微机原理讲义（11) 总线实用接口知识

1、PAGE 第十一章 总线及实用接口知识一、教学基本要求通过本章的学习，学生应对总线的定义、分类及一些常用总线有一定的认识，了解一些实用的接口知识。、总线，要求达到“领会”层次。总线的定义和分类；总线标准化的意义；总线负载能力的概念以及总线驱动的作用；ISA、EISA和PCI总线的特点。USB的性能和特点；AGP的功能和特点；、实用接口知识，要求达到“识记”层次。主板、芯片组的功能与大致组成；IDE和SCSI的性能和特点；二、教学重点和难点、总线。*总线基本概念；*ISA、EISA、PCI总线物理特性、电气特性、实用接口知识。*主板大致组成，IDE性能、特点和工作原理三、学习要点及教材分析。总线

2、概念：采用一组公用的信号线作为微型计算机多个部件之间的互连总线。要点：1.多个部件；2.公用。11.1 总线分类 （一）.按总线所在的位置分类。片内总线：微处理器芯片内部的总线，如算逻单元ALU和各种存储器或其它功能单元之间的连接。片总线：各芯片之间的连接总线，如接口芯片与CPU之间的连接总线。内总线：又叫微型计算机总线或板总线，一般称系统总线。用于微机内各个插件。板之间的连接。如ISA、EISA、PCI等。外总线：用于系统之间的连接，如微机之间、微机与仪器之间。如RS-232C、IEEE488、VXI等。 （二）按信息形式分类。并行总线：多条线同时传送多位二进制码，结构复杂，近距离通信适用。

3、串行总线；多位二进制共用一条线进行传送，结构简单，可以较长距离通信。 （三）按传送信息的内容分类。地址总线：传送地址信号，单向、三态（高电平、低电平、断开）。数据总线：传送数据或代码的总线，一组并行的8、16、32或64位总线。控制总线：传送控制信号，包括命令、状态等。12.2 总线特性 （一）物理特性总线物理连接方式，包括总线根数、总线插头、插座形状、引脚的排列、引脚信号定义。 （二）电气特性定义每根线上的传送方向，有效电平范围。包括电平、负载电流、特性阻抗等。 （三）总线的数据传输方式总线通信协议：为保证数据传输精确可靠，双方约定的控制一次通信起止的办法。同步方式：双方在统一的“系统时钟”

4、控制下步调完全一致的传送方式。异步方式：采用应答式传输技术，用“请求”、“应答”信号是双方步调一致。12.3 ISA总线早先的IBM PC/XT机上的扩展槽只有8位数据线，采用准16位CPU8088，称为PC总线(62根)。包括数据线8条、地址线20条、控制信号线22条、电源、地等12条。IBM PCAT机上在原来的扩展槽后加了一截，16位数据线，80286CPU，称为ISA总线（98根）。增加的36条为数据地址线8条、高位地址线7条、 图11.1控制信号线19条、电源、地2。12.4 EISA总线80386以上直到Pentium II都是32位数据线，ISA不敷需要。在ISA每两根线之间有增

5、加一条线（98x2=196根），这就是EISA总线。12.5 PCI总线PCI总线也称外部设备互连总线，主要为Pentium设计，也支持386486。PCI总线具有高性能、低成本、尺寸小、可靠性高、数据完整、软件兼容等特点。12.6 微机主板从8位机IBM PC/XT到32位Pentium II微机主板性能、复杂程度极大提高，但主要组成部分变化不大。图11.2为某型号主板实物照片。 除了图上标注的2个黑色长条形ISA总线插槽、5个短的白色PCI插槽、显卡插槽AGP（图形加速卡）外，还可以看到4个横向的黑色的内存条插槽、CPU散热器（金色正方形）、左下角ISA插槽右边的一圆、一方形组件分别为纽扣

6、电池和南桥芯片。内存条下方三个黑色短小插槽分别为第一组IDE（硬盘控制器）、第二组IDE、软盘控制器插槽。右边还有电源插座。右上角伸出板外的分别为键盘、鼠标和串并行接口插座。下方蓝色为拨码开关。12.7 硬磁盘控制器及接口信号。硬盘控制器一般由专用控制芯片、调制解调器、状态字以及IO接口等组成。硬盘控制器与系统总线的接口包括数据线、地址线、DMA请求和中断请求线等。常用的硬盘控制器接口有SCSI、IDE接口等。无论哪一种接口都要通过内部调制解调器等实现系统并行数据与硬盘串行数据两种格式的转换并传送。IDE接口：为AT微机机器兼容机专用，应用广泛。如Pentium微机主板上集成了2个PCI ID

