微型计算机技术及应用(第3版)第8章模数和数模转换-第15章微型机操作系统

第8章模/数和数/模转换本章重点D/A转换的原理，D/A转换的分辨率和精度的含义两类D/A转换芯片的硬件连接和编程计数式A/D转换、双积分式A/D转换和逐次逼近式A/D的原理利用软件实现A/D转换的方法A/D器和系统的连接采样保持电路的功能多路转换开关的功能学时分配本章用4学时，其中：D/A转换2学时

A/D转换2学时

8.1概述 模/数和数/模用途：

控制和测量仪表

8.2数/模(D/A)转换器数/模转换的原理数/模转换器件和有关电路8.2.1数/模转换的原理运算放大器的工作特点和原理T型电阻网络和运算放大器构成的D/A转换器分辨率和精度T型权电阻网络

1.运算放大器的工作特点和原理特点：开环放大倍数非常高输入阻抗非常大输出阻抗很小运算放大器的原理

(a)运算放大器的输入和输出(b)带反馈电阻的运算放大器(c)输入端有4个支路的运算放大器由此可求得带有反馈电阻的运算放大器的放大倍数为

2.由T型电阻网络和运算放大器构成的D/A转换器(a)最简单的D/A转换器(b)阶梯波电压

3.分辨率和精度概念：分辨率=1/(2n-1)绝对转换精度相对转换精度转换速率建立时间线性误差4.T型权电阻网络采用T型电阻网络的D/A转换器

8.2.2数/模转换器件和有关电路不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用1.不带数据输入寄存器的D/A芯片的使用不带数据输入寄存器的D/A转换器的连接

超过8位的D/A转换器的连接

D/A转换器通过两级数据缓冲器和总线相连的示意图

2.带有数据输入寄存器的D/A芯片的使用特点：将D/A芯片可直接和数据总线相连

DAC0832的功能示意图

DAC0832对数据进行锁存的方法：输入寄存器锁存DAC寄存器锁存下图是DAC0832的引脚图信号定义：CS# 片选信号ILE允许锁存信号WR1# 写信号1WR2# 写信号2XFER# 传送控制信号

DI7～DI08位的数据输入端IOUT1

模拟电流输出端

IOUT2

模拟电流输出RFB 反馈电阻引出VREF 参考电压VCC

电源AGND 模拟地DGND 数字地DAC0832的外部连接

地线的连接方法

用软件来实现D/A转换例1，实现一次D/A转换。 MOV BX，1000H ；假设数据放在1000H中 MOV AL，〔BX〕 ；数据送AL中 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端口号 OUT DX,AL

例2，产生一个锯齿电压。 MOV DX，PORTA ；PORTA为D/A端口号 MOV AL，0FFH ；初值为0FFHROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往D/A输出数据 JMP ROTATE8.3模/数(A/D)转换器模/数转换涉及的参数模/数转换的方法和原理模/数转换器和系统连接时要考虑的问题8.3.1模/数转换涉及的参数转换精度转换率分辨率：

8.3.2模/数转换的方法和原理方法：计数法双积分法逐次逼近法1.计数式A/D转换2.双积分式A/D转换(a)电路工作原理 (b)双积分原理

3.逐次逼近式A/D转换4.用软件和D/A转换器来实现A/D转换程序如下：START： XOR AX，AX ；累加器清零 MOV BL，80H ；初值为80H MOV CX，08H ；计数初值为8AGAIN： ADD AL，BL ；计算试探值

MOV BH，AL ；保留试探值OUT PORTA，AL ；PORTA是锁存器地址IN AL，PORTS ；PORTS是输入端口的地址AND AL，01 ；取状态位JZ END1 ；如状态位为0，则保存此位

MOV AL，BL NOT AL ；求反 AND AL，BH ；使试探位为0 MOV BH，AL ；保存试探值END1： ROR BL，1 ；右移，得下一个试探值 MOV AL，BH LOOP AGAIN ；继续进行试探和测试 … ；后续程序段8.3.3模/数转换器和系统连接时要考虑的问题输入模拟电压的连接数据线和系统总线的连接

