河南理工大學(xué)計算機學(xué)院微機原理與接口技術(shù)總結(jié) 轉(zhuǎn)載

接口技術(shù)總結(jié)第一章微型計算機什么是微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)？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算器和控制器的中央處理器。即：CPU微型計算機以微處理器為核心，配上大規(guī)模集成電路的隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的微型化的計算機裝置，是具有完整運行功能的計算機。微型計算機系統(tǒng)以微型計算機為主體，配上系統(tǒng)軟件和相應(yīng)的外部設(shè)備（如打印機、顯示器、磁盤機）及其他專用電路、電源、面板、機架之后，就成了微型計算機系統(tǒng)。［運算器微處理器控制器產(chǎn)算機內(nèi)存J器組輸入/輸出接L1微型計算機系統(tǒng)1輸入/輸出設(shè)備及外存儲器系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件?電源、面板和機架等圖1微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)的關(guān)系三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)是：數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB、地址總線AB。第二章微處理器結(jié)構(gòu)為什么8086被稱為16位機，而8088被稱為準(zhǔn)16位機？字長：CPU能同時處理的數(shù)據(jù)位數(shù)8086的字長是16位，對外對內(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)計的，對內(nèi)是16位，對外是8位，所以被稱為準(zhǔn)16位機。8086編程結(jié)構(gòu)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EU總線接口部件BIU的功能總線接口部件的功能是：負(fù)責(zé)與存儲器、I/O端口傳輸數(shù)據(jù)。首先，從內(nèi)存或外設(shè)端口取指令＞EU然后，內(nèi)存或外設(shè)端口一數(shù)-EU最后，將EU的操作結(jié)果-內(nèi)存單元或外設(shè)端口執(zhí)行部件EU的功能執(zhí)行部件的功能是：負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。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)行一個總線周期在8086/8088中，一個基本的總線周期由4個時鐘周期組成，當(dāng)然也可以插入等待狀態(tài)Two時鐘周期是CPU的基本時間計算單位，它由計算機主頻決定。4個時鐘周期分別稱為4個狀態(tài)，即T1狀態(tài)，T2狀態(tài)，T3狀態(tài)，T4狀態(tài)Tw狀態(tài)用來等待內(nèi)存或B0Tw狀態(tài)用來等待內(nèi)存或B0接口的響應(yīng)WWWWVV最小模式與最大模式為了盡可能適應(yīng)各種各樣的適用場合，在設(shè)計8086/8088CPU芯片時，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)中只有一個微處理器，可以通過引腳MN/MX=1來判斷。(引腳名稱可以通過MIN和MAX記憶)最大模式就是在系統(tǒng)中有兩個或多個微處理器，引腳MN/MX=0表示當(dāng)前為最大模式復(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：衰2.6星位時替內(nèi)部害存豁的僮-7寄春器清零指令指針(IP)00OOHCS寄存器ffffhTOC\o"1-5"\h\zDS寄存器0000HSS寄存器00OOHES寄存器0000H指令隊列空其他寄存器0。00H一■一圖3復(fù)位時各內(nèi)部寄存器的值

總線操作■總線讀操作我們只要知道在讀操作的時候，T3時刻開始讀數(shù)據(jù)圖4總線讀操作■總線寫操作我們只需要知道在寫操作的時候，T2時刻開始寫數(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)的命令第四章存儲器接口1.存儲器的三層結(jié)構(gòu)主存儲器、外存、緩沖存儲器。圖6存儲器的三層結(jié)構(gòu)2.存儲器的分類隨機隨機存取存儲器之