7、E接口，用来连接第一和第二硬盘。只要在CMOS中正确设置了IDE接口的有关参数，就能驱动大于528M的硬盘。由于硬盘尺寸的限制，不能将总线上的有关接口信号直接联到硬盘机上，在主板上仍有一个适配卡（或直接集成在主板上），但此时配卡只是地址译码、数据驱动等电路，通过一根40芯扁平电缆将这一适配卡与硬盘相连，称此40芯信号线为IDE接口信号。四、总线接口考核点及例题解析11.1 考核点总线基本概念，ISA、EISA、PCI总线物理特性、电气特性主板大致组成，IDE性能、特点和工作原理11.2 例题解析：1. 目前只Pentium 广泛采用的总线是哪一种？其主要特点是什么？ 答案要点 ：Pentium

8、广泛采用 PCI总线。 主要特点是：（1）性能高。（2）成本低，寿命长，插接灵活。（3）使用方便，数据完整软件兼容，可靠性高。 2. 80286的数据总线是 位，地址总线是 位。答案要点：16位；24位（16M寻址空间）。3. 计算机使用总线结构便于增减外设，同时 。（A）减少了信息的传输量 （B）提高了信息的传输量（C）减少了信息传输线的条数 （D）增加了信息传输线的条数答案（C），各个部件只要挂接在总线上即可，否则如果两两相连传输线条数猛增。第十二章 从8086到Pentium的技术发展一、教学基本要求通过本章的学习，学生应重点掌握80386的体系结构、三种工作方式以及80386的内存管理

9、和保护机制。另外，本章还介绍了Pentium系列各类微处理器的结构特点，以及相互之间的联系，从8086到P的技术发展过程一般了解。、80386的体系结构和三种工作方式，要求达到“识记”层次。、80386的寄存器及内存管理和保护机制，要求达到“识记”层次。、Pentium系列各类微处理器的结构特点，要求达到“识记”层次。二、教学难点和重点*80386的体系结构和三种工作方式。*80386的寄存器及内存管理和保护机制。Pentium系列各类微处理器的结构特点。三、学习要点及教材分析随着微机应用领域的扩大和应用技术的深入，1MB的内存与单任务的8086已无法满足要求。1981-1982年相继推出了8

10、0186和80286。1985年10月Intel宣布其第一片32位微处理器80386。1990年推出了功能更强的80486。1993年3月推出第五代微处理器Pentium。80286首次引入虚拟内存管理，80386引入存储器分段与分页管理，80486对此进行了加强。Pentium有如下技术特点：。采用超标量双流水线结构，运行速度成倍提高。内部2个8KB的代码高速缓存和数据高速缓存，减少了争用高速缓存的冲突。内部数据线32位，CPU与内存交换数据用64位数据线。采用36位地址总线，分页大小可任意。MOV、PUSH、DEC、INC等指令由硬件实现。采用分支预测技术提高流水线效能。浮点运算执行过程分

11、为8个流水步级。因这部分内容太多，但只需简单了解，下面以图解方式展示部分内容。下图为80386内部寄存器一览。下图为80386微处理器内部结构框图。从中可以看到分段、分页部件，预取指令等。下图为80386原理结构图，存储管理机制见图后的文字说明。四、微机新技术发展考核点及例题解析13.1 微机新技术发展考核点1、80386的体系结构和三种工作方式。2、80386的寄存器及内存管理和保护机制。3、Pentium系列各类微处理器的结构特点。13.2 微机新技术发展例题解析1. 下列说法中，正确的一条是 。（A）80386的地址种类仍然是逻辑地址和物理地址（B）对于可屏蔽中断的嵌套处理原则是允许高级

12、中断打断低级中断，允许同级中断相互打断，而不允许低级中断打断高级中断（C）计算机的主频最快，计算机的速度也最快（D）CPU 响应外设的中断请求时，要把标志寄存器的IF和TF清零正确答案（D）解析：80386还有线性地址；特殊情况低级中断可以打断高级中断；计算机速度不仅取决于主频，还与结构有关；只有（D）正确，IF不清零，中断响应过程会被新的中断打乱。只有进入中断服务子程序后才能开中断，以便迎接新的通常是更高级的中断。而中断响应过程需要一段时间才能完成，响应过程是不能被打断的。2. 微型机IBM PC/AT采用的CPU芯片是 。Intel80286 （B）Intel8088（C）Intel803

