微机原理及接口技术教程

bsp; 丛  书  序
    21世纪人类已迈入“信息社会”的新时代，科学技术正发生着深刻的变革，整个社
会对德才兼备高素质应用型人才的需求更加迫切。如何培养出符合时代要求的优秀人才，
是全社会尤其是高等院校面临的一项急迫而现实的任务。
    社会对学生的职业能力要求催化出新型的课程结构和教学模式。新型教学模式必须是
以工作为基础的模仿式学习。教材作为知识的载体，是人才培养过程中传授知识、训练技
能和发展智力的重要工具，同时也是学校教学和科研水平的重要反映。教材在教学中起到
稳定教学秩序、保证教学质量、创新教学内容以及主导教学方向的作用。同时，教材内容
的革新也是课程建设的重要组成部分。而新型教材模式必须以新型的教材内容为依托，是
原有教材的有益补充。
    为了适应高职高专院校应用型人才培养迅速发展的需要，本着厚基础、重能力、求创
新的总体思想，培养以就业市场为导向的具备“职业化”特征的高级应用型人才，着眼于
国家发展和培养复合型人才的需要，着力提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。我
们联合全国著名的职业院校计算机专业的有关专家组成了《高职高专课程与实训I系列教
材二》编审委员会，全面研讨了新形式下计算机和信息技术专业的课程建设及人材培养方
案，组织了本系列面向应用的、切合新一轮教学改革和高校教材建设目标的《=高职高专课
程与实训系列教材》——计算机系列。
    本套丛书以“理论与应用并重，基础与实践兼顾”为原则，理论知识做到三用一新，
即“实用、适用、够用和创新”，并在讲解理论知识的同时充分融合了丰富的案例与上机
实训，真正做到了理论知识与实训内容二合为一。
    本丛书是教材改革的创新之作，它的出版定将真正切合当前教育改革的需要。
本套教材的主要特色
    1．双师型的教材编写模式
    本丛书针对高职院校以及部分应用型本科院校计算机相关专业学生编写，以实用性为
基础，以问题驱动为导向，以培养高级专门人才为目标，突出实践教学环节。为保证教学
案例的实践性，每本教材均能做到如下几点：
    至少有一名本学科的知名专家或学科带头人提出指导意见。
    至少有一名高等院校教学一线的资深教师参与组织编写。
    至少有一名计算机行业专家负责整理教学案例及配套资源。   
    2．就业导向型的教材定位
    面向高职院校人才培养模式的新需求，面向教育部颁布的新的学科专业调整方案和高
校教材建设目标。根据行业需求，构建以能力为本的课程创新体系，把以能力为本的课程
设置与我国劳动和社会保障部推行职业资格证书制度的培训互相接轨。
    努力使系列教材的理论背景充分体现“以行业为导向、以能力为本位、以学生为中
 心”的发展趋势，培养“学术型”与“应用型”相结合的人才。使教材建设具有实用性和
前瞻性，与就业市场结合得更加紧密。
    3．基础理论与应用实践二合为一的内容体系
    本套教材打破了一本主教材配套一本实训教材的传统课程分配方式，使得学生在学习
完基础理论知识后能通过案例课及实训课尽快加深对知识点的理解与掌握，不需要再单独
开设实训课程，也消除了因不同的教师教授实训课程而存在的与讲课内容相脱节的问题，
使得知识点的讲解与实训课程能充分融合。
    本套教材在内容安排上遵循适用性原则，使教材在结构纵横的布局、内容重点的选
取、示例习题的设计等方面均符合教改目标和教学大纲的要求，把教师的备课、试讲、授
课、辅导答疑等教学环节有机地结合起来。
    4．立体化的教材服务
    为了在内容、体例上更适应教学需求，本套丛书跳出以往单一的纸介质的图书模式，
推出了一套多元化的教学服务产品，每本书均包括以下几个部分：
    ◆  图书正本。
    ◆每章课后的上机实训题(含题目、指导步骤及参考源文件)。
