河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)總結(jié)---轉(zhuǎn)載

1、接口技術(shù)總結(jié)第一章 微型計(jì)算機(jī)1. 什么是微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)？n 微處理器指采用大規(guī)模集成技術(shù)，集成在一片芯片上的包括運(yùn)算器和控制器的中央處理器。 即：CPU n 微型計(jì)算機(jī)以微處理器為核心，配上大規(guī)模集成電路的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的微型化的計(jì)算機(jī)裝置，是具有完整運(yùn)行功能的計(jì)算機(jī) 。n 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為主體，配上系統(tǒng)軟件和相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、磁盤機(jī)）及其他專用電路、電源、面板、機(jī)架之后，就成了微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。圖 1 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系2. 三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)是：數(shù)據(jù)總

2、線DB、控制總線CB、地址總線AB。第二章 微處理器結(jié)構(gòu)1. 為什么8086被稱為16位機(jī)，而8088被稱為準(zhǔn)16位機(jī)？字長(zhǎng)：CPU能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)8086的字長(zhǎng)是16位，對(duì)外對(duì)內(nèi)都是16位，而8088只有8根數(shù)據(jù)線，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和8086一樣按照16位設(shè)計(jì)的，對(duì)內(nèi)是16位，對(duì)外是8位，所以被稱為準(zhǔn)16位機(jī)。2. 8086編程結(jié)構(gòu)n 編程結(jié)構(gòu)編程結(jié)構(gòu)：就是指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu)。在編程結(jié)構(gòu)圖中可以看到，從功能上8086分為兩部分：總線接口部件BIU和執(zhí)行部件EUn 總線接口部件BIU的功能總線接口部件的功能是：負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、I/O端口傳輸數(shù)據(jù)。首先，從然后， 最后，將 n 執(zhí)行

3、部件EU的功能執(zhí)行部件的功能是：負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。3. 8086總線周期取指令或傳送數(shù)據(jù)，就需要CPU的總線接口部件執(zhí)行一個(gè)總線周期在8086/8088中，一個(gè)基本的總線周期由4個(gè)時(shí)鐘周期組成，當(dāng)然也可以插入等待狀態(tài)Tw。時(shí)鐘周期是CPU的基本時(shí)間計(jì)算單位，它由計(jì)算機(jī)主頻決定。4個(gè)時(shí)鐘周期分別稱為4個(gè)狀態(tài)，即T1狀態(tài)，T2狀態(tài)，T3狀態(tài)，T4狀態(tài) 圖 2 8086總線周期4. 最小模式與最大模式為了盡可能適應(yīng)各種各樣的適用場(chǎng)合，在設(shè)計(jì)8086/8088CPU芯片時(shí)，使他們可以在兩種模式下工作：最大模式和最小模式。最小模式就是在系統(tǒng)中只有一個(gè)微處理器，可以通過引腳 來判斷。（引腳名稱可以通過MIN

4、和MAX記憶）最大模式就是在系統(tǒng)中有兩個(gè)或多個(gè)微處理器，引腳表示當(dāng)前為最大模式5. 復(fù)位操作復(fù)位之后各寄存器的值的變化我們只需要記憶CS：IP的值變?yōu)椋篎FFF：0000就行，具體情況如下圖：圖 3 復(fù)位時(shí)各內(nèi)部寄存器的值6. 總線操作n 總線讀操作我們只要知道在讀操作的時(shí)候，T3時(shí)刻開始讀數(shù)據(jù)圖 4 總線讀操作n 總線寫操作我們只需要知道在寫操作的時(shí)候，T2時(shí)刻開始寫數(shù)據(jù)圖 5 總線寫操作第三章 匯編語言掌握三個(gè)常用的命令MOV，IN，OUT，加上另外芯片初始化程序出現(xiàn)的命令第四章 存儲(chǔ)器接口1. 存儲(chǔ)器的三層結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器、外存、緩沖存儲(chǔ)器。圖 6 存儲(chǔ)器的三層結(jié)構(gòu)2. 存儲(chǔ)器的分類圖 7