13、86 （D）Intel80486正确答案：（A）3. 80386中有 个32位通用寄存器。（A）4 （B）10 （C）6 （D）8正确答案：（B）件上面的80386寄存器结构图。4. 在80386以上的微处理器指令系统中，PUSH EAX指令的目的操作数寻址方式是 。（A）存储器直接寻址 （B）立即寻址（C）寄存器寻址 （D）寄存器间接寻址正确答案：（D）目的操作数地址由ESP等间接寻址。5. 80386的地址总线是 位。（A）16 （B）20（C）32 （D）24正确答案：（C）见上述的80386结构模型框图。6. 80386的地址总线是32位，而其数据总线是 位。（A）8 （B）16（C）

14、20 （D）32正确答案：（D）7. 80386中有8个 位通用寄存器。（A）16 （B）32（C）20 （D）64正确答案：（B）8. 80386对端口的寻址空间是64K字节，可以对 个的8位端口或 个的16位端口或 个的32位端口寻址。答案要点：256；64K；1G。9. 80386的数据与地址总线都为 位，能够提供 GB的寻址空间。答案要点：32；4G。10. 80386可支持的地址指针有两种，一种是 位段选择字和 位偏移地址，可寻址1M字节的存储空间；另一种是 位段选择字和 位偏移地址，可寻址4000M字节的实存空间。答案要点：16；16；16；3211. 在80486集成了80386

15、、 和8KB的Cache。答案要点：80387。微 机 原 理 模 拟 试 题 班级 学号 姓名 成绩 填空题:33%1. Intel 8086是 位的微处理器，Pentium是 位的微处理器。2. 尽管各种微型机的总线类型和标准有所不同，但大体上都包含3种不同功能的总线，即 、 和 。3. 若有二个数5439H和456AH进行相加，则运算后标志寄存器中的ZF= ，PF= ，AF= ，OF= 。4. 某一测控系统要求计算机输出的模拟控制信号的分辨率必须达到1，则应选用的D/A转换器的位数至少是 位。5. 在数据传送过程中，数据由串行变为并行，或由并行变为串行，这种转换是通过接口电路中的_寄存器

16、实现的。6. 从产生中断的方法来分，8086的中断可分为硬件中断和软件中断两大类，其中硬件中断又可分为两类： 、 ，它们分别通过 、 这两个引腿引入。7. 如果0段005CH、005DH、005EH、005FH这4个单元的内容分别为12H、34H、56H、78H，则对应于中断类型号 的中断处理子程序入口地址的段地址为 ，偏移量为 。8. 若SP=0124H，SS=3300H，在执行INT 60H这条指令后，堆栈栈顶的物理地址为 9. 设8086要从I/O端口03C0H中读入一个字节，则应该使用的两条指令是 、 。10. 假设（DS）=2000H，（BX）=1256H，（SI）=528FH，位移

17、量TABLE=20A1H， （232F7H）=3280H，（264E5H）=2450H，则 执行指令JMP BX后，（IP）= 执行指令JMP TABLEBX，（IP）= 执行指令JMP BXSI后，（IP）= 11. 在异步通信中，设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇/偶校验位和1个停止位，如果波特率为2400，则每秒能传输的最大字符数为 12. 某8086系统采用8255A作为并行I/O接口，初始化时CPU所访问的端口地址为0CBH，并设定为方式输出，则A口的口地址应为_。13. 当8253定时器0的时钟脉冲为1MHZ时，其二进制计数时的最大定时时间为 ，这时写入定时器的初值为 。

18、14. 80386有三种工作方式： 方式、 方式和 方式。15. 在8086系统中常将 信号作为低8位数据的选通信号， 信号作为高8位数据的选通信号二、选择题 10%1. 在8086中，不属于总线接口部件的是_。A)位的地址加法器B)指令队列C)段地址寄存器D)通用寄存器2. 在8086系统中一条指令的存放地址一般由 段地址寄存器CS和指令指针寄存器IP来决定。设CS=DF10H,IP=0200H,则此时的指令的物理地址为_。A) E110H B) DF300H C) E1100H D) DF30H3. 在8086的小模式系统中，M/ eq o(sup 9(),IO)、 eq o(sup 9(

