河南理工大学计算机学院微机原理与接口技术总结 转载

接口技术总结第一章微型计算机什么是微处理器、微型计算机、微型计算机系统？微处理器指采用大规模集成技术，集成在一片芯片上的包括运算器和控制器的中央处理器。即：CPU微型计算机以微处理器为核心，配上大规模集成电路的随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路和相应的辅助电路而构成的微型化的计算机装置，是具有完整运行功能的计算机。微型计算机系统以微型计算机为主体，配上系统软件和相应的外部设备（如打印机、显示器、磁盘机）及其他专用电路、电源、面板、机架之后，就成了微型计算机系统。［运算器微处理器控制器产算机内存J器组输入/输出接L1微型计算机系统1输入/输出设备及外存储器系统软件应用软件।电源、面板和机架等图1微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系三总线结构三总线结构是：数据总线DB、控制总线CB、地址总线AB。第二章微处理器结构为什么8086被称为16位机，而8088被称为准16位机？字长：CPU能同时处理的数据位数8086的字长是16位，对外对内都是16位，而8088只有8根数据线，但是内部结构和8086一样按照16位设计的，对内是16位，对外是8位，所以被称为准16位机。8086编程结构编程结构编程结构：就是指从程序员和使用者的角度看到的结构。在编程结构图中可以看到，从功能上8086分为两部分：总线接口部件BIU和执行部件EU总线接口部件BIU的功能总线接口部件的功能是：负责与存储器、I/O端口传输数据。首先，从内存或外设端口取指令＞EU然后，内存或外设端口一数-EU最后，将EU的操作结果-内存单元或外设端口执行部件EU的功能执行部件的功能是：负责指令的执行。8086总线周期取指令或传送数据，就需要CPU的总线接口部件执行一个总线周期在8086/8088中，一个基本的总线周期由4个时钟周期组成，当然也可以插入等待状态Two时钟周期是CPU的基本时间计算单位，它由计算机主频决定。4个时钟周期分别称为4个状态，即T1状态，T2状态，T3状态，T4状态Tw状态用来等待内存或B0Tw状态用来等待内存或B0接口的响应WWWWVV最小模式与最大模式为了尽可能适应各种各样的适用场合，在设计8086/8088CPU芯片时，使他们可以在两种模式下工作：最大模式和最小模式。最小模式就是在系统中只有一个微处理器，可以通过引脚MN/MX=1来判断。(引脚名称可以通过MIN和MAX记忆)最大模式就是在系统中有两个或多个微处理器，引脚MN/MX=0表示当前为最大模式复位操作复位之后各寄存器的值的变化我们只需要记忆CS：IP的值变为：FFFF：0000就行，具体情况如下图：衰2.6星位时替内部害存豁的僮-7寄春器清零指令指针(IP)00OOHCS寄存器ffffhTOC\o"1-5"\h\zDS寄存器0000HSS寄存器00OOHES寄存器0000H指令队列空其他寄存器0。00H一■一图3复位时各内部寄存器的值

总线操作■总线读操作我们只要知道在读操作的时候，T3时刻开始读数据图4总线读操作■总线写操作我们只需要知道在写操作的时候，T2时刻开始写数据

图5总线写操作第三章汇编语言掌握三个常用的命令MOV,IN,OUT,加上另外芯片初始化程序出现的命令第四章存储器接口1.存储器的三层结构主存储器、外存、缓冲存储器。图6存储器的三层结构2.存储器的分类随机随机存取存储器之

