《微机原理及接口技术》（第六版）是“十二五”职业教育国家规划教材，也是新世纪高职高专教材编审委员会组编的计算机应用技术专业系列规划教材之一。 
　　随着信息科学、微电子技术及计算机技术的飞速进步，计算机应用发展到了一个崭新的领域，已经由前几年发展得如火如荼的新信息技术、三网融合技术和物联网时代，逐步进入人工智能、大数据、神经网络、机器深度学习阶段和万物互联时代。任何新技术的发展都需要计算机技术平台的支持，因此学好微机原理及接口技术是非常重要的。微型计算机的发展异常迅速，它体积小、质量轻、功耗低，并且结构灵活、价格便宜、可靠性高。目前，微型计算机的应用不仅深入科学计算、信息处理、事务管理、仪器仪表制造、民用产品和家用电器等方面，而且在工业生产方面，有越来越多的微机检测、控制系统正为提高生产能力和产品质量做出不可估量的贡献。随着微型化机器学习（TinyML）等技术在深度学习方面的发展，未来在能够感知和理解的计算机、机器人和自动驾驶汽车中将发挥重大作用。接口技术是从事计算机系统开发、嵌入式技术应用等相关人员必须掌握的关键技术之一。对自有知识产权的产品研发，自有品牌的制造，提高自身产品的质量和产量，由中国制造向中国创造发展，为最终实现高端制造国产替代起着不可替代的作用。这就急需造就一大批从事设计、开发和使用各种微型计算机应用系统的高级专门人才，这正是我们编写本书的主要目的。
　　本版教材仍然保留了上一版的基本风格和基本框架，结合近年来对该课程的教学和应用开发的经验体会，在第五版的基础上进行增减、修改和完善，将课程思政嵌入整个教材的编写过程中。在本书的开篇部分增加了引例“一个有特色的教学案例——基于汇编语言指令编写的音乐演奏源程序”，在新增GPU图形处理器工作原理及应用的基础上，简单介绍了基于机器深度学习的Morphing技术，使学生掌握前沿技术的同时开阔视野。本教材内容新颖、实用性强，不仅适合高职学生，也可以作为应用型本科学生和非计算机专业的研究生教材，对工程技术人员有参考价值。
　　本教材主要讲述微型计算机原理、指令系统及接口技术，并对GPU图形处理器工作原理及应用做了讲述，具体内容如下：
　　第1章讲述了微型计算机系统的组成和发展历程，重点讲解微型计算机系统的组成和工作过程，计算机指令的演变过程，CISC和RISC指令的差异和应用平台。
　　第2章详细介绍了微型计算机的系统结构，着重介绍8086/8088微处理器的系统结构、工作模式、工作过程，重点讲解8086/8088 CPU内部寄存器和通用寄存器的隐含和替代使用方法，标志寄存器中各标志位所表示的具体意义和产生的条件。
　　第3章重点描述了存储器的基本概念、性能指标、分级结构、分类方法，存储器的扩展，高速缓冲存储器的工作原理、地址映射方式等。在保持原有体系不变的情况下，增删了部分内容，例如删除了CD-ROM的存储容量计算等。
　　第4章重点讨论了目前最常用的系统标准总线的基本概念、发展历程、串/并行总线的物理结构、工作原理、电器特性、传输特点及适用范围，主要性能指标和新技术发展动态。重点讲解不同结构类型总线宽度、时钟频率、定时协定、传输率和频带宽度的定义和计算方法，以及它们之间的相互对应关系。对PC系列微机系统总线中常用的PC/XT、ISA、MCA、EISA、PCI、PCI-E、AGP、USB等总线的各自性能特点和具体使用方法进行了详细阐述。
　　第5章重点讲解8086/8088 CPU的寻址方式、8086/8088 CPU指令系统及基本程序设计知识，同时给出了DOS中断调用的使用方法，它们是掌握汇编语言程序设计的基础，同时给出了某些指令的经典用法和案例等。
　　第6章重点讲解微型计算机接口技术及应用。通过对可编程LSI智能外围器件8259A、8251A、8253-5、8255A的系统讲解，使读者能够重点掌握中断控制器技术、串行通信技术、定时器/计数器技术、并行接口技术的使用。并用一定的篇幅重点介绍了D/A和A/D的基本概念、工作原理和主要技术指标。着重讲解8位数/模DAC0832、12位数/模AD567转换芯片和8位模/数ADC0809、12位模/数AD574A转换芯片的具体应用。
　　第7章是拓展内容，讲述了GPU图形处理器工作原理及应用。GPU具有非常强大的并行计算和图像处理能力，机器深度学习为现代人工智能（AI）这个新的计算时代带来了新动力，人工智能、大数据、神经网络和机器深度学习是未来的主要研究方向，GPU在机器人和自动驾驶汽车等领域将发挥着大脑的作用，应用前景广阔。简单介绍基于机器深度学习的Morphing技术，开拓学生的视野。
　　本教材由雷印胜教授（工学博士，曾访学美国哥伦比亚大学，在浪潮集团从事计算机研发十余年，从教二十余年）和山东奥太电气有限公司总经理张光先研究员共同提出编写思路和大纲，并得到山东大学控制科学与工程学院博士生导师孙同景教授的指导。魏浩博士在英国留学和工作近13年，具有宽广的国际视域。
　　本教材由山东青年政治学院雷印胜任主编，临沂大学自动化与电气工程学院魏浩，山东奥太电气有限公司张光先，山东青年政治学院马冰冰、胡晓鹏，河北司法警官职业学院李娟，山东传媒职业学院罗东华，山东青年政治学院孙兴任副主编。引例由雷印胜编写，第1章和第4章由魏浩编写，第2章由马冰冰编写，第3章由罗东华编写，第5章由李娟编写，第6章由雷印胜、张光先和孙兴编写，第7章由胡晓鹏编写，全书由雷印胜统稿。山东青年政治学院秦然审阅了全书。
　　由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请广大读者批评指正。
编　者
2022年1月
　

