微型计算机原理概述及基础知识.ppt

微机原理及接口技术,教材:微机系统与接口冶金工业出版社,要求和目的:,通过本课程的学习，较全面地掌握计算机的基本工作原理，学会分析计算机系统，掌握汇编语言程序设计基本方法，为开发计算机系统打好基础，提高计算机应用和开发能力。为后续课程的学习打下基础，并在今后有关工程设计中加以灵活应用,学习成绩:小测验（15%）期末统考（70%）考勤、作业（15%）,重点与难点：硬件、软件及应用,体会：繁、杂，规定多、约定多,参考书目：三级偏硬考试教程（东南大学出版社）三级考试试卷汇编（苏州大学出版社）微机原理与接口技术（陈光军主编北京大学出版社）微机原理与接口技术（周明德主编人民邮电出版社）,课时计划,计算机和微机的发展及分类微机系统组成接口及其编址方式CPU与外设间的数据传送方式进制转换和基本逻辑运算,第1章概述及基础知识,主要内容,1.1微机简介,计算机系统是能够自动地、快速地、准确地进行信息处理的电子工具，其工作过程的实质是电子器件状态的快速变化。,1.1.1计算机的发展,第一代计算机是电子管计算机。,1946年，世界上第一台电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegrator初始化8259ICW1OUT20H,ALMOVAL,;送中断类型码基值OUT21H,ALMOVAL,0DHOUT21H,AL;8255初始化MOVAL,;置8255工作方式OUT83H,ALMOVAL,00H;C口初始化OUT82H,AL,91H,08H,;8253初始化MOVAL,37H；置8253通道0方式控制字OUT43H,ALMOVAL,00H；置8253通道0计数初值OUT40H,ALMOVAL,10HOUT40H,ALMOVAL,;置8253通道1方式控制字OUT43H,ALMOVAL,00H；置8253通道1计数初值OUT41H,ALMOVAL,10HOUT41H,ALMOVAL,0B7H;置8253通道2方式控制字OUT43H,AL,77H或7FH,MOVAL,;置8253通道2计数初值OUT42H,ALMOVAL,;OUT42H,AL;中断设置MOVAH,25H;设置中断向量MOVAL,08H；中断类型号为入口参数MOVBX，;DS:DX指向4字节地址MOVDS,BXMOVDX,;INT21HMOVAH,25HMOVAL,;MOVBX,SEGKEYAINTMOVDS,BX,00H,05H,SEGKEYBINT,OFFSETKEYBINT,09H,MOVDX,OFFSETKEYAINTINT21HSTI;数据采集MOVAL,00H;选ADC0809模拟量输入通道号OUT81H,ALLOP:MOVAL,;置PC4=1，锁存模拟量通道选择号OUT83H,ALNOPMOVAL,08H;置PC4=0,启动A/D转换OUT83H,ALLOP1:INAL,82H;读8255C口，查询EOCTESTAL,01HJZLOP1INAL,80H;读A/D转换结果CMPAL,0A0H;判断是否高于上限,09H,JAABOVEINAL,82H;判断烟雾传感器是否报警TESTAL,02HJNZBJMOVAL,0EHOUT83H,ALJMPLOPABOVE:INAL,82HTESTAL,02HJZBJMOVAL,0F0H；启动报警及灭火功能OUT82H,ALJMPLOPBJ:MOVAL,0FH;光报警OUT83H,ALJMPLOP,；中断服务KEYAINTPROCFAR;按键A中断服务子程序PUSHAXMOVAL,0F0HOUT82H,ALMOVAL,20H;给8259发中断结束命令OUT20H,ALPOPAXIRETKEYAINTENDP,；中断服务KEYBINTPROCFAR;按键B中断服务子程序PUSHAXMOVAL,;OUT82H,ALMOVAL,20HOUT20H,ALPOPAXIRETKEYBINTENDPCODEENDSENDSTART,0XH或1XH,例3（P10）：某实验室模拟行人过街交通信号灯控制系统的部分接口电路如图所示。平时，8段LED显示器不显示，而发光二极管红灯（LED1）亮，绿灯（LED2）灭。若有行人要过街，按下按键A或B后，8段LED显示器立即显示60s倒计时并保持红灯亮，绿灯灭。一旦倒计时时间到，则变为红灯灭，绿灯亮，8段LED显示器此时显示30s倒计时让行人通过，该倒计时时间到，则系统恢复到平时状态。图中驱动器均为同相驱动器。8253的通道0、通道1、通道2均工作于方式2（分频器），按BCD码计数。利用它的通道1输出OUT1经反相器接8259的IR7，产生1s定时中断。按键A和按键B信号经或门接8259的IR2，产生中断请求。8255的PC4经驱动后接按键A和按键B的一端，来控制是否允许按键产生中断请求，8255的PC5接8253的GATE0和GATE1，以控制通道0和通道1的计数。