微机原理课程论文

1、微机原理课程综述论文内容摘要 微型计算机原理与接口技术课程是通信工程专业的专业基础课程，该课程的目的是让我们掌握微机的基本工作原理，掌握微机应用系统的分析方法和设计方法，为微机在本专业以后的学习和研究应用中打下良好的基础。关键词 80X86 汇编语言 接口技术 正文一、课程综述本课程以微型计算机的原理和应用为主题，系统地介绍了微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构、工作模式，介绍了8086CPU的指令系统、汇编语言及程序设计方法和技巧，存储器的组成和I/O接口扩展方法，微机的中断结构、工作过程，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。二、课程主要内容和基本原理1.80

2、X86微处理器结构8086/8088 CPU的内部是由两个独立的工作部件构成,分别是总线接口部BIU(Bus Interface Unit)和执行部件EU(Execution Unit)。两者并行操作，提高了CPU的运行效率。 （1）总线接口部件BIUBIU由以下六个部分组成：20位地址加法器4个16位段地址寄存器：代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES1个16位指令指针寄存器IP内部寄存器(用于通信、暂存)输入输出总线控制电路1个6字节指令队列缓冲器功能及工作过程：总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O接口传送信息。主要工作过程如下：当指令队列中出现两个以上

3、的指令字节空隙（8086是1个字节空隙）时，BIU会自动按CS和IP值所形成的20位实际物理地址对应的程序存储器单元中取指令字节一次从程序存储器中取两个指令字节，顺序存放在指令队列寄存器中由EU从队列指令中取走位于前列的指令，若指令需要在内存单元中读取数据，此时根据EU的请求在BIU中形成一个20位的存放数据的实际物理地址CPU从物理地址单元中取得操作数，经BIU送到内部的运算部件（ALU）数据总线，再由EU执行响应操作根据指令的性质，若需要，再由EU提出请求，将运算结果写入由BIU所指出的内存单元或者I/O端口中 （2）执行部件EU 8086和8088的执行部件EU的具体结构都是相同的，包含

4、以下六个部分：4个16位的通用寄存器组（AX、BX、CX、DX）4个16位的专用寄存器（BP、SP、SI、DI）1个16位的算术逻辑单元（ALU）1个16位的状态标志寄存器1个数据暂存寄存器执行部件的控制电路功能及工作过程：EU从BIU的指令队列中取出指令代码由EU控制电路的译码器对指令进行译码后执行指令所规定的全部功能执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作反映本次操作结果的状态写入到响应的状态寄存器（3）EU和BIU的关系 从上面的操作过程可以看出EU只负责执行指令，BIU则负责取指令，读出操作数和写入结果。对于一般简单的处理器指令

5、周期中，各种操作是顺序进行的。首先取指并译码，如果译码的结果需要从存储器取操作数，则启动一个总线周期去读操作数；其次执行指令；最后存储操作的结果。2.80X86指令系统和汇编语言本章重点是8086CPU指令的寻址方式，每条指令的格式、功能及标志的影响；同时还涉及到存储器单元的物理地址计算、标志位填写和堆栈操作。我们需要熟练掌握汇编语言类别、伪指令语句格式和作用、基本程序结构、调用程序和被调用程序之间数据传递途径以及汇编源程序上机调试过程。学习汇编语言重点的是阅读程序和编写程序。指令功能数据传送类（通用数据传送指令、堆栈指令、交换指令、I/O传送指令、换码指令、有效地址传送指令、标志寄存器传送指

6、令）算术运算类指令（加法指令，减法指令, 乘法指令，除法指令，BCD码调整指令）逻辑类指令（逻辑运算指令、逻辑移位操作指令）串操作类指令（串传送、比较、扫描、串存和取指令）控制转移类指令（条件和无条件转移、子程序调用和返回指令、子程序调用和返回、中断）、）处理器控制类指令3. 内存储器及接口1.存储器的组织 (1)存储器空间与存储器结构存储空间a.8086/8088有20条地址线，可直接对1M个存储单元进行访问。每个存储单元存放一个字节型数据，且每个存储单元都有一个20位的地址，这1 M个存储单元对应的地址为00000HFFFFFH，如图所示。一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。如图

