北师大版四年级数学上册41买文具课件

现代计算机接口技术第1章、微型计算机概述第2章、80x86微处理器结构第3章、输入输出系统第4章、微型计算机中断系统芯片8259第5章、定时/计数器芯片8253第6章、并行接口芯片8255第7章、D/A转换芯片0832，A/D转换芯片0809现代计算机接口技术第1章、微型计算机概述1第1章、微型计算机概述

1、计算机发展概况2、计算机的基本结构第1章、微型计算机概述

1、计算机发展概况2一、发展概况1、计算机的发展历程第一代电子计算机称为电子管计算机。第二代计算机称为晶体管计算机，其主要逻辑元件采用的是晶体管。第三代计算机的内存储器采用了半导体存储器，可靠性和存取速度有了明显的改善。第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。一、发展概况1、计算机的发展历程31942年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现代计算机的雏形——马克Ⅰ。1944年美国物理学家毛希利（John·Mauchely）提出了一个名曰“高速电子管计算装置”的现代计算机制造方案。该机于1946年正式交付使用，取名ENIAC——电子数字积分机和计算机1942年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现代计4世界上第一台计算机ENIAC世界上第一台计算机ENIAC52产生条件计算技术半导体技术电子技术2产生条件6微处理器的飞速发展8038680486奔腾奔腾2代奔腾4代80286奔腾3代IA-64（安腾）4004微处理器的飞速发展8038680486奔腾奔腾2代奔腾4代87

第一阶段（1971~1973）：4位或低档微处理器时代。代表：Intel4004、Intel4040。4位数据总线。微处理器和存储器采用PMOS（n型衬底、p沟道，靠空穴的流动运送电流的MOS管）工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有4K；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。

二、微处理器发展的几个时代第一阶段（1971~1973）：4位或低档微处理器时代。二8Intel4004和采用4004的计算器Intel4004和采用4004的计算器9第二阶段（1974~1978）：8位中高档微处理器时代。代表：Intel8080/8085、ZilogZ80、Motorola6800。以8位微处理器为基础微处理器采用NMOS（沟道在栅电压控制下p型衬底反型变成n沟道

）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。第二阶段（1974~1978）：8位中高档微处理器时代。10第三阶段（1978~1984）：16位微处理器时代。代表:Intel8086、8088、Motorola68000和ZilogZ8000。以16位和准32位微处理器为基础。微处理器采用HMOS（高性能金属氧化物半导体

）工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。可以使用多种高级语言，多种寻址方式、多级中断系统。具有完善的OS，Microsoft公司的MSDOS操作系统并公布了IBMPC的总线设计。代表机型：IBMPC/XT、IBMPC/AT(286)第三阶段（1978~1984）：16位微处理器时代。代表:I11IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/XT机IBMPC/AT机IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/12第四阶段（1985~1991）：32微处理器时代代表：Intel80x86（80386、80486、586）。采用CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor

)或HMOS工艺32位数据总线和32位地址总线可以完成多任务操作第四阶段（1985~1991）：32微处理器时代13第五阶段（1992~2000）：奔腾处理器时代INTEL公司32位处理器。代表：Pentium、Pentiumpro（高能）、PentiumMMX（多能）、PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4。CMOS集成芯片外部总线64位，内部32位内部集成浮点运算器FPU、高速缓存（Cache）、存储管理机构。流水线控制，多种高级语言、完善的OS。第五阶段（1992~2000）：奔腾处理器时代14Pentium4Pentium80386英特尔微处理器芯片Pentium4Pentium80386英特尔微处理器芯片15第六阶段（2000年后）：后奔腾时代。内部、外部均64位的处理器IA-64结构。将几条指令捆绑为128Bit长指令束可运行三种操作系统工艺：采用0.18m晶体管工艺IA－64架构的发展代表：第一代芯片：MERCED第二代芯片：Mckinley第三代芯片：Madison第四代芯片：Itanium1、2、3第六阶段（2000年后）：后奔腾时代。16三、微型计算机的基本结构三、微型计算机的基本结构171、两个基本概念MPU:又称微处理器。将原来很大的中央处理器集成在一片或者几片的大规模集成电路芯片上。

微型计算机：以MPU为基础，由MPU、存储器、I/O口以及其它支持逻辑组成的计算机。1、两个基本概念MPU:又称微处理器。18存储器寄存器输出接口运算器控制器输入接口输入设备输出设备CPU微型计算机2、微型计算机定义存储器寄存器输出接口运算器控制器输入接口输入设备输出设备CP193、微型计算机系统微型计算机系统1、硬件系统：微型计算机，外设，电源2、软件系统：系统软件，应用软件3、微型计算机系统微型计算机系统20微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成21微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成22四、微型计算机的特点