    ◆  图书中的示例源文件。
    令  图书配套的电子教案。
    5．读者定位
    本系列教材定位于职业教育，主要面向高职高专院校，同时也适用于同等学历的职业
教育和继续教育。本丛书以三年制高职为主，也适用于两年制高职学生使用。
    6．网上资源的下载及服务
    为方便教师教学和学生学习，本系列教材配有电子课件与上机实训操作答案，需要时
可以直接免费上网所取。读者可以直接访问我们的网站：http：／／www．wenyuan．com．cn，下载
相关的信息资源。如有其他的问题，也可以在网上留言或发邮件，提出您的宝贵意见和建
议，以便于我们随时与您沟通。
 
    计算机应用能力是21世纪人才不可缺少的基本素质。目前，微型计算机技术飞速发
展，其应用已涉及各个领域，掌握微型计算机技术是计算机及电子信息类专业人才的基本
要求。然而，当今微型计算机技术及其应用的教材大多内容比较陈旧，*新的技术内容较
少，特别不适合高职高专学生的教学要求。因此，为培养技术应用型人才，我们组织编写
了这本书。
。  本书是作者基于多年从事微机原理及接口技术教学的实践经验编写而成的，作者根据
多年的教学经验和学生的认知规律精心组织教材内容，做到内容丰富、深入浅出、循序渐
进，力求使本书具有可读性、实用性和先进性。特别是在书后附有实习实训指导，便于实
践教学和学生自学，逐步提高学生的基本动手技能。
    第l章介绍了微型计算机系统的组成及其工作过程。
    第2章介绍了计算机中信息数据的表示方法、计算机运算基础以及文字在计算机内的
表示。
    第3章介绍了微型计算机系统的CPU系统，主要包括8086微处理器的内部结构、外
部引脚及其功能，8086总线结构与周期、总线操作时序。
    第4章介绍了8086CPU指令系统、寻址方式。
    第5章介绍了8086汇编语言程序设计、汇编语言的语句结构以及汇编语言程序设计
实例。
    第6章介绍了微型计算机存储器系统，读写存储器RAM与只读存储器ROM，存储
器与CPU的连接等。
    第7章介绍了输入／输出与中断系统，I／0接口的寻址方式，CPU与外设之间的数据传
送方式、中断系统以及可编程中断控制器8259A的功能及其作用。
    第8章介绍了接口的基本概念以及串行和并行接口技术及其应用。
    第9章介绍了常用的接口芯片，并行接口芯片8255A、定时／计数器8254、串行接口
芯片8250／16550、DMA控制器8237A等结构及其作用。
    第10章介绍了PC的常用外部设备接口，如键盘接口、鼠标接口、打印机接口等常
用外设的接口及其使用。
    *后附录部分精心安排了实习实训的相关内容，供教师教学、学生实践参考。
    本书以应用为中心，以初学者为对象，以提高程序设计能力，特别是接口应用能力为
宗旨，为读者了解微型计算机的原理及其接口技术提供了保障。
    本书适合于大专院校学生、成人继续教育和自学人员使用。
    建议本书的授课时数为40～60学时，另外还需要安排大量的上机练习，以巩固所学
知识。
    本书由白延丽担任主编，井刚、仉万江为副主编，李潼、尚宏、卫耀军、焦健、李广
 明参加编写。本书的第l章由李潼编写，第2章由尚宏编写，第3、6章由井刚编写，
第5章由卫耀军编写，第7章由焦健编写，第8章由白延丽编写，第9章由李广明编写，
第4、10章由仉万江编写，实习实训部分由陈丽娟编写。全书由白延丽、井刚统稿。
    由于计算机技术发展迅速，加上作者水平有限，书中难免存在缺点和错误，请读者不
吝指正。
    编  者

第5章  汇编语言程序设计
    学习目的与要求：
    汇编语言程序设计是三大程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)之一，是*
