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第二章处理器一8086：16位，数据线16条，地址线20条1BIU：取指令、传送数据、计算物理地址；EU：指令译码、执行指令、向BIU传送地址信息、管理寄存器。2工作模式：实地址方式，只支持分段管理，把1MB的地址空间分成1664KB段。3引脚信号（40引脚）#RD（读）#WR（写）M/#IO（存储器输入输出控制）HOLD（总线保持请求）HLDA（总线保持响应）INTR（可屏蔽中断）#INTA（中断响应信号）RESET（系统复位）DT/#R（数据发收信号）ALE（地址锁存信号）4物理地址求法：段地址16+偏移地址二80286：16位，数据线16条，地址线24条1BU：负责内外信息交换 EU：执行全部指令AU：计算物理地址IU：取指令并进行指令译码。2工作模式：实地址方式+保护地址方式（分段管理）。保护是指在执行多任务操作时，对不同任务使用的不同存储空间完全隔离，保护每个任务的顺利进行。3引脚信号（68引脚）#PEACK（协处理器响应）PEREO（协处理器请求）#ERROR（协处理器出错）#READY（总线准备就绪）#LOCK（总线封锁）HOLD（总线保持请求）HLDA（总线保持响应）NMI（不可屏蔽中断）INTR（可屏蔽中断）CLK（系统时钟）#BHE（高字节允许）M/#IO（存储器/IO选择）#S1（总线周期）#S0（状态）CODE/#INTA（代码/中断响应）#BUSY（协处理器忙）4不同模式物理地址求法段选择子：索引13位（形成描述符所在地址的索引）+TI（描述符表示器TI=0：GDT；TI=1：LDT）+RPL请求特权级（0-3，0最高）；段描述符占8字节：P存在位（P=1表示该段在物理存储器中）DPL描述符特权级（0-3，0最高）S段描述符特征（S=1段描述符，S=0系统描述符）A访问特征。5物理地址空间及虚拟地址空间物理地址空间=2地址线条数 虚拟地址空间=2索引位数描述符表个数段大小或=2142地址线条数三80386：32位，数据线32条，地址线32条1分段部件SU：将逻辑地址转换成线性地址；分页部件PU：将线性地址转换成物理地址；总线部件BU：负责内外信息交换。执行部件EU：执行全部指令；指令预取部件IPU：预取指令；指令译码部件IDU：指令译码。机器控制寄存器CR0：PE保护方式允许（PE=1保护方式、PE=0实地址方式）PG分页允许标志（PG=1启动片内分页部件、PG=0禁止其工作）2段描述符描述数据段、堆栈段及代码段在存储器中的起始位置、段的限界值和访问权限3描述附表寄存器（DTR）：GDTR（全局描述表寄存器）IDTR（局部描述符表寄存器）LDTR（中断描述附表寄存器）TR（任务状态选择器）4工作模式（实地址方式+保护地址方式（分段管理和分页管理）+虚拟86方式）。虚拟86方式指一个多任务的方式：20位线性地址=段地址16+偏移地址（逻辑地址=段寄存器：偏移地址）5分段（逻辑地址到线性地址）：逻辑地址（段选择子：段内偏移地址）48（80位）13位索引8（16）再看TI，从段描述符表中找出相应的段描述符，取出相应的段基地址，与32（64）位段内偏移地址相加得到线性地址。6分页32位4KB（线性地址到物理地址）：DIR(10) 4+CR3找页目录表得到页表基地址；Table(10)4+页表基地址找页表得页基地址；Offset(12) +页基地址为物理地址。732位处理器段描述符结构：段基址（32位）、段界（16位）G粒度（=0段大小以字节为单位=1以页为单位）AVL有效位（=1系统软件有效=0无效）8总线操作与引脚信号的关系M/#IOW/#RD/#C操作类型000中断响应001读IO011写IO100读存储器代码101读存储器数据110读停止/停机111写存储器数据9386以后32位处理器复位后：除CS=FFFFH外，其余各寄存器全为0，第一条指令的地址是FFFF0000H +FFFF0H=FFFFFFF0H，EIP=0000FFFFH四CISC与RISC的含义及各自的特点CISC（复杂指令系统计算机）：指令条数多、指令长度不固定；RISC（精简指令系统计算机）：指令条数少、指令长度固定、指令格式种类少、寻址方式种类少。