本书以目前流行的微型计算机为对象，将微型计算机基础知识、典型微处理器、寻址方式与指令系统、汇编语言及程序设计、总线技术、存储器系统、输入/输出接口技术、中断技术、通用可编程接口芯片、人机交互设备及接口、D/A及A/D转换器等知识融为一体，内容的组合体现出结构化和模块化，合理形成完整的课程教学体系，突出计算机应用的新知识和新技术。每章均给出导读、小结及思考与练习，为读者学习提供帮助。
本书融入作者多年教学和实践经验，内容由浅入深、循序渐进、重点突出、应用性强；从教学规律和学习习惯出发，合理编排教学内容，全面阐述微型计算机原理与接口技术中必须掌握的基本知识和基本技能，为今后的实际应用奠定扎实基础。
本书适合作为应用型本科院校计算机专业的教材，也可作为高等职业教育、成人教育、在职人员培训、高等教育自学人员和从事微型计算机硬件和软件开发的工程技术人员学习和应用的参考书。

本书在《微型计算机原理与接口技术（第三版）》的基础上改版，按照应用技术型本
科院校各专业对该课程的教学要求来设计课程体系并确定教学内容，让读者能有针对性
地学习微型计算机基础知识和应用技能，培养较强的计算机应用能力，为今后从事计算
机软硬件系统的设计和开发应用奠定扎实的基础。
本版教材在保持第三版组织结构的基础上进行了修改和调整，删去一些比较浅显和
累赘的知识，修改了部分内容，补充了一些实用知识和应用实例。例如，第 1 章中删除
了微型计算机应用的内容，增加了软件系统和软硬件之间关系的表述；将原计算机中的
信息表示一节拆分为计算机的数制及其转换、机器数表示、常用编码等 3 节内容；增加
了对数据溢出及其判断的讨论。第 2 章中深化了对段寄存器、存储器分段处理、复位信
号的理解和应用；增加了 8086 系统有关操作时序的讨论。第 3 章中增加了中断调用类指
令的表述。第 4 章中将汇编语言常用伪指令和上机过程两节拆分出来；改换和充实了部
分程序设计例题；在高级汇编技术中将重复汇编和条件汇编有关内容进行了分解表述。
第 5 章中补充了微机总线结构的讨论及组成图示。第 6 章中增加了高集成度 DRAM、SATA
接口、硬盘基本参数以及闪速存储器等内容，利用图示对虚拟存储器进行分析和讨论。
第 7 章中增加了 DMA 数据传送过程、选择型和多路型 DMA 控制器以及通道方式的介绍。
第 8 章中增加了 8237A 与 CPU 接口电路、与外设接口电路及其应用的分析等内容。第 9
章中对单级中断与多级中断、8086 中断处理过程等内容进行了扩充。第 10 章中充实了
并行传输的基本概念。第 11 章中修改了串行传输基本概念；修改了 RS-232 相关内容。
第 12 章中将原 12.1 节分解为概述、8253 内部结构和引脚功能、8253 初始化及工作方式
等 3 节内容；删除了 8253 与系统的连接部分。第 13 章中删除了 CRT 显示器接口编程以
及主机与打印机接口的内容。经过这样处理，使本书各章节内容相对独立又相互衔接，
形成层次化和模块化的知识体系，兼顾不同层次的需求，具体授课时可根据各专业教学
要求在内容上适当取舍。
本书教学参考学时为 70～80 学时（含实训20～30 学时）。全书共计14章，分别介
绍了微型计算机基础知识、典型微处理器、寻址方式与指令系统、汇编语言及程序设计、
总线技术、存储器系统、输入/输出接口技术、可编程 DMA 控制器 8237A、中断技术、
可编程并行接口芯片8255A、可编程串行接口芯片8251A、可编程定时/计数器接口芯片
8253、人机交互设备及接口、D/A及A/D 转换器等有关知识。
本书配套有学习指导参考书《微型计算机原理与接口技术学习指导（第四版）》（中
国铁道出版社出版），提供本书各章重点知识复习、典型例题解析、思考与练习题解答，
在附录中给出3套模拟试题及其解答、DOS常用命令及出错信息、8086 指令系统、DOS
系统功能调用、BIOS 中断调用等，为课程教学、实践训练和课后复习提供强有力的帮助。
本书注重知识体系的完整和前后内容的有机衔接，突出应用特色，与工程实践相结
合，减少过多过深的原理性分析，加大实践教学内容比重。相关概念、理论及应用均以
基本要求为主，通过对各章知识点的阐述与分析，做到层次清晰、脉络分明、由浅入深、
循序渐进、举一反三、突出实用。
本书适合作为应用型本科院校计算机专业的教材，也可作为高等职业教育、成人教
育、在职人员培训、高等教育自学人员和从事微型计算机硬件和软件开发的工程技术人
员学习和应用的参考书。
本书由杨立、邓振杰、荆淑霞等编著。编写分工：杨立负责编写第1～5章；邓振杰
负责编写第6～9章；荆淑霞负责编写第10～14 章。参加本书大纲讨论和部分内容编写
工作的还有曲凤娟、金永涛、李杰、王振夺、李楠、邹澎涛、朱蓬华等。全书由杨立负
责组织与统稿。
由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
编 者
2015 年 11 月

第 1 章微型计算机基础知识................................................................................ 1
1.1 微型计算机概述.......................................................................................... 1
1.1.1 微处理器的产生和发展.................................................................... 1
1.1.2 微型计算机分类............................................................................... 3
1.1.3 微型计算机特点............................................................................... 4
1.1.4 微型计算机性能指标........................................................................ 5
1.2 微型计算机硬件结构及其功能.................................................................... 5
1.2.1 微型计算机硬件基本结构................................................................ 6
1.2.2 微型计算机各模块基本功能............................................................ 6
1.3 微型计算机系统.......................................................................................... 9
1.3.1 微型计算机系统组成........................................................................ 9
1.3.2 微型计算机常用软件.......................................................................10
1.3.3 软硬件之间的关系..........................................................................11
1.4 计算机中的数制及其转换...........................................................................12
1.4.1 数制的基本概念..............................................................................12
1.4.2 数制之间的转换..............................................................................13
1.5 计算机中机器数的表示..............................................................................15
1.5.1 机器数表示方法..............................................................................15
1.5.2 带符号数的原码、反码、补码表示................................................15
1.5.3 定点数和浮点数的表示...................................................................17
1.5.4 数据溢出及其判断..........................................................................18
1.6 计算机中常用编码......................................................................................18
1.6.1 美国信息交换标准代码...................................................................18
1.6.2 二-十进制编码——BCD码.............................................................20
本章小结............................................................................................................21
思考与练习题.....................................................................................................21
第 2 章典型微处理器......................................................................................... 23
2.1 微处理器性能简介......................................................................................23
2.1.1 处理器主要性能指标.......................................................................23
2.1.2 微处理器基本功能..........................................................................24
2.2 Intel 8086微处理器内外部结构.................................................................24
2.2.1 8086微处理器内部结构..................................................................24
2.2.2 8086微处理器寄存器结构..............................................................27
2.2.3 8086微处理器外部特性..................................................................30
2.3 存储器和I/O组织.....................................................................................32
微型计算机原理与接口技术 第四版
2
2.3.1 存储器组织.....................................................................................32
2.3.2 I/O端口组织...................................................................................36
2.4 8086微处理器总线周期和工作方式..........................................................37
2.4.1 8284A时钟信号发生器...................................................................37
2.4.2 8086总线周期.................................................................................38
2.4.3 8086微处理器最小/最大工作方式..................................................39
2.5 8086微处理器操作时序.............................................................................41
2.5.1 系统复位和启动操作.......................................................................42
2.5.2 总线操作.........................................................................................42
