处理器为例融合8位、16位和32位微机工作原理，而不是仅引出某个处理器的所有技术；选择32位基本指令进行重点学习而不是所有指令泛泛而谈；抓住处理器和总线的关键信号，没有详细展开所有引脚功能；重点说明存储器地址译码原理，不分析存储器芯片的连接细节；从应用角度解释系统结构特点，不以设计者观点论述技术实现。
　　3化解汇编难点，突出应用价值
　　汇编语言编程是本课程的一个难点，因为其指令繁多、规则凌乱，又涉及底层硬件原理。传统的教学顺序是：先数据编码、后指令系统、接着伪指令、最后展开程序设计，即在积累了大量指令和规则后才引出程序，往往又没有输入输出交互，编出的程序不知对错。本教材从第1章就引出汇编语言的软件开发环境。第2章介绍汇编语言的语句格式、源程序框架和开发方法，并利用简单易用的输入输出子程序编写具有显示结果的程序。第3章结合数据编码、常量定义和变量应用，自然地引出常用伪指令；然后通过阅读源程序、掌握常用处理器指令，逐渐编写特定要求的程序片段。第4章以程序结构为主线，从简单到复杂逐步编写具有实用价值的应用程序，最后展开讲述Windows编程和混合编程。后续章节结合I/O接口技术，介绍I/O指令和I/O程序、中断服务程序以及扬声器控制、键盘扫描码读取、异步串行通信程序，将上机实践贯穿始终，通过汇编语言程序更好地理解硬件工作原理。
　　4面向普通学生，降低入门要求
　　本书充分考虑到普通院校本、专科学生以及自学人员的实际知识水平，以清晰的逻辑结构由浅入深展开教学内容；尽量使用浅显生动的语言，不惜笔墨详尽讲解重点和难点知识。本书只要求读者具有计算机（文化）基础和高级语言的入门知识，掌握微机操作，不要求读者熟悉数字电路、计算机组成原理等先修内容。例如，本教材介绍了基本逻辑运算、门电路、锁存器、三态缓冲器和译码器等涉及硬件的知识，还补充有Windows控制台（及模拟MSDOS）环境的操作、MASM 615命令行开发方法等软件方面的内容。再如，本教材详细介绍了开发软件包的构成，精选了大量示例程序，并提供了作者编写的键盘输入和显示输出I/O子程序库，读者完全可以依据教材所述自主完成各个程序。另外，课程虽然涉及硬件接口，但本教材设计有在PC机上实现的实践环节，所以可以不用配置硬件实验平台而开设本课程（当然，如果能够结合硬件实验平台，效果会更加理想）。还有，每章最后都有总结，帮助读者领悟重点知识，并配合大量习题巩固所学。
　　5开办教学网站，提供辅助资源
　　本书努力从结构组织、内容编排和上机实践等多方面避免同类教材的不足，努力做到结构新颖、内容充实、知识先进，让广大读者有所收获，掌握一些实实在在的东西。为了更好地服务于广大师生和读者，编者开辟了“大学微机技术系列课程教学辅助网站”（http://www2zzueducn/qwfw）。该网站面向“微机原理及接口技术”和“汇编语言程序设计”课程，提供相关教学课件（电子教案）、教学大纲、教材勘误、疑难解答、输入输出子程序库、示例源程序文件等辅助资源，是本教材的动态延伸，欢迎大家访问。有关教材的疏漏和不当以及对相关教学问题的探讨，敬请广大师生和读者通过电子邮件（qianxiaojie@zzueducn）与编者交流。你们的支持是提高教材质量、催生新版教材的最大动力，也是对编者的最大鼓励。
　　钱晓捷主持本版教材的编写工作，并编写了第1、3、4、7～10章和附录，王义琴编写了第5章，范喆编写了第6章，张行进编写了第2章，马耀锋参与了前3章部分章节的编写。全书最后由钱晓捷统稿、配置编程开发环境、编写输入输出子程序库和验证示例程序。本书的编写还得到了陈涛、穆玲玲、关国利、张青、姚俊婷等人的帮助，衷心感谢他们，同时也感谢机械工业出版社华章分社的大力支持。
　　编者