19、),RD)和 eq o(sup 9(),WR)当前信号为、，表示现在进行的是_。A)I/O读B)I/O写C)存储器写D) 存储器读4, .若用2片6116RAM(2K*8)及2片2732EPROM(4K*8)组成存储器，试问存储器的总容量是_。A) 12KB B) 10KB C) 8KB D) 6KB5, 假设某子程序使用的返回指令是RET 4，则返回地址是 。 A) CALL指令下面第二条指令的地址 B)（SP+1）和（SP）中存放的地址C)（SP+5）和（SP+4）中存放的地址 D) CALL指令下面第四条指令的地址6, . 执行下列程序段后，(AX)= _。TAB DW 1,2,3,4,

20、5,6ENTRY EQU 3 MOV BX, OFFSET TAB ADD BX,ENTRY MOV AX,BXA) 0003H B) 3000H C) 0400H D) 0004H7, 汇编语言源程序经汇编后可直接生成 。A).ASM文件 B).OBJ文件 C).EXE文件 D).COM文件8, 下列引起CPU程序中断的四种情况， 需要由硬件提供中断类型码。A)INTO B)NMI C)INTR D)INT n9, 一台智能仪器采用8255A芯片作数据传送口，并规定使用接口地址的最低两位作芯 片内部寻址，已知芯片的A口地址为0F4H，则当CPU执行输出指令访问0F7H端口时， 其操作为 。A

21、)数据从端口C送数据总线 B)数据从数据总线送端口CC)控制字送控制字寄存器 D)数据从数据总线送端口B a dddd f b g e c d 10,已知一个共阳极七段数码管的段排列如右图， 若要使显示字符“3”，则七段编码gfedcba 应为_。 A) 0110000 B)1111001C) 1001111 D)0000110三、程序分析题：16% 1、执行下列程序后，指出相应寄存器的当前值。(5分) MOV SP,2000HMOV AX,0F0HMOV SI,1234HMOV DX,5678HPUSH SIPOP DITEST AX,DXPUSH DXHLTSP=_; DL内容所在存储器的

22、偏移地址为_; AX=_;DX=_;标志位ZF为_。2. 、下列程序执行后，请给出相应寄存器的值。（4分）MOV AX,1234HMOV BX,5678HADD AL,BLDAAMOV CL,ALMOV AL,AHADC AL,BHDAA(AL)=_; (CL)=_。3, 执行下列程序段后，给出指定寄存器的内容。（3分） MOV AX,0 MOV BX,1MOV CX,64H A: ADD AX,BX INC BX LOOP A HLT执行后的结果为(BX)=_；(AX)=_。该程序段的功能是_。4, TABLE1 DB？（4分） TABLE2 DW 20 DUP（？）TABLE3 DB AB

23、CD MOV BX，TYPE TABLE2 （BX）= MOV CX，LENGTH TABLE2 （CX）= MOV DX，SIZE TABLE2 （DX）= MOV SI，LENGTH TABLE3 （SI）= 四、简答题25%1, 指令周期、总线周期和时钟周期三者的关系怎样？如果在存储器读周期中，存储器的速度较慢，无法与CPU匹配，应采取什么措施2, 8086有哪些用户可访问的寄存器？状态寄存器FR有哪些标志？这些标志位各在什么条件下置位和复位？这些标志有何功用？3, 在常用的接口电路中，常常出现多个寄存器分配同一个地址的情况，试举例说明一般采取哪些方法来区别访问这些寄存器4, 8086/

24、8088共有多少矢量号？每一个矢量表的几个字节空间？它们的内容是什么？中断矢量表达式位于内存储器的何处？5, 请简要叙述一个可屏蔽中断的完整处理过程五、综合应用题16%1, 若已知8255A端口A、B、C和控制口的地址分别为0CF0H、0CF2H、0CF4、0CF6H，要求端口A、B、C工作在方式0，其中A口作为输入口，B口和C口作为输出口，试编写该片的初始化程序。(6分)2, 按下面流程编制程序。（INTEL8253的端口地址为40H43H）（10分）模拟试题参考答案一、填空1，16、322，数据总线、地址总线、控制总线3，0、1、1、14，105，移位寄存器6，可屏蔽中断、非屏蔽中断、IN

25、TR、NMI7，17H、7856H、3412H8，3311EH9，MOV DX，03C0H、IN AL，DX10，1256H、3280H、2450H11，24012，0C8H 或(0C2)13，65.536ms、014，实地址、保护（虚地址）、虚拟808615，A0， eq o(sup 9(),BHE)二、选择题1，D，2，B,3,D,4,A,5,B,6,B,7,B,8,C,9,C,10, A三、程序分析题：16%1, 1FFEH; 1FFEH; 00F0H; 0ACF0H; 02, 69; 123, 101（分）; 5050（分）;求0+1+2+3+.+100的累加和4,2,20,40,1四