五80486：32位，数据线32条，地址线32条1内部结构及各部件的功能八个部件=整数部件ALU+浮点部件FPU+分段部件SU+分页部件PU+总线部件BIU+指令预取部件IPU+指令部件IU+Cache部件。整数部件：进行算术与逻辑运算；浮点部件：进行浮点数运行280486高性能80386+80387+8KBcache六Pentium 处理器、Pentium MMX（P5架构）：32位，数据线64条，地址线32条1 主要特点：与80X86系列微处理器兼容、RISC型超标量结构、高性能浮点运算器、双重分离高速缓存、增强了错误检测与报告功能、64位数据总线（外部）、分支预测、常用指令固化及微代码改进、系统管理方式2 内部关键部件及其功能分支目标缓冲器BTB：分支指令预测两重分离Cache：8KB指令Cache+8KB数据Cache两条超标量指令流水线（整数部件）：U-流水线+V-指令流水线：U-流水线可执行复杂指令和简单指令，V-指令流水线仅能执行简单指令。1个时钟周期可执行两条简单指令3MMX的含义及特点：多媒体扩展。特点是：采用SIMD型指令、拥有积和运算功能、拥有饱和运算功能。4Pentium开始支持SMM（系统管理方式）。七 Pentium II、Pentium III（P6架构） Pentium 4（NetBurst架构）：32位，数据线64条，地址线36条1Pentium II 、Pentium III、Pentium 4 内部有三条超标量指令流水线，在一个时钟周期可执行三条简单指令2Pentium 4 的主要特点主频1.4GHZ10GHz,外频100MHz，前端系统总线频率400MHZ,使外部带宽达3.2GB/S具有20级超级流水线高效乱序执行内有高速执行引擎（ALU倍速工作）新型片上Cache在SSE基础上增加144条SIMD指令(SSE2)1.7V供电，0.18微米工艺制造，很快0.13微米3从后期的Pentium 4到Core为核心的处理器开始支持64位扩展技术，引入了IA-32E工作方式。八Core架构的微处理器：32位，数据线64条，地址线36条1Core架构的微处理器：Core 2 Duo、Core 2 Extreme、Core 2 Quard。2主要技术特点：超强的4组指令编译器、宽区动态执行、智能内存管理、智能电源管理、高级智能缓存、高级数字媒体增强、虚拟化技术。第五章 存储器一半导体存储器及简单原理1SRAM（静态随机存取存储器）：双稳态触发器两个稳定状态记录信息，用于Cache2DRAM（动态随机存取存储器）：MOS（场效）管极间电容充放电存放信息，用于主存3MROM（掩膜型只读存储器）：字线与位线间是否跨接MOS管来决定信息0和1。4PROM（一次可编程只读存储器）：开关管与位数间的熔丝是否熔断决定信息0和1。5EPROM（紫外线可擦除可编程只读存储器）：根据浮置栅是否有足够的电荷积累存储信息。6EPROM（电可擦除可编程只读存储器）7Flash（闪速存储器）：现代ROM BIOS8SDRAM（同步动态随机存取存储器）与CPU共享一个时钟周期，双存储体结构9.SIMM:单边接触式存储器模块10.DIMM：双边接触式存储器模块二CMOS、BIOS的含义和作用CMOS：存放系统设置信息和配置信息BIOS：基本输入输出系统，存放系统基本输入输出系统的程序，包括设置CMOS参数的程序。第六章 输入输出接口技术一CPU与接口间的信息数据信息（双向，数字量、模拟量、开关）+状态信息（外部设备向CPU输入）+控制信息（CPU通过I/O接口向外部设备发送控制命令的信息）二I/O端口编址方法及其特点1存储器映射I/O编址（统一编址）：微处理器对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，指令多，使用方便；内存与外设地址分布相同；无需专用I/O指令；占用内存；寻址速度较慢端口地址：0000HFFFFH。共64K个8位端口、32K个16位端口、16K个32位端口2I/O映射编址：采用专用的I/O指令（IN OUT）；I/O设备不占用内存单元；指令执行速度较快三I/O控制方式及其特点直接程序控制方式（无条件传送方式、条件传送方式）+中断控制方式+DMA控制方式（直接存储器存取方式）四并行通信与串行通信1. 