　　2007年10月

钱晓捷：暂无

目录

前言


第1章微型计算机系统概述

11微型计算机的发展

111通用微处理器

112专用微处理器

113摩尔定律

12Intel 80x86系列处理器

12116位80x86处理器

122IA32处理器

123Intel 64处理器

13微型计算机的系统组成

131冯·诺伊曼计算机结构

132微型计算机的硬件系统

133PC微机结构

134计算机系统的层次结构

135微型计算机的软件系统

第1章总结

第1章习题

第2章处理器结构

21处理器的功能结构

211处理器的基本结构

2128086的功能结构

21380386的功能结构

214Pentium的功能结构

22寄存器

221通用寄存器

222标志寄存器

223专用寄存器

23存储器组织

231存储模型

232工作方式

233逻辑地址

24汇编语言基础

241指令代码格式

242语句格式

243源程序框架

244开发过程

25数据寻址方式

251立即数寻址方式

252寄存器寻址方式

253存储器寻址方式

254各种数据寻址方式总结

第2章总结

第2章习题

第3章数据处理

31数据表示

311数制

312数值的编码

313字符的编码

32常量表达

33变量应用

331变量定义

332变量属性

34数据传送类指令

341通用数据传送指令

342堆栈操作指令

343其他传送指令

35算术运算类指令

351加法指令

352减法指令

353乘除法等指令

36位操作类指令

361逻辑运算指令

362移位指令

37串操作类指令

371串传送指令

372串检测指令

38IA32指令系统

第3章总结

第3章习题

第4章汇编语言程序设计

41分支程序结构

411无条件转移指令

412条件转移指令

413单分支程序结构

414双分支程序结构

42循环程序结构

421循环指令

422计数控制循环

423条件控制循环

43子程序结构

431子程序指令

432子程序设计

433参数传递

434程序模块

44Windows应用程序编程

441操作系统函数调用

442控制台应用程序

443图形窗口应用程序

45与C++语言混合编程

451嵌入汇编

452模块连接

第4章总结

第4章习题

第5章微机总线

51总线技术

511总线类型

512总线的数据传输

513总线信号和总线时序

528086的引脚信号

521地址/数据信号

522读写控制信号

523其他控制信号

538086的总线时序

531写总线周期

532读总线周期

54Pentium处理器的引脚和时序

541引脚定义

542总线周期

55微机系统总线

551PC机总线的发展

552ISA总线

553PCI总线

554USB总线

第5章总结

第5章习题

第6章存储系统

61存储系统的层次结构

611技术指标

612层次结构

613局部性原理

62主存储器

621读写存储器

622只读存储器

623存储器地址译码

624主存空间分配

63高速缓冲存储器

631工作原理

632地址映射

633替换算法

634写入策略

63580486的L1 Cache

636Pentium的L1 Cache

64存储管理

641段式存储管理

642页式存储管理

第6章总结

第6章习题

第7章输入输出接口

71I/O接口概述

711I/O接口的典型结构

712I/O端口的编址

713输入输出指令

71416位DOS应用程序

72无条件传送和查询传送

721无条件传送

722查询传送

73中断控制系统

731中断传送

732IA32中断系统

733内部中断服务程序

734中断控制器

735外部中断服务程序

736驻留中断服务程序

74DMA传送

741DMA传送过程

742DMA控制器

第7章总结

第7章习题

第8章常用接口技术

81定时控制接口

8118253/8254定时器

812定时器的应用

82并行接口

821并行接口电路8255

822并行接口的应用

823键盘及其接口

824数码管及其接口

83异步串行通信接口

831异步串行通信格式

832异步串行接口标准

833异步串行通信程序

84模拟接口

841模拟输入输出系统

842D/A转换器

843A/D转换器

第8章总结

第8章习题

第9章处理器性能提高技术

91精简指令集计算机技术

911复杂指令集和精简指令集

912RISC技术的主要特点

92指令流水线技术

921指令流水线概述

92280486的指令流水线

93浮点数据处理单元

931实数编码

932浮点寄存器

933浮点指令及其编程

94多媒体指令

941MMX技术

942SSE技术

943SSE2技术

944SSE3技术

第9章总结

第9章习题

第10章并行处理技术

101超标量技术

1011并行性概念

1012Pentium的超标量指令
流水线

1013Pentium的动态分支预测

102动态执行技术

1021指令级并行

1022P6微结构

103同时多线程技术

1031Pentium 4的NetBurst
微结构

1032Pentium 4的超线程技术

104Intel 64技术

104164位方式的运行环境

104264位方式的指令

105多核技术

1051并行计算机结构分类

1052Intel Core微结构

1053Intel多核技术

第10章总结

第10章习题

附录输入输出子程序库

参考文献