微机原理与接口技术.doc

一1.原码优点：1与真值互换很直观 2算术逻辑单元硬件电路实现乘除运算较方便，可方便对符号位和数值位分别处理。缺点：0的原码有两个，2算术逻辑单元硬件电路实现加减运算会非常复杂符号位不能直接参加运算2.补码原因1.0的唯一性.2.将减法运算转化为加法运算优点：1符号位可参与加减法运算简化算术逻辑电路2.可将减法转化为加法更简化电路3反码：可将减法转化为逻辑求反4.微机的组成结构：存储器，I/0接口，系统总线，外设，CPU（运算器，控制器）5.总线：地址总线，数据0总线，控制总线6.传递方式:程序(无条件，有条件-查询）中断，DMA7.DMA的方式：1.适用：大量数据高速传递.2.1直接通道:增加DMA控制器IO接口与储存器的直接数据交换，2以硬代软二8086特性：1.数据总线16位，2.地址总线20位寄存器：14个，16位数据：AX,BX,CX,DX, 偏移地址：SI,DI,BP,SP, 段基地址：ES,CS,SS,DS,IP,FCACT默认组合：DS-（BX,DI,SI,）位移量。SS-（SP,BP ）.CS-（IP）.逻辑地址:16位段首地址和16位偏移地址将由段寄存器保存的段首地址左移四位和由IP或EU部件提供的16位偏移地址EA相加，形成20 位的实际地址为物理地址物理地址：FFFFFH-00000H物理地址的形成：物理地址段地址16偏移地址（EA) 合成物理地址三1寻址方式:立即数寻址，寄存器寻址，存储器寻址（直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，基址变址寻址，相对基址变址寻址，）I/O端口寻址（直接端口寻址，寄存器的间接端口寻址）2规则：1【偏】中只能为BX,BP,SI,DI .例：MOV AX,DX (X)3. 不能同时为基址或变址例AND AX, BX BP (X)指令系统：1.单操作数不能为立即数例题INC 1234H (X)2双操作数：1.目的操作数不能为立即数，CS例题 MOV CS , AX (X) ADD 56H, AH (X)2. 不能同时为存储器地址例 MOV 300H ,800H (X)3. 属性要明确例 MOV 300H, 0 (X)4. 字长要一致，或操作数类型要匹配例题MOV AL,L BX (X)另 a.立即数不能直接送到段寄存器 例题MOV DS, 300H (X) B段寄存器不能直接送到段寄存器 MOV DS ,CS (X)5.PUSH/POP 中只能对字操作数PUSH AL (X) PUSH AX (对）6. 移位指令中当位数1时用CLSHL AX, 3(X) MOV CL,3 SHL AX, CL(对）7. IN/OUT中 A. 端口地址FF时要用DX装如：OUT 300H, AX (X)B.数据只能用AX/AL如：OUT 30H ,AH (X)用AL五一：1为什么要接口电路:微机的外部设备多种多样，外部设备数据格式、工作速度差别很大，外设不能与CPU直接相连，必须经过中间电路再与系统相连，这部分电路被称为I/O接口电路。2什么是I/O接口（电路）：1.I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，接口就是CPU与外设的连接部件。是CPU与外界进行数据交换中转站.PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路3I/O接口的主要功能：对输入输出数据进行缓冲和锁存，对CPU的控制命令进行锁存，对外设信号的形式和数据的格式进行变换，I/O端口进行寻址，对CPU和I/O设备进行联络4I/O设备的信息类型：数据信息：外设的数据，状态信息：I/O设备的状态控制信息：CPU的控制信息5.I/O端口编址方式与译码I/O端口:是接口电路中CPU能访问的寄存器的地址.I/O操作:CPU对I/O接口电路(与设备相关)的操作.不是访问I/O设备6. 端口编址方式两种方式 1将存储器与外设端口统一编址 2外设端口单独编址7统一编址:将外设接口电路的 一个端口作为存储器的一个单元。优点：不需要专门的输入输出指令，可用全部的存储器操作指令。（指令多且灵活） 如：mov kou1,bx 缺点：外设占用内存单元，相对减少了内存容量。2. 外设端口单独编址 将端口地址和存储器地址分开编址使两地址空间彼此独立互不影响1优点：不占用内存 2缺点：CPU需设专门的I/O指令。8程序传送方式：1无条件传送方式 传送过程：外设已准备好，不查询外设的状态输入时，外设的数据已送到三态缓冲器。输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器的输入端。2条件（查询）传送方式 查询式数据传送过程3个环节：查询状态环节，CPU寻址状态口，读取状态字，检测是否满足“就绪” 条件，如果不满足，回到第一步读取状态字；数据传送环节，外设已处于“就绪”状态，寻址数据口是输入，通过输入指令从数据端口读入数据，是输出，通过输出指令向数据端口输出数据特点：工作可靠，适用面宽，但传送效率中断传送方式的原理：启动外设，外设准备好数据,发一个选通信号，外设向CPU发中断请求， CPU收到中断请求信号，暂停现行程序， CPU执行中断服务程序，执行输入输出操作， 中断服务程序结束，返回原来程序 中断过程大致分为：中断请求：由需要提供中断服务程序的设备提出；中断响应：CPU给设备发出一个中断应答信号；现场保护：保护执行中断服务程序前的各种信息；执行中断服务程序：完成特定的操作；退出中断服务程序：恢复现场。