价格便宜体积小耗电低可靠性高对环境要求低适用性、灵活性好四、微型计算机的特点

价格便宜23五、微型计算机系统的主要指标MPU的字长主频存储容量：高速缓存容量、内存容量、外存容量总线类型、总线速度外设配置软件配置五、微型计算机系统的主要指标MPU的字长24六、微型计算机的应用范围

1．科学计算2．数据处理3．办公自动化4．辅助系统5．仿真6．过程控制六、微型计算机的应用范围25七、微型计算机分类1、按位数8、16、32，64数据总线2、按cpu类型intel,motorola3、按结构七、微型计算机分类1、按位数26单片机：将CPU（中央处理单元）、数据存储器、程序存储器、I/O和定时器/计数器等外围模块集成在一个芯片上。单板机：由CPU、RAM/ROM、I/O通过总线连接，做在一块印刷电路板上，另加简单的显示器以及键盘等。微型计算机系统：硬件微型计算机＋计算机外设软件系统软机＋应用软件等北师大版四年级数学上册427第二章：8086微处理器的结构1、8086/8088CPU的内部结构、引脚功能和工作模式。2、时序基本概念。重点内容:第二章：8086微处理器的结构1、8086/8088CPU的28一、微处理器的工作方式实地址方式：直接寻址的实际物理地址，即只能处理1MB以下的存储空间的工作方式。特点：操作数默认32位存储器采用分段方式，每段最大64KB.FFFF0-FFFFFH为初始化程序区。00000-003FFH为中断向量表。具有特权处理器，程序自动在最高级0级上执行。一、微处理器的工作方式实地址方式：直接寻址的实际物理地址，即29保护地址方式：指执行多任务操作时，对不同的存储空间完全隔离，保护每个任务的顺利执行。特点：存储器采用虚拟地址空间、线性地址空间、物理地址空间描述。强大的寻址空间，远超出实际的物理空间。处理器采用4级保护功能，可支持程序与程序、用户与用户、用户与操作系统之间的隔离和保护，为多任务操作系统提供优化、支持。在保护方式下，32位处理器可提供16位或32位运算，可启动分页单元，支持虚拟内存。16位的80286、32位的80386以上微处理器保护地址方式：指执行多任务操作时，对不同的存储空间完全隔离，30虚拟8086方式：在多任务环境下，处理器被模拟成多个8086同时工作。特点：适合80386以上处理器使用分页方式。将1MB分成若干个4KB的页，用来处理较小的应用程序和数据段。应用程序在最低特权级3级以上运行。

虚拟8086方式：在多任务环境下，处理器被模拟成多个808631系统管理SMM方式：包含电源管理以及为操作系统和正在运行的程序提供安全性保障。特点：

适合Pentium以上处理器以及386DL以上的笔记本电脑。使处理器和系统外围电路处于休眠状态，降低功耗。系统管理SMM方式：包含电源管理以及为操作系统和正在运行的程32

二、8086内部结构内部暂存器

IP

ES

SSDSCS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路123456∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队列缓冲器执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位16位8位二、8086内部结构内部暂存器IPES33执行部件1通用寄存器2暂存器3ALU(算术运算逻辑单元)4标志寄存器5控制器执行部件34

35

标志寄存器（FlagRegister）标志寄存器（FlagRegister）36总线接口部件1段寄存器2指令指针3暂存器4地址加法器5总线接口6指令队列总线接口部件37例：movax,[bx]1、取指令2、存入指令队列3、指令操作码---〉控制器4、取内存操作数5、保存结果例：movax,[bx]388088cpu结构

8088结构与8086区别1数据总线：808616位，80888位2指令队列：6字节，4字节3引脚上区别8088cpu结构8088结构398086CPU的引脚信号

8086CPU的引脚信号

40

8086系统的存储结构8086系统的存储结构41

BHE和A0的意义BHE和A0的意义42

M//IO

/RD/WR功能工作方式001读I/O口接口010写I/O口接口011等待接口101读存储器存储器110写存储器存储器101010无定义中断响应存储器M//IO、/RD、/WR的关系M//IO/RD/WR功能工作方式001读I43

