內容簡介
本教材是以32位的Pentium 為平台而編寫的微機技術教材，其內容豐富、系統、新穎、完整，反映了當今微處理機領域的新技術、新潮流，是作者多年教學經驗和智慧的體現。
本書以嶄新的CPU概念來展示當今微機系統理念，突出了匯流排的概念，以適應對現代微機系統的認識。把全新的教學理念、教學內容、微機晶片知識等與目前微機先進技術結合起來，反映了微處理機領域技術發展的最新水平與趨勢，其內容充分體現了微型計算機技術的知識性與先進性的統一。每章之後都配有習題，供自學自測之用。
本教材備有配套的、用FrontPage 和 Flash 等軟體製作的動畫教學課件，為主講教師授課和學生課後複習提供方便。
本書是普通高等院校計算機專業（本科）實用教程系列中的一本，可作為高等院校計算機類、電氣信息類、機電類各專業的微型計算機技術、計算機硬體技術教材、教學參考書及IT行業的培訓教材。
目錄
第1章微型計算機系統概論1
1.1微型計算機技術發展1
1.2微型計算機系統組成及層次結構5
1.2.1微型計算機硬體組成5
1.2.2計算機系統的多層次結構17
1.3計算機的工作過程19
1.3.1指令周期19
1.3.2取指周期和執行周期19
1.3.3中斷指令周期20
1.4數據單位表示21
1.4.1常用的術語21
1.4.2表示存儲容量的計量單位22
1.4.3編址與定址23
1.5微型機主要性能指標23
習題124
第2章微型計算機的CPU26
2.1概述26
2.1.1微處理器常用術語26
2.1.2微處理器操作方式28
2.2RISC和CISC28
2.2.1複雜指令系統計算機CISC…28
2.2.2精簡指令系統計算機RISC…29
2.3Pentium體系結構與原理30
2.3.1體系結構31
2.3.2Pentium暫存器35
2.3.3堆疊操作47
2.4Pentium採用的新技術49
2.4.1新型體系結構49
2.4.2Pentium採用的新技術49
2.5流水線技術52
2.5.1Pentium整數流水線52
2.5.2Pentium浮點流水線52
2.5.3指令流水線53
2.5.4指令預取58
2.5.5指令配對規則59
習題259
第3章存儲管理技術61
3.1綜述61
3.1.1存儲器及管理系統61
3.1.2三種類型地址63
3.2虛擬存儲技術63
3.2.1虛擬存儲63
3.2.2虛擬存儲技術65
3.3分段存儲管理技術65
3.3.1分段存儲管理65
3.3.2段的轉換68
3.3.3段選擇符71
3.3.4段描述符72
3.3.5段描述符表77
3.3.6描述符表基址暫存器78
3.4分頁存儲管理技術78
3.4.1頁的轉換79
3.4.2分頁控制位80
3.4.3線性地址80
3.4.4頁表81
3.4.5頁表項81
3.4.6轉換旁視緩衝存儲器TLB…84
3.4.7頁級保護84
3.5分段與分頁組合技術86
3.5.1平台存儲管理方式86
3.5.2段覆蓋頁87
3.5.3頁覆蓋段87
3.5.4頁和段邊界不必對準88
3.5.5頁和段邊界對準88
3.5.6每段的頁表88
習題388
第4章高速緩衝存儲器Cache90
4.1Cache存儲器90
4.1.1什麼是Cache90
4.1.2局部性原理90
4.1.3技術術語92
4.1.4Pentium片內Cache93
4.2Cache配置方案94
4.2.1Pentium片內Cache的配置…94
4.2.2影響Cache性能的因素98
4.2.3Cache大小規模和性能98
4.2.4締合方式和性能100
4.2.5實際Cache103
4.3Cache結構103
4.4Cache操作方式105
4.4.1數據Cache106
4.4.2數據Cache更新方案106
4.4.3指令Cache107
4.4.4Cache讀寫操作107
4.4.5Cache替換算法與規則108
4.4.6Cache寫貫穿109
4.4.7Cache寫回110
4.5一致性協定110
4.5.1MESICache一致性協定
模型110
4.5.2指令Cache一致性協定111
4.6二級Cache111
4.6.1二級Cache與一級Cache的
關係113
4.6.2統一的二級Cache115
4.6.3二級Cache監視119
4.6.4數據傳送方式120