26、. 简答题1. 执行一条指令所需要的时间为指令周期。（分） CPU和外部交换信息总是通过总线进行的，CPU完成这种信息输入、输出过程所需要的时间为总线周期。（分） 执行指令的一系列操作都是在时钟脉冲CLK的统一控制下一步步进行的，时钟脉冲的重复周期称为时钟周期。（分） 如果在存储器读周期中，存储器的速度较慢，无法与CPU匹配。通过在总线周期内T3和T4之间插入等待周期（或Tw）。（分） 2. 8086共有14个寄存器，其中之一是16位的标志寄存器，其中有6个状态标志和三位控制标志，其余7位未用，分别表示上一步计算结果的符号、是否为0等。3. （1）利用对同一地址进行读/写的不同方式区分。如82

27、51中的控制字和状态寄存器有相同的地址，但读/写方式不同。 （2分） （2）用下跟法来区分，即访问有严格的顺序。如8259中的ICW1ICW4。 （1.5分）（3）通过命令字中的标志区分。如8259中的ICW1和OCW2通过D4位区分。 （1.5分） 4.有256个中断矢量，每个中断矢量占4个字节，分别表示相应中断服务子程序的CS:IP，即入口地址的段代码和偏移量。中断矢量位于内存区的03FFH这1K存储范围内。5.(1) 从数据线上读取中断类型码，暂存入暂存器（） (2) 标志寄存器的值入栈 (3) 标志寄存器中的IF和TF清零 (4) 断点入栈，含CS和IP的值 (5) 由中断类型码从中断

28、向量表中找到中断向量，转入相应的中断处理子程序五、综合题 控制字为：90H初始化程序：MOV AL，90HMOV DX，0CF6HOUT DX，AL2, MOV AL，10110100B OUT 43H， AL ；送控制字 MOV AL，0E8H OUT 42H，AL ；置初值低位 MOV AL，03H MOV 42H，AL ；置初值高位W： MOV AL，10000100B OUT 43H，AL ；锁定 IN AL，42H ；读计数值低位 MOV CL，AL IN AL，42H ；读计数值高位 MOV CH，AL JMP W汇编程序设计单元测验部分答案1. 阅读下列8086/8088程序段，

29、回答问题：DATA SEGMENTDA1 DB ABCDCOUNT EQU 4 DA2 DB COUNT DUP(0) DATA ENDS STE SEGMENT DB 100DUP(?) STE ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE， DS:DATA，SS:STACKSTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXLEA SI, DA1LEA DI, DA2MOV CX, COUNTLOP1: MOV AL, SIMOV DL, 0LOP2: CMP AL, 0JZ NEXTSHR AL, 1JNC EEINC DLEE: JMP LOP2NEXT: M

30、OV DI, DLINC SIINC DILOOP LOP1MOV AH, 4CHINT 21HCODE ENDSEND START该程序的功能是什么？程序运结束后，DL和CX的内容是什么？指令CMP AL,0的作用。程序运结束后，DA2+1,DA2+2单元中的内容是什么。答案要点及评分标准： 寻找字符串中各字符含的个数（分） 02H（0.5分） 、0 （0.5分） 缩短寻找的过程 （分） 02H（0.5分） 、03H （0.5分）2. 下面是多字节加法程序，第一个数是8A0BH，第二个数是D705H。DATA SEGMENTFIRST DB _，_ ,0HSECOND DB _, _DATA

31、 ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV CX,_ MOV SI,0 _NEXT: MOV AL,SECONDSI ADC FIRSTSI,AL INC SI LOOP NEXT MOV AL,0 ADC AL,_ MOV FIRSTSI, AL MOV AH,4CH INT 21HCODE ENDSEND START答案要点及评分标准：0BH（0.5分） 8AH（0.5分） 05H（0.5分） 0D7H（0.5分） 2 （分） CLC （分） 0（分）3. 下列程序执行后，请给出相应寄存器的值。MOV AX,1234HMOV BX,5678HADD AL,BLDAAMOV CL,ALMOV AL,AHADC AL,BHDAA(AL)=_; (CL)=_。答案要点及评分标准： 69; 12评分标准：答对一点得2.5分，全对分。4. 下列程序执行后，请给出相应寄存器的值。10A3H:2000H XOR AL,AL 2002H MOV AX,