8253和8255的方式控制字见图。,GATE0A0GATE1A1RDWR8253CLK0CSOUT0D7D0CLK1OUT1,IOWIORA1A0,PA7PA0D7D0CSPB7PB0WRRDA18255A0PC4PC0PC5,dpa十位,D7D08259CSA0,1MHz,D7D0,D7D0,40H43H,80H83H,D7D0,20H21H,A0,按键B,按键A,IR7,IR2,驱动器1,驱动器2,驱动器3,dpa个位,+,PC1,PC0,PC4,PC2,PC3,a,fb,d,ec,g,dp,八段LED显示器,P11初始化程序及主程序为START,按键中断服务子程序为KEYINT,定时中断服务子程序为TIMEINT，程序如下：DATESEGMENTTABDB3FH,06H,5BH,，6FH;09的段码DATAENDSCODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODESTART:MOVAL,13H;初始化8259ICW1OUT20H,ALMOVAL,08H;送中断类型码基值OUT21H,ALMOVAL,0DH;一般中断结束方式OUT21H,AL,MOVAL,;置8255工作方式OUT83H,ALXORAL,AL;A口、B口、C口初始化OUT80H,ALOUT81H,ALOUT82H,ALMOVAL,35H;置8253通道0方式控制字OUT,ALMOVAL,00H；置8253通道0计数初值OUT40H,ALMOVAL,10HOUT40H,ALMOVAL,75H;置8253通道1方式控制字OUT43H,AL,43H,80H,MOVAL,；置8253通道1计数初值OUT41H,ALMOVAL,;OUT41H,ALMOVAH,25H;设置中断向量MOVAL,0AH；中断类型号为入口参数MOVBX；;DS:DX指向4字节地址MOVDS,BXMOVDX,;INT21HMOVAH,25HMOVAL,；MOVBX,SEGTIMEINTMOVDS,BX,00H,SEGKEYINT,0FH,10H,OFFSETKEYINT,MOVDX,OFFSETTIMEINTINT21HSTILOPM:MOVAL,14H;禁止8253通道0、1计数OUT82H,AL;允许按键申请中断，红灯亮，绿灯灭WAIT0:JMPWAIT0MOVAL,0BH;允许8253通道0、1计数OUT,ALMOVCX,3CHLOP1:CALLDISPLWAIT1:JMPWAIT1LOOPLOP1,83H,MOVAL,04H;红灯灭OUT83H,ALMOVAL,;绿灯亮OUT83H,ALMOVCX,；LOP2:CALLDISPLWAIT2:JMPWAIT2LOOPLOP2MOVAL,00H;8段LED显示器灭OUT80H,ALOUT81H,ALJMPLOPMDISPLPROCFAR;从CL中取数，转换成十进制；取出十位数，查字形码，送去显示；取出个位数，查字形码，送去显示DISPLENDP,07H,1EH,KEYINTPROCFARPUSHAXMOVAL,08H;禁止按键申请中断OUT83H,ALMOVAL,20H;给8259发中断结束命令OUT20H,ALPOPAXIRETKEYINTENDP,TIMEINTPROCFARPUSHAXMOVAL,20HOUT20H,ALPOPAXIRETTIMEINTENDPCODEENDSENDSTART,请回答下列问题：1、程序空白处填空。2、程序中等待按键中断的语句是。3、数字8的字形码是。4、若设置8253通道0工作于方式3（方波发生器），此时系统还（能、不能）正常工作。5、图中8255的C口还有两根I/O线未用，它们还（能、不能）作输入线使用。6、若按键A损坏不能弹起，则系统将（会、不会）不停地响应中断。7、数据段DATA的定位类型（WORD、PAGE、PARA、BYTE）为。,WAIT0:JMPWAIT0,7FH,能,不能,会,PARA,1.3.2CPU和输入/输出设备之间的信号以及接口的功能,1.CPU和输入/输出设备之间的信号,CPU和输入/输出设备之间交换的信息包括数据信息、状态信息和控制信息。,2.接口的功能,（1）寻址能力,（2）输入/输出功能,（3）数据转换功能,（4）联络功能,（5）中断管理,（6）复位,（7）可编程,（8）错误检测,1.3.3接口的编址方式,1.统一编址方式,优点：只要是对存储器操作的指令都可以使用；可增加外设的数量；读、写控制选择简单。,缺点：占用了一部分存储空间；识别端口地址复杂。,2.独立编址方式,优点：存储器地址空间不受I/O端口影响；译码简单，寻址速度快；专门的I/O指令，程序清晰便于理解。,缺点：I/O指令类型少、处理能力不强、控制逻辑复杂等。