(RAM)靜態(tài)RA1U(SRAJM)動態(tài)RAM(DRAM)非易失RANI(NVRAM)半導(dǎo)體,存儲器＜掩膜式ROK1只讀存儲器(ROM)一次性可編程ROM只讀存儲器(ROM)紫外線擦除可編程ROM(EPROM)電擦除可編程ROM(EEPROM)圖7存儲器的分類3.存儲器芯片的擴展會出大題，計算每個芯片地址的范圍。芯片存儲容量芯片的存儲容量=存儲單元數(shù)X存儲單元的位數(shù)=2MXN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充需要擴展的芯片字節(jié)數(shù)不夠的時候，需要進(jìn)行字?jǐn)U充，即多個芯片串聯(lián)，芯片片選CE每次只能一個有效，那個芯片片選CE信號有效即表示該芯片在被使用。位擴充需要擴展的芯片數(shù)據(jù)位數(shù)不夠的時候，需要進(jìn)行位擴充，即多個芯片并聯(lián)連接，所有CE，OE引腳分別連接在一起，每個芯片的數(shù)據(jù)線分別接8088的數(shù)據(jù)線。例1：用2Kx8的2716芯片構(gòu)成8Kx8的存儲系統(tǒng)答案見課本122頁例2：用1Kx4的2114芯片組成2Kx8的儲存系統(tǒng)答案見課本123頁第五章輸入輸出接口與DMA1.8086I/O端口的編址方式考點：了解8086I/O端口的編址方式，單獨編址I/O端口單獨編址I/O地址空間獨立于存儲地址空間如8086/8088內(nèi)存-u空間II/O0I空間I圖88086單獨編制優(yōu)點：I/O端口的地址空間獨立控制和地址譯碼電路相對簡單3）專門的I/O指令使程序清晰易讀缺點：I/O指令沒有存儲器指令豐富CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式考點：了解CPU與外設(shè)的控制方式以及他們的優(yōu)缺點和適用范圍程序控制下的數(shù)據(jù)傳送一一通過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、中斷傳送直接存儲器存?。―MA）——傳送請求由外設(shè)向DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申請總線，最后DMAC利用系統(tǒng)總線來完成外設(shè)和存儲器間的數(shù)據(jù)傳送第6章：傳送方式的比較?無條件傳送：慢速外設(shè)需與CPU保持同步。查詢傳送：簡單實用，效率較低?中斷傳送：外設(shè)主動，可與CPU并行工

作，但每次傳送需要大量額外時間開銷?DMA傳送：DMAC控制，外設(shè)直接和存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，適合大量、快速數(shù)據(jù)傳送圖9四種傳送方式的比較圖10I/O接口典型結(jié)構(gòu)無條件傳送在CPU和外設(shè)傳輸信息時，如果計算機能確信外設(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：無條件傳送的接口和操作均十分簡單缺點：這種傳送的前提是外設(shè)必須隨時就緒。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）實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入或輸出對多個外設(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)交換查詢環(huán)節(jié)尋址狀態(tài)口讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒傳送環(huán)節(jié)尋址數(shù)據(jù)口是輸入，通過輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)是輸出，通過輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)查詢傳送的特點是：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低中斷傳送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，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)計好的中斷請求是外設(shè)隨機向CPU提出的CPU對請求的檢測是有規(guī)律的：一般是在每條指令的最后一個時鐘周期采樣中斷請求輸入引腳中斷方式缺點：比程序方式省時，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)斷點，標(biāo)志寄存器等，返回又要恢復(fù)，所以仍然很費時。按字節(jié)或字傳輸，而不是數(shù)據(jù)塊，所以費時通過執(zhí)行指令實現(xiàn)主機和外設(shè)的傳輸，傳輸用時間，而指令的執(zhí)行也用時，所以費時。斷點主程序中斷服務(wù)程序?qū)ν庠O(shè)進(jìn)行處理繼續(xù)執(zhí)行返回斷點中斷請求圖斷點主程序中斷服務(wù)程序?qū)ν庠O(shè)進(jìn)行處理繼續(xù)執(zhí)行返回斷點中斷請求圖11中斷傳送方式圖圖13DMA傳送方式O中斷請求■中斷響應(yīng)■關(guān)中斷■斷點保護(hù)中斷識別-現(xiàn)場保護(hù).中斷服務(wù)-恢復(fù)現(xiàn)場開中斷■中斷返回圖12中斷工作過程4)DMA方式第G堂:6.5DMA巷送方式。希望克服程序控制傳送的不足；外設(shè)-CPU一存儲器外設(shè)—CPU-存儲器。直接存儲器存取DMA：外設(shè)T存儲器外設(shè)一存儲器CCIHJ釋放總線，由DMA控制器管理第E堂：DMA傳送的工作過程⑴CPU對DMA控制器進(jìn)行初始化設(shè)置⑵外設(shè)、DMAC和CPU三者通過應(yīng)答信號

