高等学校电子与通信类专业十一五规划教材·Pentium系列微型计算机原理与接口技术(Pentium微型计算机原理与接口技术教材)

高等学校电子与通信类专业十一五规划教材·Pentium系列微型计算机原理与接口技术

《Pentium系列微型计算机原理与接口技术》作为高等学校电子与通信类专业“十一五”规划教材，是一本系统性强、理论与实践并重的专业教材。该书以Intel Pentium系列处理器为核心，全面介绍了微型计算机的系统架构、工作原理及接口技术，内容涵盖处理器结构、指令系统、存储器管理、中断机制、总线技术以及常用外设接口等关键知识点。教材编写注重逻辑性与实用性，通过丰富的实例和图表辅助理解，同时结合实验设计强化动手能力，适合作为电子、通信、计算机等专业的核心课程教材。

本书的突出特点在于其紧跟技术发展，将经典理论与现代技术相结合，例如对Pentium处理器的超标量架构、流水线技术等先进特性的深入剖析。此外，教材对接口技术的讲解尤为细致，包括并行接口、串行通信、定时器/计数器等模块的设计与应用，为后续嵌入式系统开发奠定了坚实基础。语言风格严谨而不失通俗，既满足教学需求，也可作为工程技术人员的参考用书。

第一章 Pentium系列微型计算机概述

Pentium系列处理器是Intel公司推出的高性能微处理器，其架构设计代表了x86体系的重大革新。本章从历史演变切入，阐述了Pentium处理器的技术背景与发展脉络，重点分析了以下内容：

• Pentium处理器的技术特征：包括超标量流水线、分支预测、双缓存结构等；
• 微计算机系统组成：处理器、存储器、I/O设备及总线的协同工作机制；
• 应用领域：从个人计算机到工业控制系统的广泛适用性。

第二章 Pentium处理器结构与工作原理

本章深入解析Pentium处理器的内部架构，聚焦其高效运行的核心机制：

• 寄存器组织：通用寄存器、段寄存器、控制寄存器的功能划分；
• 流水线技术：U流水线与V流水线的并行指令执行原理；
• 存储器管理：实模式与保护模式的地址转换机制。

通过对比早期8086处理器，本章突出了Pentium在性能优化上的创新，例如动态分支预测算法对指令吞吐量的提升作用。

第三章 指令系统与汇编语言编程

Pentium处理器的指令集兼容x86架构并扩展了多媒体指令（MMX）。本章系统讲解：

• 寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、存储器寻址等；
• 常用指令分类：数据传送、算术运算、逻辑操作、流程控制；
• 汇编语言程序设计：从基础语法到中断服务例程编写。

示例代码与调试技巧的融入，帮助学生从理论过渡到实践。

第四章 存储器系统设计

存储器是微型计算机的关键子系统。本章详细讨论：

• 层次化存储结构：Cache、主存、外存的性能权衡；
• Cache工作原理：映射方式、替换策略及一致性维护；
• 现代存储器技术：SDRAM、Flash等器件的接口设计。

第五章 中断与DMA技术

中断和DMA是提高系统响应效率的核心机制。本章内容包括：

• 中断向量表、中断优先级与嵌套处理流程；
• DMA控制器（8237A）的工作模式与数据传输实例；
• 应用场景：高速数据采集系统的中断与DMA协同设计。

第六章 总线技术与标准

总线是连接计算机各部件的“高速公路”。本章对比分析：

• 系统总线：PCI总线的仲裁与传输协议；
• 外部总线：USB、SATA的电气特性与拓扑结构；
• 性能指标：带宽、时钟同步与信号完整性。

第七章 接口技术及应用

本章聚焦典型外设接口的设计与实现，涵盖：

• 并行接口8255A的模式配置与键盘扫描应用；
• 串行通信：UART协议与RS-232电平转换电路；
• 定时器/计数器8253在脉冲宽度调制中的作用。

第八章 系统设计与案例分析

综合前文知识，本章通过两个完整案例展示系统设计方法：

• 数据采集系统：ADC0809与Pentium处理器的接口设计；
• 工业控制器：多中断源优先级管理的实现方案。

案例包含硬件电路图、软件流程图及调试要点，体现工程化思维。

第九章 前沿技术扩展

教材最后展望了微计算机技术的未来趋势：

• 多核处理器对传统架构的挑战；
• 高速串行总线（如PCIe）取代并行总线的必然性；
• 嵌入式系统中SoC的设计理念。

全书以Pentium为切入点，构建了从基础到前沿的知识体系，为电子与通信类专业学生提供了扎实的技术储备。