并行通信与串行通信的意义：并行通信传输速率快，效率高，用于短距离传送；串行通信线少，成本低。2. 串行通信线路传输方式：单工（只允许数据按一固定方向传送）、半双工（通信双方都具有接收和发送能力，但通信线只有一条）、全双工方式（有两条独立通信线）3. 串行通信方式：异步通信（字符的发送是随机的；每一个字符传输开始总是以一个起始位为准，然后接收方与发送方保持同步；通信双方可按应用需要随时改变通信协议）同步通信（在字符流同步传输中，若每个字符取相同的位数，则发送方必须在每n位时间间隔内发送一个字符；以同步字段或标志字段为数据帧发送的开始，并影响到接收方的接收开始；传送速度高；时钟同步要求高）4.异步通信协议：一是字符的传送格式的规定，二是数据传送速度的要求5. 串行异步通信的字符格式：起始位（1位，为0）、数据位（4位）、奇偶校验位（1位）、停止位（1-2位）6. 波特率的含义：单位时间内传送的二进制位数（b/s）7. 串行异步通信标准接口重点：RS-232C（1）关键引脚信号：RXD（输入）TXD（输出）GND（地）（2）逻辑电平：负逻辑传输（电平转换为反向）逻辑1：-15-5V；逻辑0：+5+15V五并行接口芯片82551. 内部结构及引脚信号两个控制逻辑：A组控制A口和C高4口（PC7-PC4）口；B组控制B口和C低4口（PC3-PC0）引脚：RESET：复位后8255状态（内部寄存器清除，端口自动设置为输入）A1A0=00A口；A1A0=01B口；A1A0= 10C口；A1A0=11选中控制口；RD#=0写WR#=0读；2. 8255工作方式：方式0（基本输入输出方式）、方式1（选通输入输方式）、方式2（双向输入输出方式） 其中：方式0适用于所有端口；方式1适用A和B口，C配合之；方式2适用A口，C配合之3. 8255控制字：方式选择控制字+C口置位复置控制字1D6D5D4D3D2D1D01：方式选择控制字D6D5：A组方式，00=方式0，01=方式1，1X=方式2D4：A口I/O，1=输入，0=输出D3：C上半口I/O，1=输入，0=输出D2：B组方式，0=方式0，1=方式1D1：B口I/O，1=输入，0=输出D0：C下半口I/O，1=输入，0=输出0D6D5D4D3D2D1D00：端口C置复位控制字标志D6D5D4：无关位，可设000；D3D2D1：000=PC0-111=PC7D0：0=复位，1=置位 六定时计数器接口82531. 内部结构及引脚信号三个定时计数器：CTC0+CTC1+CTC2引脚：每个定时计数器均有三个信号：CLK+GATE+OUT除了CS#RD#WR#外，A1A0=00读（或写常数到）计数器0；A1A0=01，10类似。2.CLK为计数时钟输入引脚，为计数器提供计数脉冲。GATE为门控信号输入引脚，用于启动或禁止计数器操作,如允许/禁止计数、启动/停止计数等。OUT为输出信号引脚以相应的电平或脉冲波形来指示计数的完成、定时时间到。2. 8253工作方式（重点是方式2方式3）方式0：中断信号发生器；方式1：单稳负脉冲信号发生器；方式2：速率信号发生器（写入控制字时OUT变为高电平，写入初值后，计数器减1计数，记到1时改变OUT电平一直循环下去，GATE=0结束循环）；方式3：方波信号发生器（写入初值N后减1计数到N/2，如果N为奇数则先减1计数，周而复始产生N倍时钟周期的方波信号）；方式4：软件触发的选通信号发生器；方式5：硬件触发的选通信号发生器（GATE引脚触发）；3. 8253控制字SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0：计数通道，00=计数器0，01、10类似RL1RL0：00=锁存命令，01=读/写低字节，10=读/写高字节，11=读/写16位值先低后高M2M1M0：000=方式0101方式5BCD：0=二进制，1=BCD第七章 中断系统一中断与异常1. 异常的三种类型及其特点失效：在引起异常之前被检测到，处理完能正常返回异常处，重新执行该指令。