44

指令队列状态线QS1、QS0的编码和对应含义QS1QS0指令队列当前情况00无操作（队列中无指令被取走）01从指令队列中取走当前指令的第一个字节10队列为空11从指令队列中取走当前指令的后续字节指令队列状态线QS1、QS0的编码和对应含义QS1QS045三系统构成1辅助借口芯片三系统构成46PLCK(1/6OSC)CLKX1X2F//CEFICSYNC晶振&&+÷3SYNC÷2SYNCOSC1/3OSC21/3OSC18284的内部结构PLCK(1/6OSC)CLKX1X2F//CEFICSYN47/AEN1RDY1/AEN2RDY2READY&&+DQCLK&DQCLK+DCLK/QRESET1/3OSC11/3OSC2/RES/ASYNC1/3OSC2/AEN1RDY1/AEN2RDY2READY&&+DQ&48数据锁存器8282或74373的内部结构D0I

D0ID0OD7OT=0ALE…….DDCLKCLKQQ数据锁存器8282或74373的内部结构D0ID0ID0O49双向数据收发器8286或74245的内部结构

/DENDR//R

A7B0B7…….A0双向数据收发器8286或74245的内部结构/DENDR508086CPU最小模式下的典型配置8086CPU最小模式下的典型配置51

8086CPU最大工作模式下的典型配置8086CPU最大工作模式下的典型配置52存储器组织1存储器结构2存储器分段3存储地址表示48086存储结构存储器组织538086的时序周期1指令周期2总线周期3时钟周期8086的时序周期54

CPU的写周期的时序

CPU的写周期的时序55

CPU的读周期的时序

CPU的读周期的时序56输入输出周期中断响应周期输入输出周期57CLKHOLDA‖‖‖数据及地址总线HOLD‖浮空HOLD和HOLDACLKHOLDA‖‖‖数据及地址总线HOLD‖浮空HOLD和58最大模式下存储器时序T1T2T3TWT4/S2、/S1、/S0/AMWC、/AIOWCclk/BHEA19-A16S6=S3D15-D0AD15-AD0/MWTC、/IOWCREADY最大模式下存储器时序T1T2T3TWT4/S2、/S1、/S59最大模式总线请求AD0-AD15A15-A0A19-A16/RQ/GT0CLK‖T4T13-39T‖8086悬空8087使用3T8086T1最大模式总线请求AD0-AD15/RQ/GT0CLK‖T4T60第三章：基本I/O接口一、接口1、接口的基本概念2、接口的功能3、接口的组成4、接口处理的信息第三章：基本I/O接口一、接口61接口的功能数据锁存/缓冲数据类型的变换地址译码功能中断功能提供联络信号电平转换功能提供时序控制接口的功能数据锁存/缓冲62二、接口常用芯片介绍二、接口常用芯片介绍63北师大版四年级数学上册464北师大版四年级数学上册465北师大版四年级数学上册466北师大版四年级数学上册46774LS273引脚图74LS273引脚图6874273真值表74273真值表69北师大版四年级数学上册470北师大版四年级数学上册471北师大版四年级数学上册472北师大版四年级数学上册473

三、CPU和外设之间的数据传送方式1、程序传送方式：在计算机的控制下进行的数据传送

无条件传送方式：CPU不必对外设的状态进行查询的传送。条件传送方式：CPU必须先对外设的状态进行查询，根据查询的结果才进行的传送。2、中断方式3、DMA方式4、I/O传送方式三、CPU和外设之间的数据传送方式1、程序传送方式：在计74条件传输方式/RD、/IO41HCPU缓冲器接口的电路缓冲器40H状态信号/RD、/IODB7条件传输方式/RD、/IO41HC缓冲器接口的电路缓冲器40752、中断方式CPU锁存器缓冲器外设电路缓冲器&42H状态信号&/RD、/IO中断屏蔽INTR清零2、中断方式C锁存器缓冲器外设电路缓冲器&42H状态信号&/76四、存储器映象I/O和隔离式I/O1、存储器映象式I/O将存储器和I/O统一看待，统一编址，又称统一编址方法。特点：指令简洁，访问I/O和存储器使用相同的指令，程序设计灵活。I/O口数量配置灵活读写控制逻辑简单I/O口占用存储空间，使存储空间相对减少

四、存储器映象I/O和隔离式I/O1、存储器映象式I/O772、隔离式I/O编址将存储器和I/O分别进行编址。特点：I/O传送使用专用指令，程序清晰，可读性强。I/O口专用指令少，没有存储器映象编程指令丰富，程序设计灵活性差。只能使用累加器进行数据传送，不如映象方式灵活。I/O口数量配置固定读写控制逻辑复杂

2、隔离式I/O编址783、存储器以及I/O接口译码方法1）、门电路译码方法2）、138专用译码器译码方法3）、比较器译码方法4）、通用逻辑阵列GAL译码方法3、存储器以及I/O接口译码方法1）、门电路译码方法7974138功能表74138功能表8074LS85引脚图

