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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8259324

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8254340

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8255356

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 8250372

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