陷阱：引起异常之后被检测到，处理完能正常返回异常处，执行下一条指令。中止：不能确定引起异常的位置，故不能返回原处，因此重建系统2. 中断与异常的根本区别：中断处理异步发生的外部事件的请求；异常处理同步发生的内部事件的请求。3.中断含义：中断是指微处理器在执行正常程序过程中，当出现某些异常情况或某种外部设备请求时，处理器暂时停止正在执行的程序，转而去执行某一个特定的程序，并在执行后返回原来被中止的程序处继续向下执行的过程。二中断过程中断请求、中断判优、中断响应、中断处理、中断返回段地址高字节段地址低字节偏移地址高字节偏移地址低字节三中断类型号与中断服务程序入口地址的关系1. 中断向量：中断服务程序入口地址的逻辑地址（段地址：偏移地址），用于实方式，占四个字节。2. 中断向量表：实方式下存放256个中断向量，共1KB(4B32位)固定在内存的最低端00000H-003FFH程序入口地址：中断类型号为n，则中断向量的起始地址为4n上面的图由高到低地址分别为4n+3，4n+2，4n+1,4n3. 中断描述符：保护方式下描述中断服务程序入口地址相关信息（8B，64位，由上到下是由高到低）偏移地址（A31-A16）PDPL0110000000000段的选择子偏移地址（A15-A0）4. 中断描述符表IDT：保护方式下存放256个中断描述符的内存区域，共2KB，可在整个地址空间浮动。P为存在位，DPL为2位的特权级共4级（00最高）。程序入口地址：（1）中断描述符在IDT中的起始地址=中断类型号n8+IDT基地址，从该地址取8B即中断描述符。（2）段描述符的起始位置=索引值8+GDT（LDT基地址），索引值为段选择子的高13位，第三位TI=0选中GDT，TI=1选中LDT。从该地址开始取出8B即段描述符。（3）从段描述符取32位段基地址（7432）+中断描述符的32位偏移地址（7610）得到保护方式下入口地址。四中断控制器8259A1. 内部可编程部件及其功能（1）数据总线缓冲器（D7-D0）（2）读写逻辑（3）级联缓冲/比较器（4）控制逻辑（中断请求信号INT）（5）中断请求寄存器IRR（8位，可接8个中断源，1有中断请求）（6）优先权分辨器PR（7）中断服务寄存器ISR（8位，1有中断服务即中断请求被响应且中断处理未结束）（8）中断屏蔽寄存器IMR（8位，如果为1，则对应的中断请求被屏蔽）2. 8259优先级方式全嵌套方式（默认）、特殊全嵌套方式：优先级从高到低为IR0IR1IR7；优先级自动循环方式、优先级特殊循环方式：优先级循环变化最高优先级用过后降最低。3. 控制字要求（1）中断类型初始化命令字ICW1（D7-D0，A0=0）A7A6A51LTIMADISGNLIC4A7A6A5：中断矢量地址（80X86不用）LTIM：0=边沿触发，1=电平触发ADI：调用时间间隔0=间隔8，1=间隔4（80X86不用）SGNL：0=级联，1=单片 IC4：是否要ICW4（2）中断类型初始化命令字（D7-D0,A0=1）D7-D0表示中断类型号，低三位表示IR0-IR7（3）主/从片初始化命令字ICW3（SGNL=1）主片：D7-D0对应IR7-IR0 从片：D2-D0对应ID2-ID0从片的三位对应3-8：000-IR0，111-IR7表示从片接主片的IR0-IR7（例：001-IR1，从片接主片的IR1）（4）中断屏蔽控制字OCW1（D7-D0，A0=1）写入屏蔽信息，D7-D0对应M7-M0第八章 键盘、显示器及并行打印机接口1非标准键盘（采用两种方法来识别键的闭合：行扫描法和行反转法）2LED显示器接口（通过扫描法逐个接通8位LED）3显示适配器接口（CRT、LCD）：主要性能指标：显示分辨率、显示速度、显存带宽、显存类型及容量、刷新频率。其中：显存带宽=工作频率位宽/8；显存容量=分辨率位宽/8；带宽=刷新频率分辨率位宽/8。4并行打印机接口第九章 DMA控制器及外存接口1. DMA主要用于存储器和I/O间的数据传输。