启动信号的供给

电平启动信号脉冲启动信号

转换结束信号以及转换数据的读取

程序查询方式中断方式CPU等待方式固定的延迟程序方式例1：用带有可控三态门的A/D转换器进行A/D转换，且采用中断方式传输结果。

ADC0804的硬件特性ADC0804和系统总线的连接

例2：用不带可控三态门的A/D转换器实现A/D转换，且分别采用程序查询方式及等待方式来读取转换结果。

AD570的特性AD570和系统总线的连接

下面就是用查询方式读取转换结果的程序段：READAD：MOV AL，92H ；方式字，端口A，B为输入，端口C为输出OUT PORTCT，AL；设方式字MOV AL，01OUT PORTC，AL；使PC0为1，MOV AL，00OUT PORTC，AL ；启动A/D转换W：IN AL，PORTB ；读取状态 RCR AL，01 ；如PB0为1，则再查询 JC W MOV AL，01

OUT PORTC，AL ；撤销启动信号IN AL，PORTA ；读取转换数据

下图s是CPU工作于等待方式的电路图例3：8位以上的A/D转换器和系统的连接。

涉及ADC1210的硬件特性ADC1210和系统总线的连接

查询方式读取A/D转换数据的程序段：START： MOV AL，01 OUT PORTC，AL ；启动A/D转换WAIT1： IN AL，PORTH ；读取转换结束MOV CL，5RCR AH，CL ；右移5次JC WAIT1 ；如为高电平，则继续等待IN AL，PORTH ；转换结束读取高位数据AND AL，0FH ；屏蔽高4位MOV AH，AL ；保存转换结果的高4位IN AL，PORTL ；读取低位数据... ；后续处理8.4采样保持电路两种状态：采样状态保持状态下图为采样保持电路的原理图8.5多路转换模拟开关多个回路切换的方法：用独立的多路转换模拟开关内部带多路转换模拟开关电路的转换器。下图是8路模拟输入、8路模拟输出和系统总线的连接图。上图包含的几个主要环节：A/D转换芯片采样保持电路多路输入、一路输出的模拟开关电路D/A转换一路输入、多路输出的模拟开关电路并行接口8D触发器

第9章键盘技术和LED本章重点键盘的基本工作原理，包括矩阵结构、行扫描法和行反转法识别原理解决抖动和重键的连锁法和巡回法的原理LED显示原理和多位显示原理微型机系统中键盘子系统的工作原理扩展键盘扫描电路的工作原理主机键盘接口的功能和构成09H键盘中断处理程序对各类键的处理16H键盘中断处理程序的功能键盘缓冲区的工作机制教学建议 以键盘基本工作原理为基础，讲清微型机系统中扩展键盘子系统的工作原理 本章用6学时，如果不用LED进行相关实验，则可略去LED部分内容。其中：键盘工作原理和抖动、重键问题的解决3学时

LED原理1学时

微型机键盘子系统2学时

9.1键盘的基本工作原理键盘矩阵键的识别抖动和重键问题的解决9.1.1键盘矩阵最简单的键盘结构

键盘的矩阵式结构

9.1.2键的识别识别闭合键的方法行扫描法行反转法

1.行扫描法的原理基本原理：分行扫描检查是否有键按下若有，确定哪个键被按下行线与列线分别接到两个并行端口的示意图

判断是否有按键WAIT： MOV AL，00H MOV DX，OUTPORT OUT DX，AL ；往所有行线上输出低电 平MOV DX，INPORT IN AL，DX ；读取列值 AND AL，0FFH CMP AL，0FFH ；是否有列线为低电平

JZ WAIT ；否,则循环等待DONE：CALLDELAY ；是,则延迟去抖动 …判断哪一个键被按下的流程行线、列线分别接并行口行线输出，列线输入列线输出读得的值，行线输入2.行反转法的原理行反转法的工作示意图(a)行线输出，列线输入 (b)列线输出，行线输入

行反转法的键盘连接

行反转法的流程

9.1.3抖动和重键问题的解决（1）抖动：用延迟来解决（2）重键：A键先按后放，B键后按先放A键先按先放，B键后按后放A键、B键同时按下，但A键先放重键识别方法连锁法巡回法

连锁法程序流程图

巡回法的流程图

9.2LED数字显示LED的工作原理多位显示问题9.2.1LED的工作原理七段式LED显示部件(a)典型的七段式LED器件(b)共阳极LED(c)共阴极LED共阳级结构：数码显示端低电平有效共阴极结构：数码显示端高电平有效

LED的外部连接电路(共阴极)

