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1 计算机基础知识1

1.1数制1

1.1.1数制的基与权1

1.1.2为什么要用二进制2

1.1.3为什么要用十六进制2

1.1.4数制的转换方法2

1.2逻辑电路4

1.3布尔代数5

1.3.1“或”运算5

1.3.2“与”运算6

1.3.3“反”运算7

1.3.4布尔代数的基本运算规律7

1.3.5摩根定理8

1.3.6真值表及布尔代数式的关系9

1.4二进制数的运算及其加法电路10

1.4.1二进制数的相加10

1.4.2半加器电路12

1.4.3全加器电路12

1.4.4半加器及全加器符号12

1.4.5二进制数的加法电路13

1.4.6二进制数的减法运算14

1.4.7可控反相器及加法/减法电路15

习题17

2 微型计算机的基本组成电路18

2.1算术逻辑单元18

2.2触发器18

2.2.1 RS触发器19

2.2.2 D触发器19

2.2.3 JK触发器20

2.3寄存器22

2.3.1缓冲寄存器22

2.3.2移位寄存器24

2.3.3计数器26

2.3.4累加器28

2.4三态输出电路28

2.5总线结构30

2.6存储器31

2.6.1只读存储器33

2.6.2随机存储器36

习题39

3 微型计算机的基本工作原理40

3.1微型计算机结构的简化形式40

3.2指令系统43

3.3程序设计44

3.3.1先要有一个操作码表45

3.3.2存储器分配45

3.3.3将源程序翻译成目的程序45

3.3.4程序及数据的输入方法46

3.4执行指令的例行程序47

3.4.1环形计数器及机器节拍48

3.4.2取指周期及执行周期48

3.5控制部件51

3.5.1指令译码器51

3.5.2控制矩阵52

3.5.3其他控制电路54

3.6微型计算机功能的扩展55

3.7初级程序设计举例58

3.8控制部件的扩展64

3.9现代技术在微型计算机中的应用67

3.9.1流水线技术67

3.9.2高速缓冲存储器69

3.9.3虚拟存储器69

3.9.4现代技术的应用70

习题70

4 16位微处理器72

4.1 16位微处理器概述72

4.2 8086/8088 CPU的结构73

4.2.1执行部件74

4.2.2总线接口部件BIU74

4.2.3存储器结构76

4.2.4 8086总线的工作周期78

4.3 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式79

4.3.1 8086/8088的引脚信号和功能79

4.3.2最小工作模式82

4.3.3最大工作模式88

4.4 8086/8088的主要操作功能95

4.4.1系统的复位和启动操作95

4.4.2总线操作96

4.4.3中断操作99

4.4.4最小工作模式下的总线保持105

4.4.5最大工作模式下的读/写操作106

习题107

5 86系列微型计算机的指令系统109

5.1 86系列汇编语言及指令的格式与寻址方式109

5.1.1 86系列汇编语言指令语句格式109

5.1.2 86系列CPU的寻址方式110

5.2传送类指令114

5.2.1通用数据传送指令114

5.2.2目标地址传送指令118

5.2.3标志位传送指令119

5.2.4输入/输出数据传送指令119

5.3数据操作类指令120

5.3.1算术运算类指令120

5.3.2逻辑运算和移位指令124

5.4串操作指令128

5.4.1字符串的传送129

5.4.2字符串的存和取130

5.4.3字符串的扫描和比较130

5.4.4重复前缀131

5.5控制类指令132

5.5.1程序转移的地址132

5.5.2条件转移指令134

5.5.3循环控制指令134

5.5.4处理机控制指令134

习题135

6 微型计算机的程序设计137

6.1程序设计步骤137

6.2简单程序138

6.3分支程序140

6.4循环程序143

6.5子程序146

6.6查表程序150

习题151

7 微型计算机汇编语言及汇编程序153

7.1宏汇编语言的基本语法153

7.1.1伪指令语句格式153

7.1.2常数、变量和标号154

7.1.3表达式与运算符158

7.2伪指令160

7.3宏指令166

7.4系统功能调用168

7.5汇编程序的功能及汇编过程172

7.5.1汇编程序的功能172

7.5.2程序的编辑、汇编及连接过程173

7.6汇编语言程序设计178

习题194

8 输入/输出接口196

8.1微型计算机的输入/输出接口196

8.1.1输入/输出接口的交换信号196

8.1.2输入/输出的控制方式196

8.2并行通信与并行接口199

8.2.1并行通信199

8.2.2并行接口199

8.3可编程并行通信接口芯片8255A200

8.3.1 8255A芯片内部结构及其功能200

8.3.2 8255A芯片的控制字及其工作方式202

8.3.3 8255A并行接口应用举例210

8.4串行通信及串行接口213

8.4.1串行通信线路的工作方式213

8.4.2串行接口214

8.4.3串行通信数据的收发方式214

8.5可编程串行通信接口芯片8251A216

8.5.1 8251A芯片内部结构及其功能216

8.5.2 8251A芯片的控制字及其工作方式220

8.5.3 8251A串行接口应用举例223

习题224

9 中断控制器、计数/定时控制器及DMA控制器226

9.1可编程中断控制器8259A226

9.1.1 8259A芯片内部结构226

9.1.2 8259A芯片的工作方式228

9.1.3 8259A芯片的级联使用232