接近机器能识别的语言(即机器语言)，同时又适合人类记忆和理解的符号语言；是学习计
算机原理时，了解软件的设计过程和如何被运行的理想语言。在学习本章时，要求读者了
解和掌握汇编语言程序的创建、编辑、编译、动态调试的全过程；要求读者掌握汇编语言
源程序的典型程序结构、单条语句结构、常用的数据定义伪指令和存储空间分配情况；了
解编写汇编语言程序的基本步骤，能够运用顺序结构、分支结构和循环结构编写解决实际
问题的简单汇编语言程序。
    5．1  程序设计语言概述
    人与计算机通信时需要用计算机能理解的语言，如程序设计语言。
    程序设计语言主要是供软件开发者编写程序使用的，通常分为机器语言、汇编语言和
高级语言三种。
    1．机器语言
    计算机中的数据和指令都是用O和l组成的二进制数表示的。通常，把一定位数的
二进制数又叫二进制代码，称用二进制代码组成的指令为机器指令。一条机器指令控制
计算机完成一个基本操作，这种指令可以被计算机的处理器直接识别和执行。例如，要
完成将累加器AX内容加常数2的工作，其二进制代码表示的指令为：
000001010000001000000000。也就是说，当处理器取得了这样一组指令代码时，它将自动
地完成将寄存器AX的内容与2相加并将结果送到AX中的操作。处理器所以能这样，是
因为处理器在设计时就考虑了这样一组代码应完成这样的功能。
    机器语言的每条语句就是计算机可以直接执行的一条机器指令。采用机器语言编写程
序的一个*大好处就是，程序送入计算机后，可以直接执行。用机器语言编写的程序是计
算机唯一能够直接识别并执行的程序，而用其他语言编写的程序必须在翻译成机器语言程
序后才能够被计算机的处理器执行。
    用机器语言编写的程序的具体形式就是一个一定位数的二进制数序列，通常仅被计算
机领域内极其专业的人员使用，对于非专业人员看到用这种语言编出的程序就像看天书
一样。
    因为不同种类处理器的指令系统差别很大，用某种计算机所能识别的机器指令编写的
程序，只能专用于这种计算机使用，对于其他种类的计算机就不能识别了。
    可见，机器语言有其固有的缺点：晦涩难懂、移植性差。对于非专业人员，机器语言
 难学、难懂、难设计。
    2．汇编语言
    为了克服机器语言的缺点，人们采用助记符(有助于帮助记忆的符号)来表示机器指令
  的二进制代码，这样就形成了汇编语言。所以汇编语言是一种用符号书写的、基本操作与
  机器指令相对应的(一一对应)、并遵循一定语法规则的计算机语言。汇编语言是一种符号
  语言，比机器语言容易理解和掌握，也容易调试和维护。
    汇编语言主要供软件开发者编写与硬件特征密切相关、对运行效率要求极高的少量程
  序代码，如操作系统中的中断处理程序和I／O设备的驱动程序等。
    汇编语言在总体上仍依赖于具体的机型，仍难于移植，在人的语言和机器的语言之间
  它更靠近机器语言，所以它和机器语言一样都是面向机器的语言，都是低级语言。
    3．高级语言
    汇编语言虽然较机器语言直观，但仍然繁琐难懂，于是人们研制出了高级程序设计语
  言，简称高级语言。高级语言接近于人类自然语言的语法习惯，与计算机硬件无关，易被
  用户掌握和使用。目前，广泛应用的高级语言有多种，如Basic、Pascal、C、Visual
  C++、Visual Basic、Java等。
    在学习微机原理时，通常把汇编语言作为程序设计的首选语言。因为，汇编语言与高
  级语言相比更接近硬件，学习汇编语言可以加深对计算机硬件知识的学习；另外，汇编语
  言与机器语言相比，易于理解和掌握。
    5．2 8086汇编语言简介
    汇编语言依赖于具体的机型，特定汇编语言只针对特定种类的CPU才有用，就是说
  使用某特定汇编语言编写的程序只有其针对的那类CPU才能识别和运行。8086汇编语言
