微算機原理與應用一書，使用x86與x64微處理器系列為例，期望建立讀者一個完整的微算機原理與相關的基本知識，進而能夠使用與設計各種微處理器系統。由淺入深將x86微處理器的指令分類，並且以豐富的程式實例，闡述每一個指令的動作與應用。相同的分類方法可以引用於學習其它微處理器。內容包含計算機結構與組合語言、CPU軟體模式、基本組合語言程式設計、組合語言程式設計、副程式與巨集指令、CPU硬體模式、記憶器元件與界面設計、中斷要求與處理、I/O基本結構與界面、浮點數與多媒體運算指令組、PC系統I/O裝置與界面。 微算機原理與應用一書可以當作微算機基本原理或是微算機原理與應用等課程的教科書，或是當作自我進修及實務上的參考用書。

第一章簡介11.1 微處理器與微算機11.1.1 個人計算機系統結構21.1.2 嵌入式微處理器系統51.1.3 PC 架構演進61.2 x86/x64 微處理器81.2.1 4/8 位元微處理器91.2.2 16 位元微處理器91.2.3 32 位元微處理器架構101.2.4 64 位元微處理器121.3 文數字碼與數碼141.3.1 文數字碼141.3.2 數碼161.4 數系轉換171.4.1 二進制數目系統171.4.2 十六進制數目系統211.5 二進制算術251.5.1 二進制的四則運算251.5.2 數目表示法271.5.3 2 補數算術運算281.6 浮點數算術301.6.1 浮點數表示方法311.6.2 浮點數的四則運算35參考資料37習題38第二章計算機結構與組合語言412.1 計算機基本功能與原理412.1.1 基本程式設計觀念412.1.2 儲存程式計算機442.1.3 更詳細的微算機基本動作452.2 CPU 基本組織與動作462.2.1 RTL 語言462.2.2 簡化的x86 微處理器軟體模式482.2.3 一個簡化的x86 微處理器RTL 架構492.2.4 指令的執行502.2.5 基本的x86 組合語言指令542.3 組譯程式與組合語言程式562.3.1 基本組合語言程式例562.3.2 組合語言程式結構572.3.3 組合語言常數與運算子582.3.4 基本組譯程式假指令592.4 組合語言程式的建立與測試622.4.1 組合語言程式的建立與測試622.4.2 命令行(command line) 環境632.4.3 視窗(window) 環境672.4.4 64 位元組合語言程式的建立與除錯742.5 組譯程式與組譯程序772.5.1 組譯程式772.5.2 組譯程序與實例79參考資料82習題82第三章CPU 軟體模式853.1 規劃模式853.1.1 通用暫存器853.1.2 節區暫存器883.1.3 狀態暫存器與指令指示器883.2 資料類型與記憶器組織903.2.1 資料格式與記憶器組織903.2.2 資料類型933.3 x86 實際位址的產生963.3.1 x86 微處理器記憶器管理概觀963.3.2 x86/x64 有效位址與實際位址轉換1013.3.3 x86 微處理器的記憶器模式1023.4 定址方式1083.4.1 16 位元定址方式1083.4.2 32 位元定址方式1173.4.3 64 位元定址方式1283.5 指令格式與編碼1293.5.1 基本指令格式1303.5.2 MOD R/M 位元組1313.5.3 SIB 位元組1333.5.4 REX 指令前標135參考資料137習題137第四章基本組合語言程式設計1414.1 定址方式與指令使用1414.1.1 定址方式格式1414.1.2 使用指令的基本概念1444.2 資料轉移指令1454.2.1 基本資料轉移指令1464.2.2 節區暫存器相關指令1544.2.3 其它資料轉移指令1554.3 算術運算指令1564.3.1 二進制算術運算1574.3.2 單運算元指令1654.3.3 乘法與除法運算1664.3.4 併裝BCD 算術1704.4 分歧(跳躍) 指令1734.4.1 條件性分歧(跳躍) 指令1734.4.2 無條件分歧(跳躍) 指令1804.4.3 迴路指令182參考資料186習題186第五章組合語言程式設計1915.1 邏輯運算指令1915.1.1 基本動作1915.1.2 邏輯運算指令1935.2 位元運算指令1995.2.1 基本位元運算指令1995.2.2 位元掃描運算指令2055.3 移位與循環移位指令2085.3.1 移位與循環移位指令基本動作2085.3.2 移位與循環移位指令2105.3.3 雙精確制移位指令2145.4 符號擴展與其相關指令2175.4.1 基本符號擴展指令2175.4.2 特殊的符號擴展指令2185.5 字元串運算指令2205.5.1 基本字元串指令2205.5.2 REP 前標與字元串指令2245.6 CPU 控制與旗號位元指令2295.6.1 CPU 控制指令2305.6.2 旗號位元指令232參考資料233習題234第六章副程式與巨集指令2376.1 程式設計技巧2386.1.1 模組化程式設計2386.1.2 結構化程式設計2396.1.3 結構化程式假指令2426.2 程式的連結與外部變數2526.2.1 程式的連結與重置位2526.2.2 外部變數2536.3 副程式2556.3.1 堆疊2556.3.2 副程式呼叫與歸回指令2596.3.3 巢路副程式2616.3.4 副程式參數傳遞方式2636.3.5 可重入與遞迴副程式2686.3.6 高階語言支援指令2736.4 巨集指令2746.4.1 