数据用LED显示的译码方法：专用芯片译码软件译码

用专用芯片完成段译码的示意(共阳极)

软件译码举例（显示1位数字）DISP： MOV BX，OFFSETDATA MOV AL，［BX］；要显示的数字 MOV BX，OFFSETLEDADD；代码表首址 XLAT ；将数字转换成显示代码 MOV DX，PORT OUTDX，AL；将显示代码送显示， …LEDADD： DB 40H ；0的显示代码 DB 79H ；1的显示代码 DB 24H ；2的显示代码 …

9.2.2多位显示问题的解决硬件：公用的驱动电路软件：扫描方法

多位显示的扫描和驱动电路

8位LED显示的流程图

9.3键盘和LED设计实例设计要求：连接7×8＝56键的键盘连接6个LED设计1个定时装置，显示分和秒按下某些特定键时，实现指定的功能计时器的显示部分

计时器的键盘部分

本系统直接使用的端口地址计数器8253： 控制口地址00D6H 计数器0的地址00D0H 计数器1的地址00D2H 计数器2的地址00D4H中断控制器8259A： ICW1、OCW2、OCW3写入地址00C0H ICW2、ICW3、ICW4、OCW1写入地址00C2H OCW1的读出地址00C2H并行接口8255A： 控制口地址00E6H A端口地址00E0H B端口地址00E2H C端口地址00E4H计时器软件的两个主要部分：显示程序键盘扫描程序设计方案将键盘扫描程序、键命令的识别和处理程序作为主程序将计时程序和显示程序作为中断处理程序

计时器主程序的流程图

计时器中断处理程序的流程图

9.4微型机的键盘子系统两部分：键盘本身主机的键盘接口键盘子系统的示意图

9.4.1扩展键盘和键盘控制器扩展键盘、键盘扫描码和系统扫描码扩展键盘的工作原理扩展键盘的连接信号1.扩展键盘、键盘扫描码和系统扫描码(1)扩展键盘(2)键盘扫描码接通扫描码断开扫描码(3)系统扫描码2.扩展键盘的工作原理16行×8列的键盘扫描电路

3.扩展键盘的连接信号键盘通过五芯插头和主机板上的键盘接口相连键盘和主机串行传输键盘不直接接电源

9.4.2主机的键盘接口电路主机键盘的接口功能：接收键盘的串行扫描码将串行扫描码转为并行扫描码，再转为系统扫描码向CPU发中断请求接收CPU的键盘自检命令或复位命令，并传输到键盘

主机的键盘接口

9.5键盘中断处理程序09H键盘中断处理程序16H键盘中断处理程序

键的分类特殊键第一类ASCII码键第二类ASCII码键不能用ASCII码表示的组合键和功能键特殊命令键1.对特殊键设置标志位09H中断处理程序对特殊键设置如下：D0右Shift键按下为1，否则为0D1左Shift键按下为1，否则为0D2Ctrl键按下为1，否则为0D3Alt键按下为1，否则为0D4ScrollLock键按奇数次为1，否则为0D5NumLock键按奇数次为1，否则为0D6CapsLock键按奇数次为1，否则为0D7Ins键按奇数次为1，否则为02.对第一类ASCII码键（1）第一类键——ASCII码0～127（2）处理方法：将系统扫描码转换为ASCII码低位字节为ASCII码，高位字节为系统扫描码3.对第二类ASCII码键（1）第二类键——对应ASCII码128～255（2）处理方法：直接将数字作为ASCII码低位字节为ASCII码，高位字节为04.对于不能用ASCII码表示的组合键和功能键（1）第三类键——组合键和功能键（2）处理方法：用0作为低位字节，扩展码作为高位字节

5.对于特殊命令键（1）第四类键——特殊命令键

（2）处理方法：不形成代码，而直接完成相应操作9.5.216H键盘中断处理程序16H中断处理程序的功能调用

9.6键盘缓冲区32字节的键盘缓冲区及指针

第10章CRT显示技术本章重点：显示器和光栅扫描原理显示适配器的功能模块，属性控制器的运行机制显示存储器的组织方式10H显示驱动程序的功能高速图形卡连接端口AGP的工作机制