5、存儲(chǔ)器的分類3. 存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展會(huì)出大題，計(jì)算每個(gè)芯片地址的范圍。芯片存儲(chǔ)容量 其中， M：芯片的地址線根數(shù)，N：芯片的數(shù)據(jù)線根數(shù)字?jǐn)U充需要擴(kuò)展的芯片字節(jié)數(shù)不夠的時(shí)候，需要進(jìn)行字?jǐn)U充，即多個(gè)芯片串聯(lián)，芯片片選CE每次只能一個(gè)有效，那個(gè)芯片片選CE信號(hào)有效即表示該芯片在被使用。位擴(kuò)充需要擴(kuò)展的芯片數(shù)據(jù)位數(shù)不夠的時(shí)候，需要進(jìn)行位擴(kuò)充，即多個(gè)芯片并聯(lián)連接，所有CE，OE引腳分別連接在一起，每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)線分別接8088的數(shù)據(jù)線。例1：用 的2716芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)系統(tǒng)答案見課本122頁例2：用的2114芯片組成的儲(chǔ)存系統(tǒng)答案見課本123頁第五章 輸入輸出接口與DMA1. 8086 I/O端口的編址方

6、式考點(diǎn)：了解8086 I/O端口的編址方式，單獨(dú)編址I/O端口單獨(dú)編址I/O地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間如8086/8088圖 8 8086單獨(dú)編制優(yōu)點(diǎn)：1) I/O端口的地址空間獨(dú)立2) 控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單3) 專門的I/O指令使程序清晰易讀缺點(diǎn)：1) I/O指令沒有存儲(chǔ)器指令豐富2. CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式考點(diǎn)：了解CPU與外設(shè)的控制方式以及他們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍程序控制下的數(shù)據(jù)傳送通過CPU執(zhí)行程序中的I/O指令來完成傳送，又分為：無條件傳送、查詢傳送、中斷傳送直接存儲(chǔ)器存取（DMA）傳送請(qǐng)求由外設(shè)向DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申請(qǐng)總線，最后DMAC利用系統(tǒng)總

7、線來完成外設(shè)和存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送圖 9 四種傳送方式的比較圖 10 I/O 接口典型結(jié)構(gòu)1) 無條件傳送在CPU和外設(shè)傳輸信息時(shí)，如果計(jì)算機(jī)能確信外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就不必查詢外設(shè)的狀態(tài)從而直接進(jìn)行信息傳輸。這種方式適合于簡(jiǎn)單設(shè)備，如：開關(guān)控制燈，燈的狀態(tài)一直是就緒的優(yōu)點(diǎn)：無條件傳送的接口和操作均十分簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：這種傳送的前提是外設(shè)必須隨時(shí)就緒。2) 查詢傳送CPU需要先查詢外設(shè)的工作狀態(tài)，然后在外設(shè)可以交換信息的情況下（就緒）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入或輸出對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，則CPU按一定順序依次查詢（輪詢）。先查詢的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)交換A. 查詢環(huán)節(jié)l 尋址狀態(tài)口l 讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位l 若不就緒就繼

8、續(xù)查詢，直至就緒B. 傳送環(huán)節(jié)l 尋址數(shù)據(jù)口l 是輸入，通過輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)l 是輸出，通過輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)查詢傳送的特點(diǎn)是：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低3) 中斷傳送CPU在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又返回原來的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序中斷傳送是一種效率更高的程序傳送方式進(jìn)行傳送的中斷服務(wù)程序是預(yù)先設(shè)計(jì)好的中斷請(qǐng)求是外設(shè)隨機(jī)向CPU提出的CPU對(duì)請(qǐng)求的檢測(cè)是有規(guī)律的：一般是在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期采樣中斷請(qǐng)求輸入引腳中斷方式缺點(diǎn)：比程序方式省時(shí)，但仍然由CPU執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，且每傳送一次均要保護(hù)斷

9、點(diǎn)，標(biāo)志寄存器等，返回又要恢復(fù)，所以仍然很費(fèi)時(shí)。按字節(jié)或字傳輸，而不是數(shù)據(jù)塊，所以費(fèi)時(shí)通過執(zhí)行指令實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)的傳輸，傳輸用時(shí)間，而指令的執(zhí)行也用時(shí)，所以費(fèi)時(shí)。圖 11 中斷傳送方式圖 12 中斷工作過程4) DMA方式圖 13 DMA傳送方式圖 14 DMA傳送的工作過程DMA的特點(diǎn)：不允許嵌套在DMA單字節(jié)方式傳送字節(jié)數(shù)如果是10個(gè)字，字節(jié)數(shù)從0減到9 3. DMA控制器8237A芯片初始化程序：書上153頁有詳細(xì)的步驟和例題。第六章 中斷技術(shù)1. 中斷的分類8086/8088可以處理256種不同的中斷，每個(gè)中斷對(duì)應(yīng)一個(gè)類型碼，所以，256種中斷對(duì)應(yīng)的中斷類型碼為0255中斷可分為硬件中