2.5.3 暂停操作.........................................................................................43
2.5.4 中断响应总线周期操作...................................................................43
2.5.5 总线保持请求/保持响应操作..........................................................44
2.6 32位微处理器简介....................................................................................45
2.6.1 80386微处理器...............................................................................45
2.6.2 80486微处理器...............................................................................46
2.6.3 Pentium系列微处理器....................................................................48
2.6.4 Pentium微处理器采用的新技术......................................................52
本章小结............................................................................................................53
思考与练习题.....................................................................................................54
第 3 章寻址方式与指令系统.............................................................................. 56
3.1 指令格式及寻址.........................................................................................56
3.1.1 指令系统与指令格式.......................................................................56
3.1.2 寻址的概念及操作数类别...............................................................57
3.2 8086寻址方式及其应用.............................................................................57
3.2.1 与操作数有关的寻址方式...............................................................58
3.2.2 与I/O端口地址有关的寻址方式.....................................................60
3.3 8086指令系统及其应用.............................................................................61
3.3.1 数据传送类指令..............................................................................61
3.3.2 算术运算类指令..............................................................................64
3.3.3 逻辑运算与移位类指令...................................................................67
3.3.4 串操作类指令..................................................................................70
3.3.5 控制转移类指令..............................................................................72
3.3.6 处理器控制类指令..........................................................................75
3.3.7 中断调用指令..................................................................................76
3.4 DOS和BIOS中断调用..............................................................................77
3.4.1 DOS功能调用.................................................................................77
3.4.2 BIOS中断调用................................................................................78
3.5 Pentium微处理器新增寻址方式和指令.....................................................79
3.5.1 Pentium微处理器的内部寄存器......................................................79
3.5.2 Pentium微处理器的新增寻址方式..................................................80
3.5.3 Pentium系列微处理器专用指令......................................................81
3.5.4 Pentium系列微处理器控制指令......................................................81
目 录
3
本章小结............................................................................................................82
思考与练习题.....................................................................................................82
第 4章汇编语言及程序设计.............................................................................. 85
4.1 汇编语言简述............................................................................................85
4.1.1 汇编语言及语句格式.......................................................................85
4.1.2 汇编语言标识符、表达式和运算符................................................86
4.1.3 汇编语言源程序结构.......................................................................89
4.2 汇编语言常用伪指令.................................................................................90
4.2.1 数据定义伪指令..............................................................................91
4.2.2 符号定义伪指令..............................................................................92
4.2.3 段定义伪指令..................................................................................93
4.2.4 过程定义伪指令..............................................................................94
4.2.5 结构定义伪指令..............................................................................95
4.2.6 模块定义与连接伪指令...................................................................96
4.2.7 程序计数器$和ORG伪指令...........................................................97
4.3 汇编语言程序上机过程..............................................................................97
4.3.1 汇编语言的工作环境.......................................................................97
4.3.2 汇编语言上机操作步骤...................................................................98
4.4 汇编语言程序设计.....................................................................................99
4.4.1 程序设计基本步骤及程序结构........................................................99
4.4.2 顺序结构程序设计........................................................................100
4.4.3 分支结构程序设计........................................................................101
4.4.4 循环结构程序设计........................................................................104
4.4.5 子程序设计...................................................................................107
4.4.6 DOS调用程序设计.......................................................................109
4.5 高级汇编技术.......................................................................................... 111
4.5.1 宏指令与宏汇编............................................................................ 111
4.5.2 重复汇编.......................................................................................113
4.5.3 条件汇编.......................................................................................115
本章小结..........................................................................................................117
思考与练习题...................................................................................................118
第 5 章总线技术.............................................................................................. 120