習題4122
第5章指令格式與定址方式124
5.1指令格式124
5.1.1指令格式124
5.1.2指令中各欄位意義126
5.1.3運算元大小規模和地址
大小規模127
5.1.4默認段的屬性127
5.1.5運算元大小和地址大小
指令前綴127
5.1.6堆疊地址大小屬性127
5.2定址方式128
5.2.1立即運算元定址129
5.2.2暫存器運算元定址129
5.2.3存儲器運算元定址130
5.3計算機數據類型133
習題5136
第6章浮點技術137
6.1綜述137
6.2浮點部件體系結構139
6.2.1數值暫存器139
6.2.2狀態字暫存器141
6.2.3控制字暫存器144
6.2.4標記字暫存器146
6.2.5最後的指令操作碼欄位146
6.2.6數值指令和數據指針147
6.3浮點部件流水線操作149
6.3.1浮點流水線149
6.3.2浮點指令的流動150
6.3.3安全指令的識別151
6.3.4旁路BYPASSES151
6.4計算基礎152
6.4.1數字系統152
6.4.2數據類型和格式154
6.4.3捨入控制157
6.4.4精度控制158
習題6158
第7章中斷160
7.1中斷的概念160
7.1.1概述160
7.1.2中斷系統160
7.2異常與中斷162
7.2.1中斷源分類162
7.2.2中斷控制器163
7.2.3異常和中斷向量164
7.2.4指令的重新啟動164
7.3允許及禁止中斷165
7.3.1不可禁止中斷對未來的不可
禁止中斷的禁止165
7.3.2IF禁止INTR165
7.3.3對調試故障的禁止166
7.3.4對堆疊段中某些異常和中斷
的禁止166
7.4中斷描述符表167
7.4.1異常和中斷同時存在時的
優先權167
7.4.2中斷描述符表168
7.4.3中斷描述符表內描述符169
7.5中斷任務和中斷過程169
7.5.1中斷過程170
7.5.2中斷任務172
7.6錯誤代碼173
7.7異常條件173
7.7.1中斷0——除法錯174
7.7.2中斷1——調試異常174
7.7.3中斷3——斷點174
7.7.4中斷4——溢出174
7.7.5中斷5——邊界檢查175
7.7.6中斷6——無效操作碼175
7.7.7中斷7——設備不可用175
7.7.8中斷8——雙故障176
7.7.9中斷9(由Intel保留，
未使用）177
7.7.10中斷10——無效任務
狀態段177
7.7.11中斷11——段不存在178
7.7.12中斷12——堆疊異常179
7.7.13中斷13——一般保護180
7.7.14中斷14——頁故障180
7.7.15中斷16——浮點錯182
7.7.16中斷17——對準檢查184
7.8異常和錯誤小結185
習題7187
第8章匯流排技術188
8.1匯流排的概念188
8.1.1什麼是匯流排188
8.1.2匯流排標準的四個特性189
8.1.3匯流排分類190
8.1.4匯流排操作192
8.1.5匯流排配置結構194
8.2數據傳送機制197
8.2.1實際存儲器和I/O接口197
8.2.2數據傳送機制198
8.2.3與8位、16位、32位及64位
存儲器接口199
8.3匯流排周期202
8.3.1單傳送周期203
8.3.2成組周期204
8.3.3中斷確認周期205
8.3.4專用匯流排周期206
8.4PCI匯流排207
8.4.1PCI局部匯流排的特徵207
8.4.2即插即用209
8.4.3PCI匯流排的結構211
8.4.4PCI性能213
8.4.5基於PCI匯流排系統213
8.4.6PCI匯流排接口214
8.4.7PCI匯流排的BIOS215
8.4.8PCI匯流排操作218
8.4.9PCI匯流排命令218
8.4.10DMA和中斷220
8.4.11PCI匯流排仲裁221
8.4.12PCI適配器221
8.4.13PCI匯流排信號221
習題8223
第9章保護技術225
9.1段級保護技術225
9.2段描述符與保護之關係226
9.2.1對類型的檢查227
9.2.2對界限的檢查228
9.2.3特權級229
9.3訪問數據時的限制230
9.4控制轉移232
9.5門描述符技術233
9.5.1堆疊轉換技術236