2. DMA读写信号的产生方法HLDA(G)M/IO#(A/B)W/R#信号及操作类型000IORC#，读I/O001IOWC#，写I/O010MRDC#，读存储器011MWTC#，写存储器3. DMA控制器芯片8237的组成：控制逻辑单元、优先级编码逻辑、程序命令控制逻辑、数据地址缓冲器4. SATA接口：串行ATA硬盘接口，是硬盘的发展趋势,一共有7个引脚，3个接地，1对差分数据发送，1对差分数据接收。5. RAID技术：独立冗余磁盘阵列。共8种工作模式，常用的有RAID0、1、3、5，RAID1的可靠性最高。第十章A/D与D/A1. D/A转换器的数模关系：V0=-KVref*D=-Vref /2DV0 = Vm D/2（单极性）；V0 = 2Vm D/2- Vm （双极性）2. DAC0832应用：能按要求编程产生相关波形，并能根据实际连接，注意模拟量与数字量的关系（如三角波、方波、锯齿波等。）3. A/D转换器模数关系：D0=2Vin/Vref4. ADC0809应用：采集模拟信号的方法（启动+判EOC+读取数据）第十一章 总线一总线信号类型：电源+数据线+地址线+控制线二总线层次处理器总线（最快）；存储器总线；系统总线；外部总线（最慢）总线带宽（数据传输率）=总线数据宽度/8*总线频率三常见系统总线及其特点类型DataAddress频率最高传输率ISA8/1620/248MHz16MB/SEISA32328.3MHz33.3MB/SVESA323233MHz132MB/SPCI32/6432/6433MHz132/264MB/SAGP3232133MHZ533MHz532MB/S2.133GB/SPCI-E串行2.5G16Gb/s四常见外部总线标准：.RS-232（串行总线）、USB（通用串行总线）、IEEE-1394等。8255应用七段数码管动态显示实验位码驱动输入端S1，S0接8255 C口的PC1，PC0。编程在十位和个位两个数码管上显示“56”。data segmentled db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhdata endscode segment assume cs:code,ds:datastart: mov ax,data mov ds,ax mov al,10000000b ；方式0，A口输出 mov dx,28bh out dx,al ；把al所持有的数据写入28bhsss: mov ah,1 ；从键盘输入一个字符放入al int 21hcmp al,0 jb sss ；小于30h转移 cmp al,9 ja sss ；大于39h转移 and al,0fh ；ASCII与数的转换 mov bx,offset led xlat ；（al）+（bx）送给（al） mov dx,288h out dx,al ；把al所持有的数据写入288h（A口） mov dx,28ah mov al,02h out dx,al ；把al所持有的数据写入28ah（C口） call delaystart2: mov ax,data mov ds,ax mov al,10000000b mov dx,28bh out dx,al ppp: mov ah,1 int 21hcmp al,0 jb ppp cmp al,9 ja pppand al,0fh mov bx,offset led xlat mov dx,288h out dx,al ；把al所持有的数据写入288h（A口） mov dx,289h mov al,01h out dx,al ；把al所持有的数据写入289h（C口） call delay2 jmp startexit: mov ah,4ch int 21hdelay proc near mov bx,400 iii: mov cx,0 ii: loop ii ；循环 dec bx jne iii ；不等于0转iii ret ；返回delay endpdelay2 proc near mov bx,200 jjj:mov cx,0 jj:loop jj dec bx jne jjj retdelay2 endpcode ends end start可编程定时器计数器接口芯片8253编程与应用（仅限方式0）方波信号的产生方法、8253地址判断方法，注意GATE信号的作用8253控制寄存器地址：283H计数器0地址：280H计数器1地址：281HCLK0连接时钟：1MHZcode