  针对的CPU种类是Intel 8086和与之兼容的处理器，采用的是Intel 8086助记符指令系统
  中的指令来进行程序设计，以下简称8086汇编语言为汇编语言。
    通常，将采用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，以下简称源程序。在使用
  中，源程序必须被“翻译”成机器语言程序才能被计算机的处理器直接识别和执行。将源
  程序翻译成的机器语言程序称为目标程序。将源程序翻译成目标程序的过程称为汇编过
  程，或简称汇编。汇编通常是由计算机通过执行一个专门完成汇编的软件完成的，通常称
  这种软件为汇编程序。
    源程序是由一条条语句组成的，所有语句分属三种基本语句类型：指令语句、伪指令
  语句和宏指令语句。
    指令语句是可执行语句，是CPU指令系统中的助记符指令，在汇编中要产生相应的
  机器代码，与机器指令有一一对应关系，CPU根据这些代码执行相应的操作。
    伪指令语句不是CPU指令系统中的指令，没有机器指令与其对应，是不可执行语
  句。在汇编中不产生机器代码，是汇编程序支持的一种命令。在汇编过程对汇编语言源程
 序汇编期间，由汇编程序执行，告诉汇编程序如何汇编源程序。利用伪指令语句可以在汇
编语言源程序中完成数据的定义、内存的分配等功能。
    宏指令语句是以一条宏指令代表一段程序，经过定义之后，在程序中出现该程序段的
地方均可用宏指令代替，简化了程序设计。在汇编时，凡出现宏指令语句的位置都会被换
成相应的程序段。
5．2．1  汇编语言源程序的语句结构
    汇编语言源程序是由一行行语句组成的。语句则由名称、操作助记符、操作数、注释
4部分组成。
    语句格式：
┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃名称    ┃空格：    ┃操作助记符l空格    l操作数       l；    l注释                 ┃
┗━━━┻━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
  实际语句形如：
  L1：ADD  AX，02；(AX)一(AX)+02
  X1  DB    20H，30H，40H，50H
  1．名称
  语句中的名称是一个标识符，可由英文字母、数字及特殊符号(?，·，@，一，$)组
成。名称必须由字母打头，数字不能用作**个字符；若名称中有圆点符(·)，则圆点符
必须用作**个字符。构成名称的有效字符长度为31个，若超过31个，则31个以后的
字符无效。
    名称不是所有语句都必须有的，若语句带有名称，那么，在大多数情况下名称表示的
是内存的某一存储单元的地址，也就是名称后面各项在内存中存放的**个存储单元的地
址，包括该名称所在段的段地址和段内的偏移地址。
    名称与操作码之间的分隔可以是空格，也可以是冒号。当以冒号分隔时，该名称代表
一个标号(语句的名字)；当以空格分隔时，名称可能是标号，也可能是变量。
  2．操作助记符(或称助记符)
  操作助记符将指出该语句的基本操作功能。它是语句的必要部分，也就是说每条语句
都必须有操作助记符。操作助记符是汇编语言中规定了明确含义的一组符号，所以不能随
意使用。例如上例中的ADD是加法指令的助记符，DB则是定义字节变量的伪指令助
记符。
    3．操作数
    语句中的操作数部分，可以是数据本身，也可以是指出如何获得操作数的信息。前者
可以是一个常数，也可以是代表常数的一个标识符或表达式；后者通常是以某种寻址方式
给出存放操作数的地址。
    如果是数据本身，可以是具体常数，也可以是代表常数的标识符(变量名称)或表达
式；如果是指出如何获得操作数的信息，即以某种寻址方式给出的存放操作数的地址。