74LS85引脚图

8174LS85逻辑图74LS85逻辑图82北师大版四年级数学上册483

74LS30引脚图

84GAL16V8ADDRESSDECODERJULY62002DECODE:PINS12345678910NCA15A14A13A12A11A10A9/IOWGND

:PINS11121314151617181920

NC/Y0

/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6

/Y7VCC/Y1=/A7*A6*A5*A4*A3*/A2*/A1*/A0*/IOR

GAL16V885第四章：中断一、中断的定义以及分类

1、中断的定义：CPU具有响应不可预知事件的能力。第四章：中断一、中断的定义以及分类86

微机系统中的各种中断源微机系统中的各种中断源872、中断的类型◆外部中断（硬中断）：由外部信号引发.可屏蔽中断不可屏蔽中断◆内部中断（陷阱、软中断）：处理器执行中断指令时产生。INTn类型0：除法出错类型1：单步或陷阱类型3：断点类型4：溢出类型5：边界检查2、中断的类型◆外部中断（硬中断）：由外部信号引发.88◆异常：在执行一般指令过程中，因检测到不正常情况而产生。根据引起异常指令的报告形式，对程序连续性的影响分为三类：故障：能被纠正的异常。在一条指令执行前或执行过程中报告。一旦异常处理结束，被中断的指令从新启动。陷阱：在指令执行后产生，异常处理后，继续执行下一条指令。中止：用于报告严重错误，不允许从新启动执行失败的程序。◆异常：在执行一般指令过程中，因检测到不正常情况而产生。89

异常一览表异常一览表90二、中断矢量表和中断类型1、中断矢量表2、CPU中断响应时序3、中断响应的过程二、中断矢量表和中断类型1、中断矢量表91

中断向量指针表中断向量指针表928086CPU中断相应总线周期CLK/INTAT1T4T2T3TWTWT1T2T3ALE中断类型NAD7—AD08086CPU中断相应总线周期CLK/INTAT1T4T293三、中断请求与排序1、中断优先级编码排优电路2、中断优先级链式排队电路三、中断请求与排序1、中断优先级编码排优电路94中断优先级排序优先级中断与异常说明1（最高）硬件复位与机器检测复位RESET,机器检查2任务切换自陷对TSS中断标志位T的设置3外部硬件插入系统管理中断SMI等4对前条指令的自陷断点、调试TF5外部中断NMI,INTR6取下条指令时故障代码断点故障、页面故障等7调试下条指令时故障指令长度超出15B，无效操作等8（最低）执行指令时故障溢出、边界错误、堆栈故障等中断优先级排序优先级中断与异常95中断优先级编码排优电路中断请求INTR或8:3译码器寄存器A0A1A2B0B1B212A>B+优先级无效“1”中断优先级编码排优电路中断请求INTR或8:3寄存器A0A196中断优先级排链式排优队电路请求1（高）请求3（低）请求2中断相应(INTA)AA1A2BB1B2CC1C2输出1输出3输出2中断优先级排链式排优队电路请求1（高）请求3（低）请求2中断97

排队链优先权的控制方法排队链优先权的控制方法98

矢量中断优先权的控制系统矢量中断优先权的控制系统99

一个完整的向量中断过程一个完整的向量中断过程100

软件查询方法流程图软件查询方法流程图101四、中断控制器8259A四、中断控制器8259A102

1、8259A的内部结构及其功能

8259A内部结构逻辑主要由以下三部分组成：（1）控制逻辑（2）中断优先权判优及其屏蔽（3）辅助电路1、8259A的内部结构及其功能 8259A内部结构逻辑103PRPR104

2、8259A的外部引脚特性2、8259A的外部引脚特性105

3、8259A的工作方式

1)．中断优先级管理方式2)．屏蔽中断源的方式3)．结束中断的方式4)．引入中断请求的方式5)．连接系统总线的方式6)．中断查询方式3、8259A的工作方式 1)．中断优先级管理方式1061)、中断优先级管理方式全嵌套方式（默认方式）特殊全嵌套方式优先级自动循环方式优先级特殊循环方式1)、中断优先级管理方式全嵌套方式（默认方式）1072)、屏蔽中断源的方式普通屏蔽方式特殊屏蔽方式2)、屏蔽中断源的方式普通屏蔽方式1083)、结束中断的方式自动结束方式（适用于单片、不嵌套方式）非自动结束方式:（适用于级联系统）一般的中断结束方式（适用于全嵌套）特殊的中断结束方式（适用于非全嵌套方式）3)、结束中断的方式自动结束方式（适用于单片、不嵌套方式）1094)、连接系统总线的方式缓冲方式非缓冲方式4)、连接系统总线的方式缓冲方式110北师大版四年级数学上册4111北师大版四年级数学上册4112北师大版四年级数学上册4113北师大版四年级数学上册4114双向数据收发器8286或74245的内部结构