教学建议：以适配器为核心讲清显示系统的工作原理本章用4学时，其中：显示器，光栅扫描，适配器2学时显示存储器，10H驱动程序，AGP2学时

10.1显示子系统

10.1.1显示器和光栅扫描

显示器分为:单色显示器彩色显示器

CRT的组成：阴极栅极加速极阳极和聚集极荧光屏

彩色显示器的原理结构显示器的光栅扫描用光栅扫描在整个显示器屏幕上显示出字符和图形。图显示器的光栅扫描CRT扫描电流(a)水平扫描电流；(b)垂直扫描电流

光栅扫描方法有两种：逐行扫描隔行扫描

10.1.2显示器的性能指标显示器的性能指标：①分辨率②颜色种类③灰度10.2显示适配器

10.2.1显示适配器的性能

显示适配器的性能是：①分辨率

②颜色种类

③显示方式

④显示速度

10.2.2显示适配器的种类适配器根据颜色效果分为：单色显示适配器彩色显示适配器10.2.3彩色显示适配器的功能模块彩色显示适配器的功能：将CPU送来的数字信号进行后续处理产生垂直同步信号和水平同步信号

彩色显示适配器的组成：系统总线接口显示存储器属性控制器D/A转换器CRT控制器时序发生器

显示适配器的原理图

属性控制器内部含：调色板寄存器彩色寄存器模式控制寄存器

属性控制器的原理图

10.3显示系统的字符模式和图形模式显示系统的工作模式：（1）字符模式

特点：只能显示字符显示速度快每个字符用两个字节（2）图形模式

1个字符用2个字节表示

在字符方式下的显示过程：找到该字符的ASCII码和属性代码读取该字符对应的点阵码将点阵码送到CRT10.4显示存储器的组织方式 在字符模式的位平面方式。图字符模式下的位平面组织

（1）图形模式采用像素机制

（2）图形模式存放像素数据的方式：位平面方式线性地址方式10.5显示驱动程序10H中断程序的功能：显示模式设置(00H)对光标位置的设置(02H)和读取(03H)往光标位置写字符(09H)从光标位置读字符(08H)使屏幕往上滚动的设置(06H)使屏幕往下滚动的设置(07H)对像素颜色的设置(0CH)

对用CX和DX指明位置的像素设置一种颜色的例子

AAA:MOVAL,15;AL中为颜色值，可为0～255MOVAH,0CH;设置像素颜色的调用号MOVCX,100;CX中为像素列号

MOVDX,200;DX中为像素行号INT10H;用中断调用设置颜色利用10H中断调用中写像素的功能将一个矩形填上红色的例子

MOVDX,100;取填色矩形右上角像素点的y坐标AAA:MOVCX,200;取填色矩形右上角像素点的x坐标BBB:MOVAL,04;设置红色对应的值04HMOVAH,0CH;设置对应写像素操作的功能码INT10H;在x和y指定位置填指定颜色

DECCX;x坐标左移1个像素点JNZBBB;如未到最左边位置则继续对下一个点操作DECDX;横向填完一行再对下一行操作JNZAAA;如未结束则继续HLT;如填好则结束10.6高速图形卡连接端口AGP特点：采用DIME方式 好处：节省显存

减少主存和显存之间的数据传输

数据线和地址线完全分开

对内存实现流水线式读写

是高速图像卡的专用通道

AGP的优点：提高图像显示速度大大减轻了PCI的负载

第11章打印机的工作原理和接口技术本章重点:打印机的衡量指标针式打印机的工作原理喷墨打印机国工作原理激光打印机的工作原理主机和打印机的连接打印机适配器的工作原理

教学建议：以激光打印机为主要对象讲清打印机工作原理，其他类型打印机工作原理可自学。本章用3学时，其中：打印机原理1学时主机和打印机的连接，打印机适配器2学时

11.1概述打印机技术的发展方向：高速度高质量低噪声彩色化图形化

打印机的种类从和主机的接口方式上分，可分为：并行打印机串行打印机

从打印方式上分，有：打击式打印机非打击式打印机

从打印字符的形式上分，又有：点阵式打印机

非点阵式打印机

广泛使用的打印机：针式打印机喷墨打印机激光打印机

11.2打印机的指标和性能①分辨率

②打印速度

③接收串行数据还是并行数据

④字符打印和图形打印

⑤单向打印和双向打印

11.3针式打印机的工作原理针式打印机通过若干根打印钢针来打出字符

11.4喷墨打印机的工作原理(1)喷墨打印机的基本工作原理： 喷射墨水产生点阵式的打印信息(2)喷墨打印机种类：连续式喷墨打印机随机式喷墨打印机压电随机式热电随机式11.5激光打印机的工作原理激光打印机的组成：激光发生器黑盒计算机控制系统激光打印过程：①使感光鼓表面带电