,1.3.4CPU和外设之间的数据传送方式,CPU与外设之间传递信息的方式：程序方式、中断方式、DMA方式、采用通道和专用I/O处理机方式。,1.程序方式,（1）无条件传送方式,如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。,（2）条件传送方式,无条件传送的前提是外设必须就绪，否则就会出错。而实际上，外设往往都不是就绪的，所以产生了条件传送方式。,2.中断方式,中断传送方式就是外部设备中断CPU的工作，使CPU停止执行当前程序，而去执行一个数据输入/输出的程序，这个程序称为中断处理子程序或中断服务子程序。中断子程序执行完后，CPU又转回来执行原来的程序。,断点：被外界中断时，程序中下一条指令所在处。,举例：,3.DMA方式,在DMA方式下，外设利用专用的接口电路（即DMA控制器DMAController）直接和存储器进行高速数据传送，而并不经过CPU。,4.采用通道和专用I/O处理机方式,通道是用来负责管理I/O设备及实现与I/O设备间交换信息的部件。,I/O处理机又称为外围处理机，基本独立于主机工作。,1.4进制转换运算和逻辑运算的基础知识,1.4.1进制转换,1.概念引入,N进制的基数表示为：0，1，2N-2，N-1N进制的权一般可以表示：NX（X就是某数在它的数列中所处位置）,各进制数字转换关系,2.进制的转换,1）其他进制转换成十进制,一般常用进制有简写，这样是为了不混淆，如十进制在末尾加个字母D（Decimal），通常可以省略；二进制在末尾加B（Binary）；八进制在末尾加O（Octal）；十六进制在末尾加H（Hex）。,举例：,1011B（123+022+121+120）D=11,123O（182+281+380）D83,AB9H（10162+11161+9160）D2745,2）十进制转换成二进制,在进行十进制转换成二进制时，通常将一个十进制数的整数部分和小数部分分开处理。,整数部分的数制转换，采用的方法是“基数除法”。,（1）将给定的十进制整数除以基数2，余数便是等值的二进制的最低位。,（2）将上一步的商再除以基数2，余数便是等值的二进制数的次低位。,（3）重复步骤2，直到最后所得的商等于0为止。各次除得的余数，便是二进制各位的数，最后一次的余数是最高位。,小数部分的数制转换，采用的方法是“基数乘法”。,（1）将给定的十进制纯小数乘以基数2，其积的整数部分便是等值二进制纯小数的最高位。,（2）将上一步中乘积的小数部分再除以基数2，这时候所得乘积的整数部分便是次高位。,（3）重复步骤（2），直到乘积的小数部分为0，或者达到要求的精确度为止（舍入误差小于最低位对应的数值）。各次乘积的整数部分便是二进制纯小数的各位，最后一次乘积的整数部分是最低位。,举例：将29.78转换成二进制数。,首先进行整数部分的转换,整数部分29D11101B。,进行小数部分的转换,小数部分0.78D0.11B，舍入精度为2-20.25。,29.78D转换成二进制为11101.11B。,3）十进制转换成八进制,十进制转换成八进制的方法与十进制转换成二进制的方法基本一样。,举例：将87.375D转换成八进制。,首先进行整数部分的转换,整数部分87D127O。,进行小数部分的转换,小数部分0.375D0.3O。,87.375D转换成八进制为127.3O。,4）十进制转换成十六进制,十进制转换成十六进制的方法也是与十进制转换成二进制基本一样，只是基数变为16。,举例：将43969.6719D转换成十六进制。,首先进行整数部分转换,整数部分43969DABC1H。,进行小数部分的转换,小数部分0.6719D0.AC01H。,43969.6719D转换成十六进制为ABC1.AC01H。,5）八进制与十六进制的转换,（1）八进制转换成十六进制。,首先将每个数位转换成三个一组的二进制，若不足三个的，在前面加零补齐；接着，再以小数点分界，分别向左和向右，以四个二进制位重新分组，若不足加零补齐；最后再计算出十六进制。,举例：将346.7O转换成十六进制,（2）十六进制转换成八进制。,首先将每个数位转换成四个一组的二进制，若不足四个的，在前面加零补齐；接着，再以小数点分界，分别向左和向右，以三个二进制位重新分组，若不足加零补齐；最后再计算出八进制。,举例：将E6.EH转换成八进制,6）十进制转换成八进制或十六进制的快速方法,将十进制按前面介绍的方法，先转换成二进制，然后再由二进制转换成八进制或十六进制。,举例：将29.78D转换成八进制,先将其转换成二进制得11101.11B；然后再以三位一组进行分组，得到011101.110；最后计算出八进制数35.6O。,1.4.2几种基本的逻辑运算,逻辑代数是英国数学家乔治布尔（GerogeBoole）于1847年在他的著作中首先进行系统论证的，所以又称布尔代数。,1.逻辑代数的三种基本运算,逻辑与（也叫逻辑乘，可表示为AND）可定义如下：“只