(RAM)静态RA1U(SRAJM)动态RAM(DRAM)非易失RANI(NVRAM)半导体,存储器＜掩膜式ROK1只读存储器(ROM)一次性可编程ROM只读存储器(ROM)紫外线擦除可编程ROM(EPROM)电擦除可编程ROM(EEPROM)图7存储器的分类3.存储器芯片的扩展会出大题，计算每个芯片地址的范围。芯片存储容量芯片的存储容量=存储单元数X存储单元的位数=2MXN其中，M：芯片的地址线根数，N：芯片的数据线根数字扩充需要扩展的芯片字节数不够的时候，需要进行字扩充，即多个芯片串联，芯片片选CE每次只能一个有效，那个芯片片选CE信号有效即表示该芯片在被使用。位扩充需要扩展的芯片数据位数不够的时候，需要进行位扩充，即多个芯片并联连接，所有CE，OE引脚分别连接在一起，每个芯片的数据线分别接8088的数据线。例1：用2Kx8的2716芯片构成8Kx8的存储系统答案见课本122页例2：用1Kx4的2114芯片组成2Kx8的储存系统答案见课本123页第五章输入输出接口与DMA1.8086I/O端口的编址方式考点：了解8086I/O端口的编址方式，单独编址I/O端口单独编址I/O地址空间独立于存储地址空间如8086/8088内存-u空间II/O0I空间I图88086单独编制优点：I/O端口的地址空间独立控制和地址译码电路相对简单3）专门的I/O指令使程序清晰易读缺点：I/O指令没有存储器指令丰富CPU和外设之间的数据传送方式考点：了解CPU与外设的控制方式以及他们的优缺点和适用范围程序控制下的数据传送一一通过CPU执行程序中的I/O指令来完成传送，又分为：无条件传送、查询传送、中断传送直接存储器存取（DMA）——传送请求由外设向DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申请总线，最后DMAC利用系统总线来完成外设和存储器间的数据传送第6章：传送方式的比较◊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◊中断传送：外设主动，可与CPU并行工

作，但每次传送需要大量额外时间开销◊DMA传送：DMAC控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数据传送图9四种传送方式的比较图10I/O接口典型结构无条件传送在CPU和外设传输信息时，如果计算机能确信外设已经准备就绪，就不必查询外设的状态从而直接进行信息传输。这种方式适合于简单设备，如：开关控制灯，灯的状态一直是就绪的优点：无条件传送的接口和操作均十分简单缺点：这种传送的前提是外设必须随时就绪。查询传送CPU需要先查询外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下（就绪）实现数据输入或输出对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换查询环节寻址状态口读取状态寄存器的标志位若不就绪就继续查询，直至就绪传送环节寻址数据口是输入，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查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低中断传送CPU在执行程序中，被内部或外部的事件所打断，转去执行一段预先安排好的中断服务程序；服务结束后，又返回原来的断点，继续执行原来的程序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中断方式缺点：比程序方式省时，但仍然由CPU执行程序实现数据传送，且每传送一次均要保护断点，标志寄存器等，返回又要恢复，所以仍然很费时。按字节或字传输，而不是数据块，所以费时通过执行指令实现主机和外设的传输，传输用时间，而指令的执行也用时，所以费时。断点主程序中断服务程序对外设进行处理继续执行返回断点中断请求图断点主程序中断服务程序对外设进行处理继续执行返回断点中断请求图11中断传送方式图图13DMA传送方式O中断请求■中断响应■关中断■断点保护中断识别-现场保护.中断服务-恢复现场开中断■中断返回图12中断工作过程4)DMA方式第G堂:6.5DMA巷送方式。希望克服程序控制传送的不足；外设-CPU一存储器外设—CPU-存储器。直接存储器存取DMA：外设T存储器外设一存储器CCIHJ释放总线，由DMA控制器管理第E堂：DMA传送的工作过程⑴CPU对DMA控制器进行初始化设置⑵外设、DMAC和CPU三者通过应答信号