②对感光鼓进行激光扫描形成映像

③使映像沾上墨粉

④将墨粉映像转印到纸面上

⑤在纸面上定影

激光打印机的工作原理

激光打印机的控制电路框图

11.6主机和打印机的连接打印机和主机的信号连接方式：并行方式串行方式

主机和打印机接口之间的连接实例

往打印机接口输出一个字符的例子PRINT:PUSHBP;保存BP的值MOVBP,SP;BP作为堆栈指针PUSHCX;保存CXMOVCX,0600;循环参数WAIT1:LOOPWAIT1;延迟一段时间POPCX

MOVAL,82;8255A的控制字，A组、B组;均工作于方式0，A端口输出，B;端口输入，C端口输出MOVDX,PORT_CNTLOUTDX，ALMOVAL,80;往C口送80，使选通无效MOVDX,PORTCOUTDX,AL

STAT: MOVDX,PORTB;从B口读状态，PB0接BUSYINAL，DXTESTAL，01JNZSTAT;如打印机“忙”则等待MOVDX,PORTA;不忙，则输出打印字符MOVAX,［BP+04］OUTDX,AL

SUBAL，ALMOVDX，PORTCOUTDX，AL;输出选通信号MOVAL，80;使选通信号无效OUTDX，ALPOPBP ;恢复BPRET0002;返回PRINT程序对应的时序关系

11.6.2主机采用串行接口连接打印机

图主机和串行打印机之间的连接信号

11.7关于打印机适配器

图打印机适配器的框图

微型机系统中适配器和打印机的连接

主机往打印机可以发五种命令，即：数据写入命令数据读出命令控制字写入命令控制字读出命令状态字读出命令

打印机适配器的控制字格式

打印机适配器中状态字的格式

主机往打印机输出字符的两种形式中断方式查询方式17H的中断处理程序的功能：打印AL中的字符（AH＝0）对打印机初始化（AH＝1）读取打印机状态字（AH＝2）INT17H返回的状态信息第12章软盘、硬盘和光盘子系统

本章重点软盘子系统中控制器和驱动器的连接，控制器和主机之间的连接13H驱动程序扇区子程序和写扇区子程序的流程硬盘系统的特点硬盘驱动器和控制器的工作原理硬盘驱动程序和硬盘驱动程序的关系光盘的读写原理教学建议 讲清软盘、硬盘、光盘的读写原理，着重和主机的连接信号以及驱动程序的功能本章用4学时，其中：软盘子系统和13H驱动程序2学时

硬盘和光盘子系统2学时

磁盘子系统的技术指标存储容量存储密度存取时间数据传输率

12.1软盘子系统软盘子系统软盘驱动器软盘控制器驱动程序

12.1.1软盘驱动器构成：（1）磁盘读写机构盘片定位/驱动机构磁头定位/驱动机构索引信号检测机构

（2）主轴电机（3）步进电机控制电路读写电路写电路读电路抹除电路

软盘的外形结构

12.1.2软盘控制器软盘控制器的功能软盘控制器和驱动器的连接软盘控制器和主机之间的连接

1.软盘控制器的功能对主机命令的转换和传送数据的串/并双向转换驱动器的状态检测和传送2.软盘控制器和驱动器的连接软盘子系统的原理图

控制器送往驱动器的主要信号驱动器选择信号主轴电机允许信号磁头选择信号步进方向信号磁头步进信号写允许信号写入数据 控制器接收驱动器的信号：读出数据写保护信号 索引脉冲信号零磁道信号 3.软盘控制器和主机之间的连接数据地址信号DMA信号和中断信号读写控制信号12.1.3软盘驱动程序13H软盘驱动程序读扇区子程序的流程写扇区子程序的流程