9.5.2從過程返回238
9.6作業系統指令239
9.6.1特權指令239
9.6.2敏感指令240
9.7指針指令240
9.7.1描述符驗證241
9.7.2指針完整性與請求特權級…242
9.8頁級保護技術243
9.8.1保存保護參數的頁表項243
9.8.2兩級頁表的組合保護244
9.8.3頁保護越權245
9.8.4段與頁保護的組合245
習題9246
第10章輸入輸出技術247
10.1輸入輸出編址247
10.1.1獨立編址的輸入輸出248
10.1.2存儲器映像輸入輸出249
10.2輸入輸出指令250
10.2.1暫存器輸入輸出指令252
10.2.2從連線埠輸入輸出字串
指令252
10.3輸入輸出與保護253
10.3.1輸入輸出特權級253
10.3.2輸入輸出準許位映像254
習題10255
第11章初始化處理技術257
11.1初始化處理257
11.1.1復位後微處理器的狀態…257
11.1.2第一條指令地址259
11.1.3允許Cathe操作260
11.2實模式下的軟體初始化處理技術…260
11.2.1系統表261
11.2.2非禁止中斷261
11.3保護模式下的軟體初始化
處理技術261
11.3.1系統表261
11.3.2分頁262
11.3.3任務處理技術263
11.3.4中斷處理途徑263
11.4操作模式的轉換263
11.4.1向保護模式的轉換264
11.4.2轉換回實地址模式265
11.5浮點部件的初始化處理266
11.5.1數值平台的配置267
11.5.2浮點部件的軟體仿真268
習題11269
第12章多任務處理技術270
12.1任務狀態段271
12.2任務狀態段描述符273
12.3任務暫存器274
12.4任務門描述符275
12.5任務轉換277
12.6任務連線技術279
12.6.1用忙位阻止可能的封閉…280
12.6.2修改任務的連線281
12.7任務地址空間281
12.7.1任務線性空間到物理
空間的映像281
12.7.2任務邏輯地址空間282
習題12283
第13章調試技術284
13.1調試支持284
13.2調試暫存器285
13.2.1調試地址暫存器
（DR0～DR3）285
13.2.2調試控制暫存器（DR7）…285
13.2.3調試狀態暫存器（DR6）…286
13.2.4斷點欄位識別287
13.3調試異常288
13.3.1中斷1——調試異常288
13.3.2中斷3——斷點指令291
習題13291
第14章指令系統292
14.1數據傳送指令292
14.1.1通用數據傳送指令292
14.1.2堆疊處理指令293
14.1.3類型轉換指令294
14.2二進制算術運算指令296
14.2.1加法指令和減法指令297
14.2.2比較和符號改變指令298
14.2.3乘法指令298
14.2.4除法指令299
14.3十進制算術運算指令300
14.3.1壓縮BCD調整指令300
14.3.2非壓縮BCD調整指令300
14.4邏輯指令301
14.4.1布爾操作指令301
14.4.2位測試與修改指令302
14.4.3位掃描指令302
14.4.4移位與環移指令302
14.4.5根據條件設定位元組指令…310
14.4.6測試指令310
14.5控制轉移指令311
14.5.1無條件轉移指令311
14.5.2條件轉移指令312
14.5.3軟體中斷314
14.6串操作315
14.6.1重複前綴315
14.6.2變址和定向標誌的控制…316
14.6.3字串指令317
14.7結構化語言指令318
14.8標誌控制指令323
14.8.1進位和定向標誌控制
指令323
14.8.2標誌轉換指令323
14.9數字指令324
14.10段暫存器指令325
14.10.1段暫存器轉移指令325
14.10.2遠控制轉移指令326
14.10.3數據指針指令326
14.11雜項指令327
14.11.1地址計算指令327
14.11.2無操作指令328
14.11.3轉換指令328
14.11.4位元組交換指令328
14.11.5交換與相加指令330
14.11.6比較與交換指令330
14.11.7CPUID指令331
習題14331
附錄APentium指令系統333
