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第1章 微处理器和计算机导论1

1.1 历史背景1

1.1.1 机械时代1

1.1.2 电子时代2

1.1.3 程序设计的进步3

1.1.4 微处理器时代4

1.1.5 现代微处理器5

1.2 基于微处理器的PC系统12

1.2.1 存储器和I/O系统12

1.2.2 微处理器17

1.3 数制20

1.3.1 数字20

1.3.2 按位计数法20

1.3.3 其他数制转换到十进制21

1.3.4 十进制转换成其他进制22

1.3.5 二进制编码的十六进制23

1.3.6 补码24

1.4 计算机数据格式24

1.4.1 ASCII和Unicode数据25

1.4.2 BCD数据26

1.4.3 字节数据27

1.4.4 字数据28

1.4.5 双字数据30

1.4.6 实数31

1.5 小结32

1.6 习题33

第2章 微处理器及其体系结构36

2.1 微处理器的内部体系结构36

2.1.1 程序设计模型36

2.1.2 多功能寄存器38

2.2 实模式存储器寻址41

2.2.1 段和偏移41

2.2.2 默认段和偏移寄存器42

2.2.3 段和偏移寻址机制允许重定位43

2.3 保护模式存储器寻址简介43

2.3.1 选择子和描述符44

2.3.2 程序不可见寄存器47

2.4 内存分页48

2.4.1 分页寄存器48

2.4.2 页目录和页表50

2.5 平展模式内存51

2.6 小结52

2.7 习题52

第3章 寻址方式54

3.1 数据寻址方式54

3.1.1 寄存器寻址57

3.1.2 立即寻址58

3.1.3 直接数据寻址60

3.1.4 寄存器间接寻址63

3.1.5 基址加变址寻址65

3.1.6 寄存器相对寻址67

3.1.7 相对基址加变址寻址68

3.1.8 比例变址寻址70

3.1.9 RIP相对寻址71

3.1.10 数据结构71

3.2 程序存储器寻址72

3.2.1 直接程序存储器寻址72

3.2.2 相对程序存储器寻址72

3.2.3 间接程序存储器寻址73

3.3 堆栈存储器寻址74

3.4 小结76

3.5 习题78

第4章 数据传送指令80

4.1 MOV回顾80

4.1.1 机器语言80

4.1.2 Pentium 4和Core2的64位模式86

4.2 PUSH/POP指令87

4.2.1 PUSH指令87

4.2.2 POP指令89

4.2.3 初始化堆栈90

4.3 装入有效地址91

4.3.1 LEA指令91

4.3.2 LDS、LES、LFS、LGS和LSS指令92

4.4 数据串传送94

4.4.1 方向标志94

4.4.2 DI和SI94

4.4.3 LODS指令94

4.4.4 STOS指令95

4.4.5 MOVS指令96

4.4.6 INS指令98

4.4.7 OUTS指令99

4.5 其他数据传送指令99

4.5.1 XCHG指令99

4.5.2 LAHF和SAHF指令100

4.5.3 XLAT指令100

4.5.4 IN和OUT指令101

4.5.5 MOVSX和MOVZX指令102

4.5.6 BSWAP指令103

4.5.7 CMOV指令103

4.6 段超越前缀103

4.7 汇编程序详述104

4.7.1 伪指令104

4.7.2 存储器组织108

4.7.3 程序举例110

4.8 小结112

4.9 习题113

第5章 算术和逻辑运算指令115

5.1 加法、减法和比较指令115

5.1.1 加法指令115

5.1.2 减法指令119

5.1.3 比较指令121

5.2 乘法和除法指令122

5.2.1 乘法指令122

5.2.2 除法指令124

5.3 BCD码和ASCII码算术运算指令127

5.3.1 BCD算术运算指令127

5.3.2 ASCII算术运算指令128

5.4 基本逻辑运算指令130

5.4.1 AND指令130

5.4.2 OR指令131

5.4.3 XOR指令132

5.4.4 测试和位测试指令133

5.4.5 NOT指令和NEG指令134

5.5 移位指令和循环移位指令134

5.5.1 移位指令134

5.5.2 双精度移位指令135

5.5.3 循环移位指令136

5.5.4 位扫描指令136

5.6 串比较指令137

5.6.1 SCAS指令137

5.6.2 CMPS指令137

5.7 小结138

5.8 习题139

第6章 程序控制指令141

6.1 转移指令141

6.1.1 无条件转移指令141

6.1.2 条件转移和条件设置145

6.1.3 LOOP指令148

6.2 控制汇编语言程序的流程149

6.2.1 WHILE循环151

6.2.2 REPEAT-UNTIL循环152

6.3 过程153

6.3.1 CALL指令154

6.3.2 RET指令156

6.4 中断概述157

6.4.1 中断向量157

6.4.2 中断指令158

6.4.3 中断控制159

6.4.4 PC机的中断159