9.1.4 8259A芯片的控制字及其工作方式236

9.2可编程计数/定时控制器8253244

9.2.1 8253芯片内部结构244

9.2.2 8253芯片的工作方式247

9.2.3 8253计数/定时控制器应用举例251

9.3可编程DMA控制器8237A253

9.3.1 8237A芯片内部结构253

9.3.2 8237A芯片的通道操作过程258

9.3.3 8237A DMA控制器的编程及其应用举例259

习题262

10 A/D及D/A转换器264

10.1 D/A转换器工作原理264

10.2 D/A转换器的主要性能指标265

10.3 DAC 0832 D/A转换器268

10.3.1 DAC 0832的结构268

10.3.2 DAC 0832工作方式270

10.4 A/D转换器主要性能指标271

10.5 A/D转换器工作原理274

10.5.1采样274

10.5.2保持274

10.5.3量化和编码275

10.6 ADC 0809 A/D转换器279

10.6.1 ADC 0809的结构279

10.6.2 ADC 0809与系统总线的连接281

10.7 AD 570 A/D转换器282

10.7.1 AD 570的结构282

10.7.2 AD 570工作方式283

习题285

11 32位微处理器287

11.1 80386微处理器的结构287

11.2 32位微处理器的地址总线和数据总线292

11.2.1地址总线292

11.2.2数据总线292

11.2.3总线传送机制293

11.3 32位微处理器的工作方式294

11.4实地址方式295

11.4.1 32位微处理器的地址空间295

11.4.2描述符表297

11.4.3段寄存器298

11.4.4描述符299

11.5保护方式300

11.5.1 32位微处理器的保护机制301

11.5.2保护方式的寻址方法302

11.5.3分页302

11.6虚拟8086方式305

11.7 80486位微处理器的特点简介307

11.8 Pentium微处理器308

11.8.1 Pentium微处理器结构308

11.8.2 Pentium微处理器流水线的工作原理310

11.8.3 Pentium微处理器的数据总线和地址总线310

11.8.4 Pentium微处理器的存储器结构312

11.8.5 Pentium微处理器的分支预测314

11.8.6 Pentium微处理器的写缓冲器和存储器顺序314

11.8.7 Pentium微处理器的外部中断314

11.8.8 Pentium微处理器的浮点数部件314

11.8.9 Pentium微处理器的高速缓冲存储器315

11.8.10 Pentium微处理器初始化方式316

习题317

12 PC总线及整机结构319

12.1 PC机主机结构及主板概述319

12.2常用的CPU及其在主板上的插座322

12.3 PC机的总线结构及主板上的总线扩展槽324

12.4主板上的存储设备327

12.5主板上的芯片组330

12.6主板上的其他器件330

12.7 PC机的外存储设备333

12.7.1软磁盘及软盘驱动器333

12.7.2硬磁盘及硬盘驱动器335

12.7.3磁盘控制器335

12.7.4光盘及光盘驱动器338

12.8微型计算机的机箱及电源340

12.9微型计算机的键盘及监控显示器341

习题352

13 MCS-51单片计算机353

13.1单片计算机概述353

13.1.1单片计算机结构353

13.1.2单片机实验及开发系统354

13.2 MCS-51系列单片机结构355

13.2.1概述355

13.2.2中央处理器356

13.2.3存储器356

13.2.4时序系统364

13.3并行输入/输出端口365

13.4定时器/计数器367

13.5串行端口374

13.6中断378

13.7 MCS-51单片机的工作方式381

13.7.1复位方式382

13.7.2连续工作方式382

13.7.3单步工作方式384

13.8 MCS-51单片机的外部信号387

13.9 MCS-51单片机的指令系统及程序设计389

13.9.1 MCS-51单片机指令系统概述389

13.9.2寻址方式391

13.9.3传输指令与数据的传输393

13.9.4算术逻辑指令与数据处理403

13.10 MCS-51系列单片机系统扩展411

13.10.1程序存储器的扩展411

13.10.2数据存储器的扩展415

13.10.3并行I/O口的扩展417

习题419

14 微型计算机在自动控制系统中的应用421

14.1微型计算机应用的意义421

14.2典型微型计算机控制系统的组成422

14.3微型计算机在开环控制系统中的应用424

14.4以微型计算机为基础的闭环控制系统428

14.5微型计算机在多对象检测及控制系统中的应用430

14.6微型计算机在多变量寻优系统中的应用431

14.7微型计算机在过程控制系统中的应用433

14.7.1干燥道的结构工艺及相纸干燥过程的要求433

14.7.2相纸干燥过程控制机系统的功能434

14.7.3系统的硬件结构435

14.7.4系统软件考虑436

14.7.5软件控制器的原理介绍及讨论437

14.8单片机在称重装置中的应用439

14.8.1商用计价电子秤的功能439

14.8.2硬件结构442

14.8.3程序流程设计442

习题442

附录A 86系列指令系统汇总表443

附录B ASCII码字符表458

附录C MCS-51单片机指令系统汇总表459

附录D 习题答案466

附录E “微型计算机原理及应用”课程的实验设备建设484

参考文献486