/DENDR//R

A7B0B7…….A0双向数据收发器8286或74245的内部结构/DENDR1155)、引入中断请求的方式边沿触发方式电平触发方式5)、引入中断请求的方式边沿触发方式1166)、中断查询方式硬件查询方式软件查询方式6)、中断查询方式硬件查询方式1178086CPU中断相应总线周期CLK/INTAT1T4T2T3TWTWT1T2T3ALE中断类型NAD7—AD08086CPU中断相应总线周期CLK/INTAT1T4T2118

1）、ICW1（芯片控制初始化命令字)4、8259A的初始化命令字不用LTIM0：边沿1：电平1）、ICW1（芯片控制初始化命令字)4、8259A的初119

2）、ICW2（设置中断类型码的初始化命令字）引入中断的引脚号（8259A自动填写）D7D6D5D4D3D2D1D0中断类型码的高5位（用户填写）1A02）、ICW2（设置中断类型码的初始化命令字）引入中断的120

3）、ICW3（主片/从片初始化命令字）IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR01A0主片（1：表示接有从片）从片00000ID2ID1ID01A03）、ICW3（主片/从片初始化命令字）IR7IR6121

ID2~ID0对应的从片中断请求引脚号ID21D11D0功能000IR0001IR1010IR2011IR3100IR4101IR5110IR6111IR7ID2~ID0对应的从片中断请求引脚号ID21D11D0122

4）、ICW4（方式控制初始化命令字）000SFNMBUFM/SAEOIuPM1A0标识符SFNM0:工作于一般全嵌套1:工作于特殊全嵌套AEOI0:工作于非自动结束方式。1:工作于自动结束方式。4）、ICW4（方式控制初始化命令字）000123初始化命令设置流程图使用ICW1设置：是否级联？信号触发形式是否使用ICW4?使用ICW2设置中断类型码级联？主片？设置ICW3IR7-IR0对应情况ICW3ID用ICW4?结束特殊全嵌套?缓冲？自动结束？8086/8088系统？NYNYYN初始化命令设置流程图使用ICW1设置：使用ICW2设置中断类124

初始化流程图初始化流程图125举例：

MOVAL,13H;00010011OUT80H,ALMOVAL18H;00011000OUT81H,ALMOVAL,05H;00000101OUT81H,ALXXX标志边沿XSGNLICW4标识码SFNMBUFM/SAEOIuPM举例：MOVAL,13H;0001126

5、操作命令字1）、OCW1（中断屏蔽操作命令字)5、操作命令字127

2)、OCW2(设置优先权循环方式和中断结束方式）

R（优先级循环位）1：循环优先级0：固定优先级SL（选择指定IRi级别位）1：L2-L0有效0：L2-L0无效EOI（中断结束命令位）02)、OCW2(设置优先权循环方式和中断结束方式）128

OCW2的组合控制方式RSLEOI功能001一般EOI结束命令，用于全嵌套011特殊EOI结束命令，用于非全嵌套101一般EOI结束命令，优先级自动循环100优先级自动循环设置000清除优先级自动循环命令111特殊循环的一般EOI结束命令110设置特殊循环的优先级010无效OCW2的组合控制方式RSLEOI129

3）、OCW3OCW3主要有三个方面的功能：控制8259A的中断屏蔽；设置中断查询方式；设置读8259A内部寄存器命令；

0ESMMSMM01PRRRIS0A0标志位3）、OCW30ESMMSMM01P130

COW3的组合控制方式ESMMSMM功能11设置特殊屏蔽方式10清除特殊屏蔽方式00禁止设置01禁止设置COW3的组合控制方式ESMMSMM功能11设置131中断标识码的格式IXXXXW2W1W0中断标识码的格式IXXXXW2132例：软件查询方式的使用

0ESMMSMM01PRRRIS0MOVDX,208HMOVAL,00001100BOUTDX,ALINAL,DXTESTAL,80H;I是否为“1”JZENDANDAL,07H例：软件查询方式的使用0ESMMSMM0133

RR和RIS组合控制逻辑RR和RIS组合控制逻辑134例:IRRISR寄存器的读取MOVDX,208H;读IRRMOVAL,00001010B;OUTDX,ALINAL,DX;MOVDX,208H;读ISRMOVAL,00001011BOUTDX,ALINAL,DX0S1S201PRRRIS例:IRRIS