5.1 概述.........................................................................................................120
5.1.1 总线的概念...................................................................................120
5.1.2 总线的结构...................................................................................121
5.1.3 总线的分类...................................................................................122
5.1.4 总线性能及总线标准.....................................................................123
5.1.5 总线传输和控制............................................................................124
5.2 系统总线..................................................................................................125
5.2.1 概述..............................................................................................125
微型计算机原理与接口技术 第四版
4
5.2.2 ISA总线.......................................................................................125
5.3 局部总线..................................................................................................130
5.3.1 PCI总线........................................................................................131
5.3.2 AGP总线......................................................................................133
5.4 外围设备总线..........................................................................................134
5.4.1 USB通用串行总线........................................................................134
5.4.2 IEEE 1394总线.............................................................................137
5.5 I
2
C总线...................................................................................................139
5.5.1 I
2
C总线简介.................................................................................139
5.5.2 I
2
C总线特性.................................................................................140
5.5.3 I
2
C总线工作原理..........................................................................140
本章小结..........................................................................................................141
思考与练习题...................................................................................................142
第 6 章存储器系统.......................................................................................... 144
6.1 存储器概述..............................................................................................144
6.1.1 存储器分类...................................................................................144
6.1.2 存储器常用性能指标.....................................................................145
6.1.3 存储系统层次结构........................................................................146
6.2 半导体存储器..........................................................................................147
6.2.1 概述..............................................................................................147
6.2.2 随机存储器（RAM）....................................................................149
6.2.3 只读存储器（ROM）....................................................................153
6.3 存储器扩展与寻址...................................................................................156
6.3.1 位扩展...........................................................................................157
6.3.2 字扩展...........................................................................................157
6.3.3 字位扩展.......................................................................................157
6.3.4 存储器的寻址................................................................................158
6.4 存储器与CPU的连接..............................................................................159
6.4.1 连接时注意问题............................................................................159
6.4.2 典型微处理器与存储器的连接......................................................160
6.5 辅助存储器..............................................................................................161
6.5.1 硬盘存储器...................................................................................161
6.5.2 光盘存储器...................................................................................166
6.6 新型存储器技术.......................................................................................169
6.6.1 多体交叉存储器............................................................................169
6.6.2 高速缓冲存储器（Cache）...........................................................170
6.6.3 虚拟存储器...................................................................................172
6.6.4 闪速存储器...................................................................................177
本章小结..........................................................................................................180
思考与练习题...................................................................................................181
目 录
5
第 7 章输入/输出接口技术............................................................................... 183
7.1 概述.........................................................................................................183
7.1.1 输入/输出接口电路要解决的问题.................................................183
7.1.2 输入/输出接口的结构与功能........................................................184
7.1.3 I/O端口的编址方式......................................................................186
7.2 输入/输出数据传送方式..........................................................................187
7.2.1 无条件传送方式............................................................................187
7.2.2 查询传送方式................................................................................188
7.2.3 中断传送方式................................................................................191
7.2.4 DMA传送方式..............................................................................192
7.2.5 通道方式.......................................................................................195
本章小结..........................................................................................................196
思考与练习题...................................................................................................197
第 8 章可编程 DMA 控制器 8237A .................................................................. 198