建立联系：CPU将总统交给DMAC控制⑶DMA传送DMA读存储器；存储器t外设DM凡写存储序；存储据•外设⑷自动增喊地址和计数，判断传送完成否图14DMA传送的工作过程DMA的特点：不允许嵌套在DMA单字节方式传送字节数如果是10个字，字节数从0减到93.DMA控制器8237A芯片初始化程序：书上153页有详细的步骤和例题。第六章中断技术中断的分类8086/8088可以处理256种不同的中断，每个中断对应一个类型码，所以，256种中断对应的中断类型码为0〜255中断可分为硬件中断（内中断）和软件中断（外中断）。（1）硬件中断a、非屏蔽中断NMIb、可屏蔽中断INTR（2）软件中断中断向量和中断向量表中断向量：就是中断处理子程序的入口地址，每个中断类型对应一个中断向量。一个中断向量占4个存储单元。其中，前2个单元存放中断处理子程序入口地址的偏移量（IP）,低位在前，高位在后，后2个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址（CS），同样也是低位在前高位在后。256*4=1024，占用0段的0000~03FFH区域供用户定义的中断4［共224个）「类型255（十进制）1-CSrp.0000OJFFH二类型32保留的中断（共幻个）「类型31（十进制）CSip000010Q7FH0000；0Q7EH、类型5产0000:0014H「类型4CSip--MOOOOI3H]oooo；ooiohJ厢出中断类型3CS1p0000：OOOFH]0000lOOOCH」，断点中断专用的中断（共5个「类型2三CS.ip二0000：OOOBH，0000:00。8H)，非屏蔽中断类型\CSip0000：0002OOCO:0004H」卜单步中断、类型口CS[p0000:0003H-0000:OOQOH'卜除教为口中断图15中断向量表这里会出计算题，计算某中断类型码的地址。例：求中断类型码为17H的物理地址为CS：IP=2344:1232计算方式：17H*4=00010111*4=01011100=5C

5F235F235E445D125c32CSIP中断响应在中断响应周期内CPU通过内部硬件自动完成三件事情：1)关中断。将中断允许位清零，IF=0,在响应周期不允许其他中断打扰。保存断点、保存现场。将断点和寄存器的一些值入栈保护。获取中断服务程序的入口地址，即中断向量。一旦CPU获取中断向量，中断服务程序就开始执行。此时是允许被中断的，此时中断允许位自动置1,，即IF=1;4.8259芯片基本知识：8259芯片最多扩两层，一片主8259能带8片8259从片初始化程序：第一组寄存器有4个，用来容纳初始化命令字(ICW1~ICW4)，它们由初始化程序设定，在系统工作过程中不再改变。只需要掌握命令字(ICW1~ICW4)初始化就行了。图图THT-ryTjyyrTW;通道1初始化扁道2初胎化MOVDXf30AHMOVAUOOHOUTDX.ALMOVALJOHOUTDX,ALMOVDX30EHMOVAL.0B3HCUTDX.ALMOVDXr;通道1初始化扁道2初胎化2.可编程并行接口芯片8255A8255芯片哪个口有位操作功能PC口有按位操作的功能。初始化程序只需写方式字就可以了■第后事第3举，L写人方式控制字：示例。要求；A端口二方式1输入C端口上半部：输出，C口下半部,输入B端口’方式0输出。方式控制字;101100式评B1H。初始化的程序段;movraovoutdx,Offfehal.Oblhdx,al:假设控制端口为FFFEH;方式控制字;送到控制端口应用程序这里可能会考书上201页的开关控制灯的那个应用程序，那个最简单，而且书上也没有其他应用。关键是先初始化芯片，然后会使用芯片做点事情，比如实验做的开关控制灯。3.可编程串行通信接口8251A波特率：数据传输速率也称比特率（BitRate）,每秒传输的二进制位数bps。初始化程序多个寄存器对应两个端口地址，一个奇地址，一个偶地址奇地址对应：控制寄存器、模式寄存器、同步寄存器、状态寄存器偶地址对应：数据输入缓冲器数据输出缓冲器

图23J■若82到的收发时钟（RgTxC）P频率为!38.4kH泰它的RTS和CTS引脚相连/半双工1异步通信，每帧字符为7位数据位，I位停止位，偶校验，波特率为600bit限设8251的地址为OFUH’OFlH.初始化程序。-XORAX.AXMOVDX.OFlH图24MOVAL,4QHOUTDX,AL；住8251的控制端口送3个OUH和+4OH,使其复位MOVAL^tlllOllBOUTDX’AL送方式字i半双工异步，了位数据位,1位停止位，偶校验.64分频.MOVAL,00110001BOUTDX,AL;控制字图25串行同步通信与串行异步通信区别及优缺点串行异步通信串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送收发双方必须遵守共同的通信协议（通信规程），才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议起止式异步通信协议低位高位起止式异步通信协议低位高位空闲位——传送字符之间的逻辑1电平,表示没有进行传送图26这里可能会考传输的数据是什么，去掉第一位的起始位，去掉最后两位，校验位和停止位例