1.13H软盘驱动程序功能：提供软盘驱动功能

13H中和软盘操作有关的功能

2.读扇区子程序的流程DMA方式设置调用准备读扇区子程序向软驱发读盘命令和参数开始DMA传输取参数返回3.写扇区子程序的流程DMA方式的设置写扇区

向软驱发写盘命令和参数DMA传输取参数返回12.2硬盘子系统硬盘驱动器硬盘控制器硬盘驱动程序硬盘安全性和数据保护技术12.2.1硬盘驱动器构成：（1）盘片组和主轴电机

（2）磁头定位机构

定位驱动电机磁头载车

（3）控制电路（4）读写电路

读写开关数据信号放大电路

硬盘盘片组与磁头驱动装置示意图

硬盘驱动器的原理图

12.2.2硬盘控制器功能：接收命令并解释反馈执行命令的结果将并行数据转换为串行数据将串行数据转换为并行数据对写入数据进行预处理定义驱动器的参数提供状态硬盘控制器的原理图

专用控制器的功能：数据处理发送命令、接收状态12.2.3硬盘驱动程序硬盘驱动程序13H的流程：判断驱动器判断功能号建立命令块命令的发送和执行12.2.4 硬盘安全性和数据保护技术S.M.A.R.T技术DL技术SPS技术DPS技术ECC技术DFT技术12.3光盘子系统光盘的特点和类型光盘读写原理

12.3.1光盘的特点和类型特点：容量大速度快不易损坏性能价格比高类型：只读光盘可只写一次的光盘可擦式光盘12.3.2光盘读写原理光盘系统的工作原理图

第13章总线本章重点总线的分类和性能指标ISA总线和EISA总线的主要信号PCI总线的特点和主要信号的含义微型机系统的层次化局部总线结构外部总线IDE的主要信号SCSI总线和ATA总线的比较RS－232－C总线的电平标准和信号USB总线的概况MULTIBUS总线的信号分类MULTIBUS总线的仲裁方式教学建议 以局部总线为基础，再概述外部总线，MULTIBUS部分可以自学，MULTIBUS总线对于从事高层次系统设计的研究人员十分重要。本章用5学时，其中：局部总线3学时

外部总线2学时MULTIBUS总线自学总线结构带来的优点：支持模块化设计开放性和通用性灵活性好13.1总线的分类和性能指标分类：内部总线局部总线系统总线外部总线性能：总线宽度总线频率传输率13.2PC机的局部总线局部总线ISA局部总线MCA局部总线EISA局部总线VESA局部总线PCI13.2.1局部总线ISA构成：主槽：62脚（在14章有对其信号的详细说明）附加槽：36脚数据线（8条）地址线（4+3条）控制线13.2.2局部总线MCA（1）分类：16位MCA32位MCA（2）优点：大大提高系统性能自动检测适配器对地址线分布精心设计（2）缺点：和ISA总线不兼容13.2.3局部总线EISAEISA的新增信号：LA31～LA24、LA16～LA2 地址线BE3#～BE0# 字节允许D31～D16 高16位数据线CMD# 结束信号START# 起始信号MREQn# 总线主控请求MACKn# 总线主控确认MSBURST# 主设备突发传输SLBURST# 从设备突发传输M/IO# 存储器/外设选择W/R# 读写信号LOCK# 总线锁定EX32#和EX16# 总线标准信号EXRDY 准备好信号13.2.4 局部总线VESA（1）特点：数据宽度为32位，可扩展为64位，频率为33MHz，传输率可达132MB/s允许适配器直接连CPU总线支持回写式Cache

（2）缺点：没有设置缓冲器只能连接3个扩展卡13.2.5局部总线PCIPCI总线的特点PCI总线的信号1.PCI总线的特点高传输率高效率即插即用独立于CPU负载能力强、易于扩展兼容各类总线2.PCI总线的信号（1）地址和数据信号AD31～AD0