8.1 概述.........................................................................................................198
8.1.1 8237A主要功能............................................................................198
8.1.2 8237A工作状态............................................................................199
8.2 8237A内部结构及引脚............................................................................199
8.2.1 8237A内部结构............................................................................199
8.2.2 8237A引脚及功能........................................................................200
8.3 8237A工作方式.......................................................................................202
8.3.1 单字节传送方式............................................................................202
8.3.2 数据块传送方式............................................................................203
8.3.3 请求传送方式................................................................................203
8.3.4 级连传送方式................................................................................203
8.4 8237A内部寄存器功能及格式.................................................................204
8.4.1 当前地址寄存器............................................................................204
8.4.2 当前字节数寄存器........................................................................205
8.4.3 基地址寄存器................................................................................205
8.4.4 基字节寄存器................................................................................205
8.4.5 命令寄存器...................................................................................205
8.4.6 工作方式寄存器............................................................................206
8.4.7 请求寄存器...................................................................................207
8.4.8 屏蔽寄存器...................................................................................208
8.4.9 状态寄存器...................................................................................208
8.4.10 暂存寄存器...................................................................................209
8.4.11 软件命令.......................................................................................209
8.5 8237A编程及应用...................................................................................209
8.5.1 8237A主要寄存器端口地址分配..................................................209
8.5.2 8237A编程一般步骤.....................................................................210
8.5.3 8237A应用举例............................................................................212
微型计算机原理与接口技术 第四版
6
本章小结..........................................................................................................215
思考与练习题...................................................................................................216
第 9 章中断技术.............................................................................................. 217
9.1 概述.........................................................................................................217
9.1.1 中断的概念...................................................................................217
9.1.2 中断源...........................................................................................219
9.1.3 中断处理过程................................................................................219
9.1.4 中断优先级管理............................................................................221
9.1.5 单级中断与多级中断.....................................................................224
9.2 8086中断系统.........................................................................................224
9.2.1 中断类型.......................................................................................225
9.2.2 中断向量表...................................................................................227
9.2.3 8086中断处理过程.......................................................................228
9.3 可编程中断控制器8259A及其应用........................................................231
9.3.1 8259A内部结构及引脚.................................................................231
9.3.2 8259A中断管理方式.....................................................................233
9.3.3 8259A中断响应过程.....................................................................236
9.3.4 8259A编程及应用........................................................................237
本章小结..........................................................................................................244
思考与练习题...................................................................................................245
第 10 章可编程并行接口芯片8255A ............................................................... 246
10.1 并行接口概述........................................................................................246
10.1.1 并行接口的分类..........................................................................246
10.1.2 并行接口的特点..........................................................................247
10.1.3 并行接口的功能..........................................................................247
10.2 并行接口芯片8255A..............................................................................247
10.2.1 8255A内部结构及引脚...............................................................248
10.2.2 8255A工作方式..........................................................................250
10.2.3 8255A编程及应用.......................................................................256
本章小结..........................................................................................................260
思考与练习题...................................................................................................260
第 11 章可编程串行接口芯片8251A ............................................................... 262
11.1 串行传输的基本概念..............................................................................262
11.1.1 串行通信概述..............................................................................262
11.1.2 信号的调制与解调......................................................................264
11.2 串行接口芯片8251A..............................................................................264
11.2.1 8251A基本性能..........................................................................264