建立聯(lián)系：CPU將總統(tǒng)交給DMAC控制⑶DMA傳送DMA讀存儲器；存儲器t外設(shè)DM凡寫存儲序；存儲據(jù)?外設(shè)⑷自動增喊地址和計數(shù)，判斷傳送完成否圖14DMA傳送的工作過程DMA的特點：不允許嵌套在DMA單字節(jié)方式傳送字節(jié)數(shù)如果是10個字，字節(jié)數(shù)從0減到93.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)中斷的分類8086/8088可以處理256種不同的中斷，每個中斷對應(yīng)一個類型碼，所以，256種中斷對應(yīng)的中斷類型碼為0?255中斷可分為硬件中斷（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，每個中斷類型對應(yīng)一個中斷向量。一個中斷向量占4個存儲單元。其中，前2個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0000~03FFH區(qū)域供用戶定義的中斷4［共224個）「類型255（十進(jìn)制）1-CSrp.0000OJFFH二類型32保留的中斷（共幻個）「類型31（十進(jìn)制）CSip000010Q7FH0000；0Q7EH、類型5產(chǎn)0000:0014H「類型4CSip--MOOOOI3H]oooo；ooiohJ廂出中斷類型3CS1p0000：OOOFH]0000lOOOCH」，斷點中斷專用的中斷（共5個「類型2三CS.ip二0000：OOOBH，0000:00。8H)，非屏蔽中斷類型\CSip0000：0002OOCO:0004H」卜單步中斷、類型口CS[p0000:0003H-0000:OOQOH'卜除教為口中斷圖15中斷向量表這里會出計算題，計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計算方式：17H*4=00010111*4=01011100=5C

5F235F235E445D125c32CSIP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。保存斷點、保存現(xiàn)場。將斷點和寄存器的一些值入棧保護(hù)。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。此時是允許被中斷的，此時中斷允許位自動置1,，即IF=1;4.8259芯片基本知識：8259芯片最多擴兩層，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，用來容納初始化命令字(ICW1~ICW4)，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(ICW1~ICW4)初始化就行了。圖圖THT-ryTjyyrTW;通道1初始化扁道2初胎化MOVDXf30AHMOVAUOOHOUTDX.ALMOVALJOHOUTDX,ALMOVDX30EHMOVAL.0B3HCUTDX.ALMOVDXr;通道1初始化扁道2初胎化2.可編程并行接口芯片8255A8255芯片哪個口有位操作功能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■第后事第3舉，L寫人方式控制字：示例。要求；A端口二方式1輸入C端口上半部：輸出，C口下半部,輸入B端口’方式0輸出。方式控制字;101100式評B1H。初始化的程序段;movraovoutdx,Offfehal.Oblhdx,al:假設(shè)控制端口為FFFEH;方式控制字;送到控制端口應(yīng)用程序這里可能會考書上201頁的開關(guān)控制燈的那個應(yīng)用程序，那個最簡單，而且書上也沒有其他應(yīng)用。關(guān)鍵是先初始化芯片，然后會使用芯片做點事情，比如實驗做的開關(guān)控制燈。3.可編程串行通信接口8251A波特率：數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率（BitRate）,每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)bps。初始化程序多個寄存器對應(yīng)兩個端口地址，一個奇地址，一個偶地址奇地址對應(yīng)：控制寄存器、模式寄存器、同步寄存器、狀態(tài)寄存器偶地址對應(yīng)：數(shù)據(jù)輸入緩沖器數(shù)據(jù)輸出緩沖器

圖23J■若82到的收發(fā)時鐘（RgTxC）P頻率為!38.4kH泰它的RTS和CTS引腳相連/半雙工1異步通信，每幀字符為7位數(shù)據(jù)位，I位停止位，偶校驗，波特率為600bit限設(shè)8251的地址為OFUH’OFlH.初始化程序。-XORAX.AXMOVDX.OFlH圖24MOVAL,4QHOUTDX,AL；住8251的控制端口送3個OUH和+4OH,使其復(fù)位MOVAL^tlllOllBOUTDX’AL送方式字i半雙工異步，了位數(shù)據(jù)位,1位停止位，偶校驗.64分頻.MOVAL,00110001BOUTDX,AL;控制字圖25串行同步通信與串行異步通信區(qū)別及優(yōu)缺點串行異步通信串行通信時的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號線傳送收發(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)議起止式異步通信協(xié)議低位高位起止式異步通信協(xié)議低位高位空閑位——傳送字符之間的邏輯1電平,表示沒有進(jìn)行傳送圖26這里可能會考傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是什么，去掉第一位的起始位，去掉最后兩位，校驗位和停止位例