6.4.5 64位模式中断160

6.5 机器控制及其他指令160

6.5.1 控制进位标志位160

6.5.2 WAIT指令160

6.5.3 HLT指令161

6.5.4 NOP指令161

6.5.5 LOCK前缀161

6.5.6 ESC指令161

6.5.7 BOUND指令161

6.5.8 ENTER和LEAVE指令161

6.6 小结162

6.7 习题163

第7章 在C/C＋＋中使用汇编语言165

7.1 在16位DOS应用程序中使用汇编语言与C/C＋＋语言165

7.1.1 基本规则和简单程序166

7.1.2 _asm块中不能使用的MASM功能167

7.1.3 使用字符串167

7.1.4 使用数据结构169

7.1.5 混合语言编程的例子171

7.2 在32位应用程序中使用汇编语言与Visual C/C＋＋语言172

7.2.1 使用控制台I/O访问键盘和显示器的例子173

7.2.2 直接访问I/O端口174

7.2.3 开发Windows的Visual C＋＋应用程序174

7.3 汇编和C＋＋混合目标码180

7.3.1 用Visual C＋＋链接汇编语言181

7.3.2 在C/C＋＋程序中添加新的汇编语言指令184

7.4 小结185

7.5 习题185

第8章 微处理器程序设计187

8.1 模块化程序设计187

8.1.1 汇编程序和链接程序187

8.1.2 PUBLIC和EXTRN189

8.1.3 库190

8.1.4 宏193

8.2 使用键盘和视频显示器195

8.2.1 读取键盘195

8.2.2 使用视频显示器198

8.2.3 在程序中使用定时器201

8.2.4 鼠标202

8.3 数据转换204

8.3.1 二进制转换为ASCII码204

8.3.2 ASCII码转换为二进制205

8.3.3 显示和读入十六进制数206

8.3.4 使用查找表实现数据转换208

8.3.5 使用查找表的示例程序209

8.4 磁盘文件210

8.4.1 磁盘的组织211

8.4.2 文件名212

8.4.3 顺序存取文件212

8.4.4 随机存取文件220

8.5 程序举例222

8.5.1 时间／日期显示程序222

8.5.2 数字排序程序223

8.5.3 数据加密225

8.6 小结226

8.7 习题227

第9章 8086/8088硬件特性228

9.1 引脚和引脚功能228

9.1.1 引脚228

9.1.2 电源要求229

9.1.3 直流特性229

9.1.4 引脚定义229

9.2 时钟产生器8284A232

9.2.1 8284A时钟产生器232

9.2.2 8284A的操作233

9.3 总线缓冲及锁存233

9.3.1 多路分离总线234

9.3.2 缓冲系统236

9.4 总线时序237

9.4.1 基本的总线操作237

9.4.2 一般的时序238

9.4.3 读时序238

9.4.4 写时序241

9.5 就绪和等待状态241

9.5.1 READY输入241

9.5.2 RDY和8284A242

9.6 最小模式与最大模式244

9.6.1 最小模式操作244

9.6.2 最大模式操作244

9.6.3 8288总线控制器244

9.7 小结246

9.8 习题246

第10章 存储器接口248

10.1 存储器器件248

10.1.1 存储器引脚248

10.1.2 ROM存储器249

10.1.3 静态RAM（SRAM）器件251

10.1.4 动态RAM（DRAM）存储器254

10.2 地址译码258

10.2.1 为什么要进行存储器译码258

10.2.2 简单的与非门译码器258

10.2.3 3-8线译码器（74LS138）259

10.2.4 双2-4线译码器（74LS139）261

10.2.5 PLD可编程译码器262

10.3 8088和80188（8位）存储器接口265

10.3.1 基本的8088/80188存储器接口265

10.3.2 与快闪存储器接口268

10.3.3 错误校正270

10.4 8086、80186、80286和80386SX（16位）存储器接口271

10.5 80386DX和80486（32位）存储器接口278

10.5.1 存储体278

10.5.2 32位存储器接口279

10.6 Pentium～Core2（64位）存储器接口281

10.7 DRAM284

10.7.1 DRAM回顾284

10.7.2 EDO存储器286

10.7.3 SDRAM286

10.7.4 DDR286

10.7.5 DRAM控制器287

10.8 小结287

10.9 习题288

第11章 基本I/O接口289

11.1 I/O接口概述289

11.1.1 I/O指令289

11.1.2 独立编址I/O与存储器映像I/O290

11.1.3 PC机I/O映像291

11.1.4 基本输入输出接口291

11.1.5 握手293

11.1.6 关于接口电路的注释294

11.2 I/O端口地址译码296

11.2.1 译码8位I/O地址296