地址/数据C/BE3#～C/BE0# 总线命令/字节允许PAR

奇偶校验（2）接口控制信号FRAME# 帧数据总线周期信号TRDY# 从设备准备好信号IRDY# 主设备准备好信号

STOP# 停止信号DEVSEL# 设备选择信号IDSEL# 初始化设备选择信号（3)出错指示信号PERR# 奇偶校验出错SERR# 系统出错

(4)总线仲裁信号REQ# 总线请求GNT# 总线请求允许(5)系统信号CLK 时钟RST# 复位

(6)64位扩充信号AD63～AD32

地址/数据扩充C/BE7#～C/BE4# 高32位命令和字节允许扩充PAR64

奇偶校验REQ64# 64位传输请求ACK64# 64位传输应答(7)Cache信号SBO# 测试Cache后返回信号SDONE# Cache测试完成

(8)测试信号TCK 对时钟信号进行测试TDI 对输入数据作测试TDO 对输出数据作测试TMS 对模式选择作测试TRST# 对RESET作测试

(9)总线锁定信号LOCK# 总线锁定信号

(10)中断信号INTA、INTB#、INTC#、INTD# 中断请求信号

13.3微型机系统中的层次化局部总线微型机系统中多层次的局部总线

13.4外部总线(1)分类并行通信总线串行通信总线(2)用途：连接外设13.4.1外部总线IDE和EIDE(1)IDE总线的主要信号D15～D0 16位数据线CS1#～CS0# 选通IOR#，IOW# 读写DRQ和DACK# DMA请求和应答RST 复位信号IOCS16# 16位传输选通IORDY I/O设备准备好IRQ 中断请求EIDE总线特点：兼容IDE信息量大传输率高13.4.2外部总线SCSISCSI的概况SCSI中的创新技术SCSI和ATA的比较1.SCSI的概况（1）连接方式单极双极（2）信号组织机制异步方式同步方式2.SCSI中的创新技术双沿触发DT技术自适应机制快速仲裁机制封包传输技术3.SCSI和ATA的比较（1）设计目标SCSI目标是高性能ATA目标是低成本（2）软件SCSI需要驱动支持ATA不需要（3）CPU占用率SCSI低ATA高13.4.3外部总线RS-232-CRS-232-C标准：信号电平标准控制信号的定义

TTL和RS-232-C之间的电平转换

13.4.4通用串行总线USB串行接口连接简单适用于中速、低速的串行外设需软硬件支持13.5系统总线MULTIBUS特点：独立于CPU灵活性强可靠性和抗干扰性好13.5.1MULTIBUS的信号（1）地址线和相应的控制线20根地址线：ADR13#~ADR0#RAM禁止信号INH1#ROM禁止信号INH2#（2）数据线和相应的联络线双向数据线：DATF#～DAT0#存储器读信号：MRDC#存储器写信号：MWTC#I/O读信号：IORC#I/O写信号：IOWC#

数据传输控制的信号：XACK#数据高位字节允许信号：BHEN#（3）中断控制信号

中断请求线：INT7#～INT0#中断允许线：INTA#（4）总线裁决控制信号

总线时钟信号：BCLK#总线优先权输入信号：BPRN#

总线优先权输出信号： BPRO#总线忙信号： BUSY#总线请求信号： BREQ#公共的总线请求信号 CBRQ#

（5）其他信号地线＋5V、－5V、＋12V、－12V电源线恒定时钟线： CCLK#13.5.2MULTIBUS的总线操作MULTIBUS的读操作和写操作MULTIBUS的字节交换总线仲裁1.MULTIBUS的读操作和写操作读操作时序图

写操作时序图

2.MULTIBUS的字节交换字节交换的数据传输路径（┄┄表示字节交换路径）MULTIBUS字节交换器的具体电路

3.总线仲裁串行的总线仲裁方式

总线仲裁器的基本电路

并行的总线优先权仲裁

并行的总线优先权仲裁时序和总线控制权交换时序(a)优先权仲裁时序(b)控制权交换时序

第14章主机系统的结构和工作原理本章重点16位微机的系统结构，包括系统板、CPU子系统、接口部件子系统、ROM和RAM子系统Pentium的系统主机板的结构教学建议 以IBMPC系统为基础，讲清各个子系统的原理，讲述Pentium主机板时以总线槽和控制芯片组为重点。本章用6学时，其中：IBMPC系统5学时Pentium系统1学时

14.116位微机的系统结构16位微机系统板概述CPU子系统接口部件子系统IBMPC/XT的62芯总线和外部设备的连接ROM子系统和RAM子系统14.1.116位微机系统板概述IBMPC/XT系统板上的电路主要功能块：CPU子系统接口部件子系统总线ROM子系统RAM子系统