segment assume cs:codestart: mov al,14h ；写控制字(计数器0，方式2) mov dx,283h ；控制寄存器地址 out dx,al ；把al所持有的数据写入283h端口 mov al,9 ；计数器0的初值 mov dx,280h ；计数器0地址 out dx,al ；把al所持有的数据写入280h端口 mov bl,0ffh ；把0ffh送blagain: mov dx,280h in al,dx ；从280h端口读一个数据到al cmp bl,al ；比较 jz s1 ；相等转移 mov dl,al mov bl,al cmp dl,0ah jb s ；小于转移 sub dl,0ah add dl,11h s: add dl,30h mov ah,2h ; 显示 int 21hs1: mov ah,6h mov dl,0ffh int 21h jnz ppp jmp again ppp:mov ah,4ch int 21hcode ends end start中断控制器8259A直接用手动产单脉冲作为中断请求信号。要求每按一次开关产生一次中断，在屏幕上显示一次“TPCA Interrupt!”，中断10次后程序退出。data segmentmess db 0dh,0ah,TPCA Interrupt!$data endscode segment assume cs:code ,ds:datastart: mov ax,cs mov ds,ax mov dx,offset int3 ；三号中断的地址送入dx mov ax,250bh int 21h in al,21h ；读21h到al and al,0f7h out 21h,al mov cx,10 still: jmp llint3: mov ax,data mov ds,ax mov dx,offset mess mov ah,09 int 21h mov al,20h out 20h,al loop next in al,21h or al,08h out 21h,al sti mov ah,4ch int 21h next: iret code endsend start数模转换器DAC0832（1）锯齿波io0832a equ 298hcode segment assume cs:codestart: mov cl,0 mov dx,io0832alll: mov al,cl out dx,al ；把al所持有的数据送入io0832a中 add cl,5 push dx mov ah,06h ;判断是否有键按下 mov dl,0ffh int 21h pop dx jz lll ;若无则转LLL mov ah,4ch ;返回 int 21hcode ends end startdata segment（2）正弦波io0832a equ 298h sin db 80h,96h,0aeh,0c5h,0d8h,0e9h,0f5h,0fdh db 0ffh,0fdh,0f5h,0e9h,0d8h,0c5h,0aeh,96h db 80h,66h,4eh,38h,25h,15h,09h,04h db 00h,04h,09h,15h,25h,38h,4eh,66h ;正弦波数据data endscode segment assume cs:code,ds:datastart: mov ax,data mov ds,axll: mov si,offset sin ;置正弦波数据的偏移地址为sin mov bh,32 ;一组输出32个数据lll: mov al,si ;将数据输出到D/A转换器 mov dx,io0832a out dx,al ;把al所持有的数据送入io0832a中 mov ah,06h mov dl,0ffh int 21h jne exit mov cx,1delay: loop delay ;延时 inc si ;取下一个数据 dec bh jnz lll ;若未取完32个数据则转l