11.2.2 译码16位I/O地址297

11.2.3 8位与16位I/O端口298

11.2.4 32位I/O端口300

11.3 可编程外围设备接口303

11.3.1 82C55基本描述303

11.3.2 82C55编程304

11.3.3 方式0操作305

11.3.4 与82C55接口的LCD显示器309

11.3.5 方式1选通输入319

11.3.6 方式1选通输出321

11.3.7 方式2双向操作322

11.3.8 82C55方式小结324

11.3.9 串行EEPROM接口325

11.4 8254可编程间隔定时器326

11.4.1 8254功能描述326

11.4.2 8254编程327

11.4.3 直流电机速度与方向控制331

11.5 16550可编程通信接口334

11.5.1 异步串行数据335

11.5.2 16550功能描述335

11.5.3 16550编程336

11.6 模／数转换器（ADC）与数／模转换器（DAC）340

11.6.1 DAC0830数／模转换器341

11.6.2 ADC080X模／数转换器342

11.6.3 使用ADC0804和DAC0830的实例344

11.7 小结345

11.8 习题346

第12章 中断348

12.1 基本中断处理348

12.1.1 中断的目的348

12.1.2 中断349

12.1.3 中断指令：BOUND、INTO、INT、INT3和IRET351

12.1.4 实模式中断操作351

12.1.5 保护模式中断操作352

12.1.6 中断标志位352

12.1.7 将一个中断向量存入向量表353

12.2 硬件中断354

12.2.1 INTR和INTA355

12.2.2 82C55键盘中断358

12.3 扩展中断结构360

12.3.1 使用74ALS244扩展360

12.3.2 菊花链中断361

12.4 8259A可编程中断控制器362

12.4.1 8259A概述362

12.4.2 连接单个8259A363

12.4.3 级联多个8259A364

12.4.4 8259A编程364

12.4.5 8259A编程实例368

12.5 中断实例375

12.5.1 实时时钟375

12.5.2 中断处理键盘377

12.6 小结379

12.7 习题379

第13章 直接存储器存取及DMA控制I/O381

13.1 基本DMA操作381

13.2 8237 DMA控制器382

13.2.1 软件命令386

13.2.2 地址寄存器和计数寄存器编程386

13.2.3 8237与80X86微处理器相连387

13.2.4 用8237进行存储器到存储器传输387

13.2.5 DMA处理的打印机接口392

13.3 共享总线操作394

13.3.1 定义的总线类型395

13.3.2 总线仲裁器395

13.4 磁盘存储系统400

13.4.1 软盘存储器400

13.4.2 笔式驱动器403

13.4.3 硬盘存储器403

13.4.4 光盘存储器405

13.5 视频显示器406

13.5.1 视频信号407

13.5.2 TTL RGB显示器407

13.5.3 模拟RGB显示器408

13.6 小结411

13.7 习题412

第14章 算术协处理器、MMX和SIMD技术413

14.1 算术协处理器的数据格式413

14.1.1 带符号的整数413

14.1.2 二进制编码的十进制（BCD）414

14.1.3 浮点数414

14.2 80X87的结构416

14.3 指令系统421

14.3.1 数据传送指令421

14.3.2 算术运算指令422

14.3.3 比较指令423

14.3.4 超越运算指令424

14.3.5 常数操作指令424

14.3.6 协处理器控制指令424

14.3.7 协处理器指令426

14.4 算术协处理器编程438

14.4.1 计算圆的面积438

14.4.2 求谐振频率439

14.4.3 使用一元二次方程求根440

14.4.4 使用内存数组存储结果441

14.4.5 将单精度浮点数转换为字符串442

14.5 MMX技术简介443

14.5.1 数据类型443

14.5.2 指令系统444

14.6 SSE技术概述452

14.6.1 浮点数453

14.6.2 指令集454

14.6.3 控制／状态寄存器454

14.6.4 编程实例455

14.6.5 优化458

14.7 小结458

14.8 习题459

第15章 总线接口461

15.1 ISA总线461

15.1.1 ISA总线的发展461

15.1.2 8位ISA总线输出接口461

15.1.3 8位ISA总线输入接口466

15.1.4 16位ISA总线468

15.2 外围部件互连（PCI）总线468

15.2.1 PCI总线的引脚图469

15.2.2 PCI总线的地址／数据线469

15.2.3 配置空间470

15.2.4 PCI总线的BIOS472

15.2.5 PCI接口474

15.2.6 PCI Express总线474