11.2.2 8251A内部结构与引脚...............................................................265
11.2.3 8251A编程控制..........................................................................268
目 录
7
11.2.4 8251A初始化和编程应用............................................................269
11.3 PC串行异步通信接口............................................................................273
11.3.1 RS-232串行通信接口.................................................................273
11.3.2 BIOS串行异步通信接口的功能调用...........................................274
本章小结..........................................................................................................277
思考与练习题...................................................................................................278
第 12 章可编程定时器/计数器接口芯片8253 .................................................. 279
12.1 概述.......................................................................................................279
12.1.1 定时器/计数器基本原理..............................................................279
12.1.2 8253的特点................................................................................279
12.2 8253内部结构和引脚功能.....................................................................280
12.2.1 8253内部结构.............................................................................280
12.2.2 8253引脚功能.............................................................................280
12.3 8253初始化及工作方式.........................................................................281
12.3.1 8253初始化................................................................................281
12.3.2 8253工作方式.............................................................................283
12.4 8253的应用...........................................................................................288
12.4.1 8253初始化编程.........................................................................288
12.4.2 8253应用实例.............................................................................289
本章小结..........................................................................................................290
思考与练习题...................................................................................................290
第 13 章人机交互设备及接口.......................................................................... 292
13.1 概述.......................................................................................................292
13.2 键盘与鼠标............................................................................................292
13.2.1 键盘及接口电路..........................................................................292
13.2.2 PC键盘接口及其应用.................................................................295
13.2.3 鼠标及接口电路..........................................................................298
13.3 显示器及其接口.....................................................................................300
13.3.1 CRT显示器.................................................................................300
13.3.2 LED与LCD显示........................................................................304
13.4 打印机及其接口.....................................................................................308
13.4.1 常用打印机及工作原理...............................................................308
13.4.2 打印机中断调用..........................................................................309
13.5 其他外设简介........................................................................................309
13.5.1 扫描仪原理及其应用...................................................................309
13.5.2 数码照相机原理及其应用...........................................................310
13.5.3 触摸屏原理及其应用...................................................................311
本章小结..........................................................................................................312
思考与练习题...................................................................................................312
微型计算机原理与接口技术 第四版
8
第 14章D/A 及 A/D 转换器 ............................................................................. 314
14.1 概述.......................................................................................................314
14.2 典型D/A转换器及其应用.....................................................................314
14.2.1 D/A转换器工作原理...................................................................314
14.2.2 D/A转换器主要性能指标...........................................................316
14.2.3 DAC0832及其应用.....................................................................316
14.3 典型A/D转换器及其应用.....................................................................322
14.3.1 A/D转换器工作原理...................................................................322
14.3.2 A/D转换器主要性能指标...........................................................323
14.3.3 ADC0809及其应用.....................................................................323
14.3.4 A/D转换器选择原则...................................................................329
14.4 A/D和D/A转换应用实例.....................................................................330
本章小结..........................................................................................................331
思考与练习题...................................................................................................331
参考文献............................................................................................................ 332

主要著译者顺序姓名学历职称学科专长通讯地址1 杨立硕士教授 计算机 工作单位北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院 邮政编码 电话 13931662666 2 邓振杰 硕士 副教授计算机 工作单位北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院 邮政编码 电话 3 荆淑霞 硕士 讲师 计算机工作单位 北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院 邮政编码 电话 审校者（主审者） 学历 工作单位 邮政编码 电话 职称 工作单位 邮政编码 电话 杨立，男，北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院党委书记兼副院长、纪委委员，负责基建修缮、物资设备（含图书、教材）采购、后勤管理等党风廉政建设方面的相关工作，联系后勤管理处、国资处、图书馆、后勤总公司等部门。职称教授。所教课程：项目方案实施、教学管理与材料建设。负责多项精品课程，出版图书十余部，在多数期刊发表计算机类论文数十篇。主持或参与国家级、省级项目数项。杨立，男，北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院副教授。讲授计算机基础课程，微型计算机课程十余年，经验丰富，深受学生的喜爱，并发表相关方面的论文数十篇。荆淑霞，女，北华航天工业学院计算机与遥感信息技术学院副教授。主讲微型计算机基础、程序设计、数据结构等课程，参与编写教材多部，获得优秀教师奖励。