巨集指令定義與擴展2746.4.2 標記問題與局部標記2796.4.3 巢路巨集指令2816.4.4 其它相關假指令282參考資料288習題289第七章CPU 硬體模式2937.1 8086 硬體模式2937.1.1 內部功能2937.1.2 硬體界面2957.1.3 基本時序(最小模式系統) 3027.1.4 基本CPU 模組3067.2 x86/x64 微處理器架構3127.2.1 微處理器設計技術3137.2.2 基本微處理器架構3207.2.3 多核心基本微處理器架構3247.3 PC 系統架構3257.3.1 雙晶片組PC 系統架構3267.3.2 單晶片組PC 系統架構3297.3.3 輸入/輸出裝置330參考資料335習題336第八章記憶器元件與界面設計3378.1 CPU 與記憶器界接3378.1.1 記憶器容量與語句寬度的擴充3388.1.2 記憶器位址解碼原理3398.1.3 位址解碼電路設計3438.2 SRAM 3508.2.1 商用SRAM 元件3518.2.2 SRAM 與CPU 界接3568.3 快閃記憶器3608.3.1 商用快閃記憶器元件(28C 系列) 3618.3.2 快閃記憶器元件與CPU 界接3688.4 DRAM 3718.4.1 非同步DRAM 元件3718.4.2 DRAM 資料更新方法3778.4.3 更新電路的設計策略3798.4.4 同步DRAM 元件3818.4.5 DDR SDRAM 383參考資料386習題387第九章中斷要求與處理3919.1 中斷要求與處理3919.1.1 中斷的主要應用3919.1.2 中斷要求類型3929.1.3 CPU 對外部中斷要求的反應3939.1.4 x86 微處理器的外部中斷要求3949.1.5 x86 微處理器的中斷類型3959.1.6 x86/x64 微處理器中斷轉移控制3989.2 可規劃中斷要求控制器(82C59A) 4019.2.1 硬體界面4019.2.2 內部功能4019.2.3 82C59A 與CPU 界接4039.2.4 82C59A 的規劃4049.2.5 82C59A 串接模式4119.2.6 APIC 4139.3 中斷服務程式4149.3.1 鍵盤推動程式設計4149.3.2 巢路中斷要求結構4199.4 軟體中斷與例外處理4209.4.1 軟體中斷4209.4.2 例外425參考資料427習題428第十章I/O 基本結構與界面43110.1 I/O 基本結構43110.1.1 I/O 裝置與界面電路43210.1.2 輸入埠與輸出埠43310.1.3 獨立式I/O 結構43610.1.4 記憶器映成I/O 結構43910.1.5 I/O 埠位址解碼44210.2 I/O 資料轉移啟動方式44710.2.1 I/O 資料轉移啟動方式44810.2.2 輪呼式(程式) I/O 44810.2.3 中斷I/O 44910.2.4 直接記憶器存取(DMA) 45010.3 並列資料轉移45410.3.1 同步並列資料轉移45510.3.2 閃脈控制方式45510.3.3 交握式控制方式45710.4 串列資料轉移46110.4.1 基本概念46210.4.2 非同步串列資料轉移46410.4.3 同步串列資料轉移46810.4.4 資訊錯誤的偵測與更正47110.5 串列界面標準47410.5.1 EIA-232 (RS-232) 界面標準47510.5.2 I2C 匯流排界面標準47810.5.3 SPI 界面48010.5.4 PCIe 匯流排482參考資料484習題486第十一章浮點數與多媒體運算指令組48911.1 FPU 軟體模式48911.1.1 內部功能與規劃模式49011.1.2 資料類型49411.1.3 指令格式49811.2 基本指令組與程式設計49911.2.1 資料轉移指令組49911.2.2 加法與減法運算指令50111.2.3 乘法與除法運算指令50511.2.4 其它數學函數指令50711.2.5 比較指令50911.3 高等指令組與程式設計51111.3.1 超越函數指令51111.3.2 常數指令51611.3.3 處理器控制指令51711.4 SIMD 多媒體處理器52011.4.1 多媒體處理器的演進52011.4.2 規劃模式52111.4.3 重疊算術與飽和算術523參考資料525習題525第十二章PC 系統I/O 裝置與界面52712.1 映像顯示系統52712.1.1 文字模式顯示器52712.1.2 界面卡與推動程式53112.2 繪圖模式顯示器53512.2.1 基本原理53512.2.2 彩色繪圖模式53812.2.3 GPU 54212.2.4 顯示器種類與界面54412.3 列表機界面54912.3.1 列表機種類54912.3.2 列表機界面55012.3.3 PC 列表機界面55212.4 輔助記憶器系統55312.4.1 磁性記憶器基本原理55412.4.2 軟式磁碟記憶器55512.4.3 硬式磁碟記憶器55912.4.4 固態硬碟56112.4.5 光碟記憶器56212.5 相關匯流排界面56412.5.1 SATA 與eSATA 56412.5.2 USB 566參考資料568習題569附錄A 8086 微處理器電氣特性573A.1 8086 微處理器電氣特性574附錄B x86 微處理器與x87 FPU 指令表579B.1 x86 微處理器指令表579B.2 x87 FPU 指令表593