中断传送方式的特点：中断传送是一种效率更高的程序传送方式，进行传送的中断服务程序是预先设计好的，中断请求是外设随机向CPU提出的CPU对请求的检测是有规律的：一般是在每条指令的最后一个时钟周期采样中断请求输入引脚DMA特点 具有接管和控制系统总线的功能，但在取得总线控制权之前，与其它接口芯片一样，受CPU的控制。在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据的开始与结束，传送的字节数，传送的方向及地址为什么要用DMA方式传送数据？希望克服程序控制传送的不足：外设CPU存储器外设CPU存储器直接存储器存取DMA方式：用专用接口电路直接和存储器进行数据传送。 外设存储器外设存储器DMA操作方式：周期挪用 CPU不访问存储器时的那些周期，用来进行DMA操作。2 .周期扩展 ：使用专门时钟电路 需要DMA操作时，使CPU的时钟周期加宽，在加宽的时钟周期进行DMA操作。3 .CPU停机方式： 最常见方式DMA的功能能接受外设的请求，并能向CPU发DMA请求信号；CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应信号，DMA控制器接管总线，进入DMA方式；能寻址存储器，并修改地址；能向外设发读/写信号；能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束；DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制权交还CPU；5几种数据传送方式特点无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步查询传送： 简单实用，效率较低，硬件开销小中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要硬件开销进行中断管理DMA传送：DMAC控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数据传送,需要硬件开销七为什么要用中断？中断:外设向CPU发中断请求，CPU接收到中断请求并在一定条件下，暂时停止执行原来的程序而转去处理中断，处理好中断服务再返回继续执行原来的程序，就称为一个中断过程。中断是CPU被动的响应外设要求服务1.中断源：（1）数据输入/输出设备请求中断（2）定时时间到申请中断（3）满足规定条件申请中断（4）电源掉电 （5）故障报警申请中断（6）程序调试设置中断2.中断识别: 目的:形成该中断服务程序的入口地址中断向量表中断类型码 ：8086中断源共分256级中断，每个中断源对应一个0255编号，称为中断类型码或中断向量号。 中断向量:中断服务程序的入口地址(cs,ip)中断向量表:将所有中断向量集中放在一起.中断向量表:放在内存地址0单元开始的单元: 00000H 03FFFH中断向量指针:中断类型号*4=中断向量最低字节指针 80x86系统中断源：共256个类型号，一个中断源对应一个类型号80x86中断向量由四个字节组成： 2个高地址字节：存放中断服务程序的代码段的段值； 2个低地址字节：存放中断服务程序的偏移地址。8086中断四个阶段：1中断请求信号的检测2中断响应阶段3.中断服务阶段4.中断返回八8253:最高计数速率：2.6Mhz 8254:最高计数速率：8.0Mhz8253与8254引脚相同，用法相同计数器/定时器8253特点：三个独立16位计数器，6种工作方式，二进制计数与BCD码计数，单一5V供电，最高计数速率2.6Mhz(8253),8Mhz(8254)片内寻址 A1 A0= 00、01、10、11 对应：通道0、1、2和控制口地址4.计数初值计数初值n=时钟频率fc/输出频率fout =定时时间Tout/时钟脉冲周期Tc5.编程命令：1方式命令字，2对8253初始化，3方式命令字的格式 . 例8.2:使2号定时器,工作在方式3,计数初值=533h,二进制计数.试写出8253初始化程序段. 8253端口地址:40H,41H,42H,43HMOV AL,10110110B ;2号定时器,方式3OUT 43H,ALMOV AX,0533H OUT 42H,AL ;2号数据口 MOV AL,AHOUT 42H,AL 8253的工作模式方式0计数结束产生中断，一次定时或计数,重写初值,启动新一轮的计数 方式1可编程的单脉冲(单稳)触发器 ， GATE边沿触发,启动新一轮计数方式2分频器(速度波发生器)，具有计数初值重装能力方式3方波发生器，具有计数初值重装能力 方式4软件触发的选通信号发生器， 一次定时,重写初值,启动新一轮的计数 方式5硬件触发的选通信号发生器， GATE边沿触发新一轮计数数据传送类指令1. MOV CX ,AX ;(CX)=(AX)2. PUSH AX ; (AX)=(CS)3. XCHG AX, CX4. IN AL/AX, 38H ;(AL)=(38H)5. OUT 43H ,AL ;(43H)=(AL)算数运算指令1. ADD AX ,BX ;(AX)=(AX)+(BX)2. INC CX ;(CX)=(CX)+13. SUB BX ,CX ;(BX)=(BX)-(CX)4. DEC CX ;(CX)=(CX)-