IBM-PC微机原理及接口技术

内容简介 本书是非计算机专业本科（大专）学生“微机原理与应用”课程教材。根据国家教 委工科计算机基础课程教学指导委员会1992年5月制订的教学基本要求，以IBM－ PC系列微机（8086/8088微处理器）为背景编写的。全书共分八章，除介绍有关计算 机基础知识及微型机基本组成外，重点介绍汇编语言程序设计和I/O接口技术，最 后还介绍了微处理器80286/80386结构原理。 本书选材恰当，结构合理，既可用于系统地进行教学，也可根据不同层次的不同 要求，组合有关内容，使教师易于组织安排。 片断： 2.计算机的应用 电子数字计算机的出现导致了一场伟大的技术革命。电子计算机的科学技术水平、生产 规模和应用程度已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志之一。电子计算机作为人类思维 和逻辑推理的工具，必将促使科学技术发生深刻的变革，对社会生产和社会生活也将发生深远 的影响。 计算机在科学研究、工业、农业、国防和社会生活的各个领域中得到了越来越广泛的应用， 大致上可归纳为以下几个方面： （1）科学技术计算 在发展科学技术生产中所遇到的计算统称为科学技术计算。利用计算机进行数值计算， 可以节省大量时间、人力和物力。 有些科技问题的计算方法并不复杂，但计算的工作量很大，以至根本无法手工计算。例如 19世纪中叶数学上提出一个地图着色的“四色定理”问题。意思是说，画一张地图，想使相邻 两国不用一种颜色，只需使用4种颜色就可以。但这一定理在数学上长期得不到证明，成为一 大难题。直到1976年，科学家使用了高速电子计算机，共计算了1200小时，才作出了证明， 轰动了世界。如果用人工计算，即使一个人日夜不停地计算，也得算十几万年！又如圆周率 “π”的计算，我国南北朝时的祖冲之把“π”算到3.1415926，这在当时已是十分了不起的。18 世纪英国数学家商克斯花费了20年光阴，才推进到707位小数（其中第527位还有误）。计算 机的诞生为“π”的计算提供了新的手段，1962年达到10万位小数，1973年超过了100万位小 数。80年代初，两位日本研究人员在一台高速计算机上计算6.8小时后，已突破800万小数 大关。 还有一类问题是人工计算速度太慢，算出结果时早已失去意义。例如，大范围地区的日气 象预报，采用计算机计算，不到一小时就可算出结果。若用手摇计算机，就得几个星期。 另外，有些问题用人工计算不一定能选出最佳方案。现代技术工程往往是投资大、周期 长，设计方案的选择常常变成非常关键的事情。为了选择出一个理想的方案，往往需要详细计 算几十个甚至几百个方案，从中选优，只有使用计算机才可能做到这点。 （2）自动控制（实时控制） 所谓实时控制就是对被控对象能及时收集和检测它的若干必需数据，并能按最佳状况进 行自动调节和控制，因被控对象是一个物理过程或生产过程，所以又称为过程控制。借助于计 算机可以提高自动控制的准确性，实现高度复杂的生产过程自动化，从而能提高产品合格率， 改进产品质量，降低成本，微型计算机在这个方面是最为活跃的。 用计算机控制机床（数控机床），不仅可以减轻生产工人的劳动强度。而且生产效率高、加 工精度高。例如计算机控制的铣床可以加工形状复杂的涡轮叶片，不用模具，只需根据设计要 求编制出程序来，机器就能准确而迅速地把叶片加工出来，加工精度可提高到0.013mm，加工 时间从3周缩短到4个小时。 用一台或多台计算机可以控制很多台设备组成的生产线，控制一个车间以至整个工厂的 生产，其经济和技术效果就更显著。 无人驾驶飞机、导弹、卫星、太空探测等等，都少不了计算机这个重要角色。现代飞机的火 控系统和导航系统中，计算机处于控制中心的位置。 （3）数据和事务处理 人类在科学研究、生产实践、经济活动和日常生活领域中获得大量信息，如实验数据、观测 数据、统计数据、原始数据等。数据处理的任务就是将这些数据按不同的要求进行归纳、整理、 分类、统计等加工，给出数据分布曲线或印出有关报表，数据处理一般不涉及到复杂的数学问 题，但要处理的数据量大、时间性强。 数据处理在计算机的应用中占有最大的比例。必须依靠计算机，数据处理才能及时、准确 地进行，像人口普查就是典型事例。 在事务管理方面，小到个人的家庭生活，大到国家的计划管理，以及各个领域，如企业管 理、银行事务管理、空中交通管理、飞机与火车订票、军事上的防空系统管理等等，计算机都获 得了广泛的使用，而且还在不断扩大使用范围，渗透到各个方面。 （4）辅助设计 采用计算机辅助设计（CAD），可使设计过程走向半自动化和自动化，这是计算机的一个新 的应用领域。CAD的主要设备是电子计算机、图像显示器和一个称之为光笔的部件。人们利 用光笔在显示器屏幕上画出设计图，经计算机处理后将图形、尺寸等显示出来。如果认为不满 意，还可以用光笔修改，直到满意为止，最后将设计资料存入计算机存储系统。例如大规模集 成电路设计就用CAD方法，可设计出整个电路各层掩模的完整图形。更有意义的是使用计算 机辅助设计能设计出一台新的计算机。 在工业生产中，还采用计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助测试（CAT）等技术。 （5）智能模拟与人工智能 计算机能够模仿人的高级思维活动，如计算机下棋、专家系统、自动翻译、模式识别、情报 检索、密码分析、指纹鉴定、机器人、战术研究等。 1.1.2微型计算机的发展与应用 1971年Intle4004微处理器的推出，开始了计算机迅速发展的另一个方面——微型机时 代。20年来，微型计算机的研制工作以飞快的速度向前猛进，微处理机的性能和集成度几乎 每两年增加一倍，而且像滚雪球似地愈来愈快。微型计算机系统及应用技术的发展则更快。 微型机与通用机一样也经历了四代，最先进的第四代微机已投入市场，并正向第五代迈进。与 通用机不同的是微型机四代并非一代淘汰一代，而是共存，并且用于各自合适的领域之中。 一、微处理器与微型计算机 微处理器的诞生是数字系统技术的巨大进步所得的丰硕成果。正是借助于其先进技术， 可在一片面积很小的芯片上，构成中央处理器CPU芯片。微处理器芯片，就其本身而言，不能 独立进行处理工作，必须提供要处理的数据和程序，当程序要求执行的操作执行完后，必须要 有相应设备输出结果。因此，必须为微处理器配备存放数据和程序的存储器以及输入输出电 路等其它部件。这些部件及输入输出设备结合在一起构成微型机系统的硬件部分，再配置系 统软件就构成了微型计算机系统。可以看出微处理器是微型机的核心部件，但不是微型计算 机，二者不可混淆。 现在，市场上既有微型计算机也有微处理器产品，各自有不同的应用。