7、所示，00001H单元的内容为9FH，记为：(00001H)=9FH。 若存放的是字型数据(16位二进制数)，则将字的低位字节存放在低地址单元，高位字节存放在高地址单元。如从地址0011FH开始的两个连续单元中存放一个字型数据，则该数据为DF46H，记为：(0011FH)=DF46H。 若存放的是双字型数据(32位二进制数，这种数一般作为地址指针，其低位字是被寻址地址的偏移量，高位字是被寻址地址所在段的段地址)，这种类型的数据要占用连续的4个存储单元，同样，低字节存放在低地址单元，高字节存放在高地址单元。如从地址E800AH开始的连续4个存储单元中存放了一个双字型数据，则该数据为66A65E6

8、5H，记为：(E800AH)=66A65E65H。 存储结构在组成与8086CPU连接的存储器时，1M字节的存储空间实际上被分成两个512K字节的存储体，分别叫高位库和低位库。低位库固定与8086CPU的低位字节数据线D7D0相连，因此又可称它为低字节存储体，该存储体中的每个地址均为偶地址。高位库与8086CPU的高位字节数据线D15D8相连，因此又称它为高字节存储体，该存储体中的每个地址均为奇地址，如下图所示。 地址总线A19A1可同时对高、低位库的存储单元寻址，A0和BHE用于对库的选择，分别连接到库选择端上。如下图所示。当A0=0时，选择偶数地址的低位库；当BHE=0时，选择奇数地址的高

9、位库；当两者均为0时，则同时选中高低位库。利用A0和BHE这两个控制信号，既可实现对两个库进行读/写(即16位数据)，也可单独对其中一个库进行读/写(8位数据) 存储器分段8086/8088系统中将1M的存储空间划分为若干分段，每段长最多包含64K字节，并规定每个段的20位起始地址必须是被16位整除的地址，即其起始地址的低4位必须是0。 存储空间段结构 分段逻辑结构逻辑地址与物理地址物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器进行数据交换时所使用的地址（20位）。逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地址两部分组成（16位）。逻辑地址的表示 形式为“段地址偏移地址”。物理地址

10、=段地址×10H偏移地址 20 位物理地址的构成举例(a) 20 位物理地址的形成； (b) 字节地址构成举例4. 中断（1） 中断的定义CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件(外部或内部)，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行一段特殊的服务程序(称为中断服务程序或中断处理程序)，以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。（2） 中断源引起CPU中断的事件  内部中断：CPU内部执行程序时自身产生的中断 n 外部中断：CPU以外的设备、部件产生的中断(3) 中断过程  n 

11、 中断请求>中断响应>中断服务 >中断返回 (4) 可编程中断控制器8259A内部结构 IRR  中断请求寄存器 用来存放由外部输入的中断请求信号IR0IR7，允许多位置1。 n ISR  中断服务寄存器 n     保存、记录正在处理中的中断请求，当任何一级中断被响应，CPU正在执行它的中断服务程序时，ISR相应位置1。 n PR   优先级判别器 

12、;对保存在IRR中的中断请求进行优先级识别，送出最高级别中断请求到ISR中；当出现多重中断时，PR判定是否允许所出现的中断去打断正在处理的中断。 n IMR  中断屏蔽寄存器  实现对各级中断的有选择的屏蔽，当某位为1，表示禁止这一级中断请求进入系统 8259A的工作过程 当某IRi 有效时，IRR 相应位置1，若有效的IRi未被屏蔽，则向CPU发出中断请求，检测到第1个INTA信号后，置ISRi=1，IRRi=0。检测到第2个INTA信号后，把ISRi=1中最高优先级的中断类型码放到DB上。&