10、斷（內(nèi)中斷）和軟件中斷（外中斷）。（1）硬件中斷 a、非屏蔽中斷 NMIb、可屏蔽中斷 INTR（2）軟件中斷2. 中斷向量和中斷向量表中斷向量：就是中斷處理子程序的入口地址，每個(gè)中斷類型對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量。一個(gè)中斷向量占4個(gè)存儲(chǔ)單元 。其中，前2個(gè)單元存放中斷處理子程序入口地址的偏移量（IP），低位在前，高位在后，后2個(gè)單元存放中斷處理子程序入口地址的段地址（CS），同樣也是低位在前高位在后。 256*4=1024，占用0段的000003FFH區(qū)域圖 15 中斷向量表這里會(huì)出計(jì)算題，計(jì)算某中斷類型碼的地址。例：求中斷類型碼為17H的物理地址為_CS：IP = 2344:1232_計(jì)算方式：17

11、H*4=00010111*4=01011100=5C5F23CS5E445D12IP5C323. 中斷響應(yīng)在中斷響應(yīng)周期內(nèi)CPU通過內(nèi)部硬件自動(dòng)完成三件事情：1) 關(guān)中斷。將中斷允許位清零，IF=0，在響應(yīng)周期不允許其他中斷打擾。2) 保存斷點(diǎn)、保存現(xiàn)場(chǎng)。將斷點(diǎn)和寄存器的一些值入棧保護(hù)。3) 獲取中斷服務(wù)程序的入口地址，即中斷向量。一旦CPU獲取中斷向量，中斷服務(wù)程序就開始執(zhí)行。此時(shí)是允許被中斷的，此時(shí)中斷允許位自動(dòng)置1,，即IF=1;4. 8259芯片基本知識(shí)：8259芯片最多擴(kuò)兩層，一片主8259能帶8片8259從片初始化程序：第一組寄存器有4個(gè)，用來容納初始化命令字（ICW1ICW4），

12、它們由初始化程序設(shè)定，在系統(tǒng)工作過程中不再改變。只需要掌握命令字（ICW1ICW4）初始化就行了。圖 16圖 17圖 18圖 19圖 20例2：主片的端口地址為20H，21H，中斷類型碼為080FH從片的端口地址為A0H，A1H，中斷類型碼為7077H從片連接在主片的IR2上主片的初始化程序：CLIMOV AL,11HOUT 20H,ALMOV AL,08HOUT 21H,ALMOV AL,04HOUT 21H,ALMOV AL,1DHOUT 21H,AL從片的初始化程序MOV AL,11HOUT 0A0H,ALMOV AL,70HOUT 0A1H,ALMOV AL,02HOUT 0A1H,A

13、LMOV AL,09HOUT 0A1H,AL第七章 可編程接口芯片1. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254芯片8254芯片定時(shí)和計(jì)數(shù)的異同點(diǎn)在哪8254本來就是一個(gè)計(jì)數(shù)器，如果時(shí)鐘信號(hào)是均勻的，就可以根據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)果算出時(shí)間，此時(shí)叫做定時(shí)器。8254芯片的初始化程序記住每種工作方式的波形?？歼@種類型的題圖 212. 可編程并行接口芯片8255A8255芯片哪個(gè)口有位操作功能PC口有按位操作的功能。初始化程序只需寫方式字就可以了圖 22應(yīng)用程序這里可能會(huì)考書上201頁的開關(guān)控制燈的那個(gè)應(yīng)用程序，那個(gè)最簡(jiǎn)單，而且書上也沒有其他應(yīng)用。關(guān)鍵是先初始化芯片，然后會(huì)使用芯片做點(diǎn)事情，比如實(shí)驗(yàn)做的開關(guān)控制燈。3. 可編程串

14、行通信接口8251A波特率：數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率（Bit Rate），每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)bps。初始化程序多個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)兩個(gè)端口地址，一個(gè)奇地址，一個(gè)偶地址奇地址對(duì)應(yīng)：控制寄存器、模式寄存器、 同步寄存器、狀態(tài)寄存器偶地址對(duì)應(yīng)：數(shù)據(jù)輸入緩沖器 數(shù)據(jù)輸出緩沖器圖 23圖 24圖 254. 串行同步通信與串行異步通信區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)串行異步通信串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號(hào)線傳送收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程），才能解決傳送速率、信息格式、位同步、字符同步、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等問題串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議圖 26這里可能會(huì)考傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是什么，去掉第一位的起始位，去掉最后兩位，校驗(yàn)位和停止位例：011010001010 11010001 01所以數(shù)據(jù)為：10001011