引例　一个有特色的教学案例——基于汇编语言指令编写的音乐演奏源程序　1

第1章　微型计算机系统概述　5
　1.1　微型计算机系统简介　6
　　1.1.1　微型计算机发展史　6
　　1.1.2　微处理器的性能特点　7
　　1.1.3　微型计算机应用领域　9
　1.2　微型计算机系统基本组成　10
　　1.2.1　微型计算机软、硬件概念　10
　　1.2.2　微型计算机结构　13
　1.3　应用案例1——Intel处理器及龙芯计算机的指令体系结构与特点　13
　1.4　应用案例2——鸿蒙物联网系统的技术特点　14
　习题与综合练习　14

第2章　微型计算机系统结构　16
　2.1　8086/8088微处理器　17
　　2.1.1　8086/8088的引脚介绍　17
　　2.1.2　CPU结构　20
　　2.1.3　寄存器结构　22
　2.2　工作模式　26
　　2.2.1　最小工作模式和系统总线周期时序　27
　　2.2.2　最大工作模式　30
　2.3　应用案例——CPU工作过程详解　32
　习题与综合练习　33

第3章　存储器技术及其应用　34
　3.1　存储器概述　34
　　3.1.1　基本概念和术语　34
　　3.1.2　存储器的分类　35
　　3.1.3　存储器的性能指标　37
　　3.1.4　存储器的分级结构　38
　3.2　随机读写存储器RAM　38
　　3.2.1　RAM简介　38
　　3.2.2　SRAM的内部结构及工作过程　39
　　3.2.3　DRAM存储器　42
　3.3　只读存储器ROM　43
　　3.3.1　ROM简介　43
　　3.3.2　只读存储器分类　44
　3.4　CPU与主存储器容量的扩展连接　44
　3.5　光盘存储设备　46
　3.6　应用案例——半导体存储器与CPU的实际连接　47
　习题与综合练习　50

第4章　系统总线技术　51
　4.1　概　述　51
　　4.1.1　总线上的信息传输方式　52
　　4.1.2　总线的分类　52
　　4.1.3　总线的标准化与总线规范　55
　　4.1.4　总线的性能指标　55
　4.2　总线判决和握手技术　56
　　4.2.1　总线的操作过程　56
　　4.2.2　总线使用权的分配　57
　　4.2.3　总线仲裁技术　58
　　4.2.4　总线传输握手技术　61
　4.3　PC系列微机的系统总线　64
　　4.3.1　PC/XT总线　65
　　4.3.2　ISA总线　66
　　4.3.3　MCA总线与EISA总线　67
　　4.3.4　PCI总线　69
　　4.3.5　PCI-E总线　76
　　4.3.6　AGP 总线　82
　　4.3.7　ViX总线　83
　4.4　USB总线接口技术　83
　　4.4.1　USB 基础　83
　　4.4.2　USB体系结构　85
　　4.4.3　USB物理接口　86
　　4.4.4　USB 3.0性能特点及工作原理　86
　4.5　应用案例——USB 3.0技术使用技巧　87
　习题与综合练习　87