15.3 并行打印机接口（LPT）475

15.3.1 端口介绍475

15.3.2 使用并行端口而不需要ECP支持477

15.4 串行COM端口477

15.5 通用串行总线（USB）480

15.5.1 连接器480

15.5.2 USB数据480

15.5.3 USB命令481

15.5.4 USB总线节点482

15.5.5 USBN9604/3编程482

15.6 加速图形端口（AGP）485

15.7 小结485

15.8 习题485

第16章 80186、80188及80286微处理器487

16.1 80186/80188的结构487

16.1.1 80186/80188的型号487

16.1.2 80186基本结构框图488

16.1.3 80186/80188基本特征488

16.1.4 引脚490

16.1.5 直流工作特性492

16.1.6 80186/80188时序492

16.2 80186/80188增强功能编程495

16.2.1 外设控制块（PCB）495

16.2.2 80186/80188的中断495

16.2.3 中断控制器496

16.2.4 定时器500

16.2.5 DMA控制器505

16.2.6 片选单元507

16.3 80C188EB接口举例510

16.4 实时操作系统（RTOS）516

16.4.1 实时操作系统（RTOS）概述516

16.4.2 实例系统517

16.4.3 线程系统519

16.5 80286简介523

16.5.1 硬件特性523

16.5.2 新增指令524

16.5.3 虚拟存储机525

16.6 小结526

16.7 习题526

第17章 80386和80486微处理器528

17.1 80386微处理器简介528

17.1.1 存储系统530

17.1.2 输入／输出系统536

17.1.3 存储器和I/O控制信号537

17.1.4 时序537

17.1.5 等待状态538

17.2 特定的80386寄存器538

17.2.1 控制寄存器538

17.2.2 调试和测试寄存器540

17.3 80386存储管理541

17.3.1 描述符和选择子541

17.3.2 描述符表544

17.3.3 任务状态段（TSS）545

17.4 向保护模式转换547

17.5 虚拟8086模式556

17.6 内存分页机制557

17.6.1 页目录557

17.6.2 页表557

17.7 80486微处理器简介559

17.7.1 80486DX和80486SX微处理器的引脚560

17.7.2 80486的基本结构563

17.7.3 80486的存储系统564

17.8 小结566

17.9 习题566

第18章 Pentium和Pentium Pro微处理器568

18.1 Pentium微处理器简介568

18.1.1 存储系统571

18.1.2 输入／输出系统572

18.1.3 系统时序572

18.1.4 分支预测逻辑574

18.1.5 高速缓存结构574

18.1.6 超标量体系结构574

18.2 Pentium的特定寄存器574

18.2.1 控制寄存器574

18.2.2 EFLAG寄存器575

18.2.3 内置自检（BIST）575

18.3 Pentium的存储管理576

18.3.1 分页单元576

18.3.2 存储管理模式576

18.4 Pentium的新指令577

18.5 Pentium Pro微处理器简介581

18.5.1 Pentium Pro的内部结构582

18.5.2 引脚连接583

18.5.3 存储系统586

18.5.4 输入／输出系统587

18.5.5 系统时序587

18.6 Pentium Pro的特性587

18.7 小结588

18.8 习题589

第19章 Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium 4和Core2微处理器590

19.1 Pentium Ⅱ微处理器简介590

19.1.1 存储系统595

19.1.2 输入／输出系统596

19.1.3 系统时序596

19.2 Pentium Ⅱ软件变化597

19.2.1 CPUID指令597

19.2.2 SYSENTER和SYSEXIT指令597

19.2.3 FXSAVE和FXRSTOR指令598

19.3 Pentium Ⅲ598

19.3.1 芯片组598

19.3.2 总线598

19.3.3 引脚599

19.4 Pentium 4和Core2600

19.4.1 存储器接口600

19.4.2 寄存器组601

19.4.3 超线程技术602

19.4.4 多核技术602

19.4.5 CPUID602

19.4.6 特定模型寄存器605

19.4.7 性能监视寄存器605

19.4.8 64位扩展技术606

19.5 小结607

19.6 习题607

附录A 汇编程序、Visual C＋＋和DOS608

附录B 指令系统一览614

附录C 标志位的变化674

附录D 偶数号习题的答案676