13、#160;若工作在AEOI 方式，在第2 个INTA 结束时，使ISRi复位；否则由CPU发出EOI命令使ISRi复位 5. 可编程定时器/计数器技术本章主要内容是定时器/计算器的应用场合；如何实现定时/计数；可编程计数器/定时器8253芯片的内部结构、引脚功能、计数原理、6种工作方式下的工作条件和输出波形特征。6. 可编程输出/输出接口本章讨论输入/输出接口的基本概念，包括输入/输出接口的作用、内部结构、传送信息的分析、IO端口编址以及主机通过接口与外设之间数据传送的方式。7. A/D、D/A转换技术本章重点是A/D转换的任务和转换原理，D/A转换的任

14、务和转换原理，常用A/D转换器(ADC)集成芯片和D/A转换器(DAC)集成芯片的外部引脚功能、内部结构、工作过程、性能指标以及实际应用。三、8255A的应用实例8255方式1与打印机接口1.打印机接收主机传送数据的过程目前打印机一般采用并行接口标准，当主机准备好输出打印的一个数据时，通过8255A把数据送给打印机接口的数据引脚DATA0DATA7，同时送出一个数据选通信号STROBE 给打印机。打印机收到该信号后，把数据锁存到内部缓冲区，同时在BUSY信号线上发出忙信号。待打印机处理好输入数据时，打印机撤消忙信号，同时向主机送出一个响应信号ACK。主机根据BUSY信号或信号ACK决定是否输出

15、下一个数据。2.利用8255来实现 8255A的端口A工作于选通输出方式,PC7作为OBFA输出信号，PC6作为ACKA 输入信号，而PC3作为INTRA输出信号；另外，可用程序控制INTEA(PC6)，决定是否采用中断方式。打印机接口的时序与8255A的选通输出方式的时序类似，但略有差别，用单稳电路74LS123即可满足双方的时序要求，如图。 四、心得体会一个学期的微机原理学习已经接近尾声，回想起来发现自己对这门课程掌握的不是很好，经过几周的复习总结，我对这门课的了解加深了一些，以下是我的一些体会。微机原理是一门偏向于硬件的课程，处理器结构，存储器机构，以及IO接口这门课需要我们记忆和理解，

16、首先学习微机原理是需要记忆一些知识点的，比如当我们在看到一个引脚标号如INTA时，我们要知道它所代表的意思，以及使用的条件和有什么功能，接着是理解，我感觉学微机原理还是挺枯燥的，每次看到一堆引脚和控制字格式的时候，总会忍不住烦躁，死记硬背的话没过几天就忘了，所以在记忆的时候只能结合前面学过的知识一句话一句话的来理解。学习微机原理，我印象最深的是汇编语言和接口。学习汇编语言时，开始需要记住汇编的各种指令，我开始就是因为对汇编指令不熟悉，在利用汇编编程的时候感觉很吃力，有时遇到一个不熟的指令，不得不翻书去找指令的意思，因此掌握汇编语言的基本用法是很重要的。关于接口，后微机原理后半部分的学习中，我们

17、都是围绕接口来展开学习的。在输入输出中有可编程的8237，在中断中有可编程的8259，在传并行通信中有可编程的8255和8251，以及数模转换中的A/D和D/A转换器，在学习中我们首先需要掌握它们的编程方法，如在对8259进行初始化时，我们需要先写ICW1，然后再根据中断类型码写ICW2，在根据ICW1看是否要写ICW3和ICW4。理论与实践相结合，微机原理除了基本的理论课，我们还需要做微机实验，对于实验，我最大的感受就是多动手和动脑，在实验中遇到问题一定要解决它，这样从问题总结学习。结语：学习需要花费时间和精力的，有努力才会有收获。最后，在这里感谢老师一个学期以来的辛勤教导,老师您辛苦了!五、参考文献 1  戴梅萼, 史嘉权. 微型计算机技术及应用- 从16 位到32 位 M . 北京: 清华大学出版社, 1996.  2  姚燕南,