第5章　8086/8088的指令系统　90
　5.1　寻址方式　90
　　5.1.1　操作数类型　91
　　5.1.2　寻址方式　91
　5.2　指令系统　97
　　5.2.1　数据传输指令　97
　　5.2.2　算术运算指令　103
　　5.2.3　逻辑运算指令　112
　　5.2.4　移位指令　115
　　5.2.5　转移指令　118
　　5.2.6　字符串操作指令　124
　　5.2.7　处理器控制指令　129
　　5.2.8　输入/输出指令　130
　　5.2.9　中断指令　131
　5.3　8086/8088指令系统　132
　　5.3.1　汇编语言语句类型　132
　　5.3.2　汇编语言伪指令　139
　　5.3.3　汇编语言程序设计　145
　　5.3.4　条件汇编与宏操作伪指令　148
　5.4　DOS系统功能调用及程序设计　153
　　5.4.1　概　述　153
　　5.4.2　DOS功能调用分组　154
　　5.4.3　常用的DOS  INT 21H功能调用　155
　　5.4.4　磁盘文件管理　159
　5.5　应用案例——三种不同方法完成同一任务的指令妙用　161
　习题与综合练习　163

第6章　微型计算机接口技术及应用实例　166
　6.1　接口概述　166
　　6.1.1　接口的功能　167
　　6.1.2　CPU与外设之间的数据传输方式　168
　6.2　中断系统与8259A芯片　172
　　6.2.1　中断的引入　172
　　6.2.2　中断基础　173
　　6.2.3　中断的基本过程　173
　　6.2.4　中断源　175
　　6.2.5　中断类型　175
　　6.2.6　中断系统的功能　176
　　6.2.7　微机系统的中断处理过程　177
　　6.2.8　8259A中断控制器　179
　　6.2.9　8259A的工作原理　183
　　6.2.10　8259A的工作方式　184
　　6.2.11　8259A编程　189
　6.3　应用案例——8259A的几种经典用法　196
　6.4　串行通信技术　201
　　6.4.1　串行通信的特点　201
　　6.4.2　串行通信基础　202
　　6.4.3　串行通信协议　202
　　6.4.4　串行通信的物理标准　211
　　6.4.5　可编程串行通信控制器8251A　215
　6.5　应用案例——8251A芯片的巧妙使用　219
　　6.5.1　8251A芯片的控制字　219
　　6.5.2　8251A芯片的初始化约定　222
　　6.5.3　8251A的初始化举例　222
　　6.5.4　8251A串行接口应用——双机通信　223
　6.6　计数器／定时器　227
　　6.6.1　8253-5的结构　227
　　6.6.2　8253-5的工作方式与初始化　230
　6.7　应用案例——8253-5的几种综合用法　234
　　6.7.1　8253-5的编程　234
　　6.7.2　PC上的8253-5　235
　　6.7.3　PC系列扬声器通用发声子程序　238
　　6.7.4　8253-5的实际应用——监视生产流水线　240
　6.8　并行接口技术 　242
　　6.8.1　8255A的引脚信号　242
　　6.8.2　8255A的结构　243
　　6.8.3　8255A的控制字　244
　　6.8.4　8255A的工作方式详解　246
　6.9　应用案例——并行接口应用设计　252
　　6.9.1　8255A作为并行I/O的使用　252
　　6.9.2　8255A的编程举例——使PC发声　255
　　6.9.3　8253-5、8255A及8259A的综合应用实例　257
　6.10　数/模和模/数转换　259
　　6.10.1　数据采集系统　259
　　6.10.2　数/模(D/A)转换技术　261
　　6.10.3　12位AD567　268
　　6.10.4　模/数(A/D)转换技术　271
　　6.10.5　8位ADC0809　276
　　6.10.6　12位AD574A　278
　6.11　应用案例——数/模和模/数转换在数据采集系统中的使用　281
　　6.11.1　ADC0809——AD574A在嵌入式系统开发中的应用　281
　　6.11.2　12位AD574A的应用　284
　习题与综合练习　285

第7章　GPU图形处理器工作原理及应用　289
　7.1　GPU处理器发展历程　290
　　7.1.1　GPU技术的萌芽发展阶段　290
　　7.1.2　GPU技术的快速发展和普及应用　291
　　7.1.3　NVIDIA公司的GPU技术和产品简介　292
　7.2　GPU处理器的工作原理　296
　　7.2.1　GPU擅长图像处理计算的特点　297
　　7.2.2　GPU为可编程的图形处理器　299
　7.3　GPU处理器的应用领域　301

参考文献　304