IBMPC/XT系统中的接口部件DMA控制器8237A-5计数器/定时器8253-5中断控制器8259A并行接口8255AIBMPC/XT系统板部件框图

14.1.2CPU子系统总线控制器82888088、8284A和8288的协调工作等待逻辑电路

1.总线控制器82888288原理框图

2.8088、8284A和8288的协调工作3.等待逻辑电路READY信号的建立

14.1.3接口部件子系统片选信号的产生DMA控制逻辑中断控制逻辑计数器/定时器的连接和使用并行接口的连接和使用键盘接口和扬声器接口1.片选信号的产生2.以8237A-5为中心的DMA控制逻辑DMA控制逻辑

3.以8259A为中心的中断控制逻辑IBMPC/XT的中断控制逻辑

4.计数器/定时器8253-5在系统中的连接和使用三个内部寄存器的使用：计数器0——提供时间基准计数器1——动态RAM刷新定时计数器2——送到扬声器8253-5在IBMPC/XT中的连接

5.并行接口8255A-5在系统中的连接和使用6.IBMPC/XT的键盘接口和扬声器接口IBMPC/XT的键盘接口

扬声器接口电路

14.1.4IBMPC/XT的62芯总线和外部设备的连接（1）数据线D7～D0

双向数据线（2）地址线A19～A0

地址总线

（3）控制线ALE 地址锁存允许输出信号IRQ2～IRQ7

中断请求输入信号IOR# I/O读命令输出IOW# I/O写命令输出MEMR# 存储器读命令MEMW# 存储器写命令DRQ1～DRQ3 8237A-5的通道1～通道3的 DMA请求输入信号DACK0#～DACK3# DMA通道0～通道3的响应信 号AEN 地址允许信号T/C 计数结束信号输出RESETDRV 系统总清信号（4）状态线I/OCHCK# I/O通道奇偶校验信号I/OCHRDY I/O通道准备好信号（5）辅助线和电源线OSC 晶体振荡信号CLOCK 系统时钟信号CARDSLCTD# 插件板选中信号

14.1.5ROM子系统和RAM子系统IBMPC/XT的内存分配ROM子系统RAM子系统1.IBMPC/XT的内存分配（1）低地址区(0000～9FFFFH)为RAM区：中断向量DOS数据驱动程序用户程序（2）A0000H～BFFFFH作为显示存储区（3）C0000H～EFFFFH为ROM区：ROMBASIC解释程序系统ROMBIOS

2.ROM子系统系统板上ROM的连接

3.RAM子系统（1）RAM的刷新（2）U56产生译码信号的条件：XMEMR#为低电平，或XMEMW#为低电平8237A-5的通道0未执行DMA操作

U44的Q0端输出高电平

行地址选通信号和列地址选通信号的产生

IBMPC/XT的RAM结构图

14.2Pentium系统及其主机板Pentium的主机系统Pentium主机板的结构14.2.1Pentium的主机系统Pentium微机系统的基本配置主机板彩色显示器102键或104键键盘256～512MB的内存40～80GB的硬盘光盘驱动器3.5英寸软盘驱动器鼠标外设：网卡图像卡和摄像机声卡和音响设备扫描仪

14.2.2Pentium主机板的结构CPU插座二级Cache插座内存插槽总线扩展槽PCI和ISA外设插槽EIDE键盘插口和鼠标插口控制芯片组Pentium系统ATX结构的主机板结构

第15章微型机操作系统

本章重点操作系统三个层次上的界面功能MS－DOS的层次化模块结构以及三个模块的主要功能内部命令和外部命令的识别和执行MS－DOS的文件、目录项和FCBMS－DOS的文件分配表机制

本章重点MS－DOS的软件中断和系统功能调用MS－DOS的文件读写方式Windows的特点和设计思想Windows的体系结构Windows的四种用户界面Windows的主要应用软件及其功能

教学建议以MS－DOS为基础，讲解型机操作系统的结构、命令处理方法、文件管理和程序员界面即系统功能调用，并且讲清Windows的体系结构和界面本章用5时，其中：MS－DOS4学时Windows1学时

操作系统功能 管理计算机硬件资源和软件资源硬件资源 主机、磁盘、显示器、键盘、打印机软件资源 指系统软件、大量的应用程序以及设备驱动程序

衡量操作系统的功能：用户数作业数

操作系统三个层次上的界面功能(1)用户界面(2)和应用程序的界面（程序员界面）(3)和设备驱动程序的界面15.1微型机操作系统MS-DOS

15.1.1MS-DOS的层次化结构和引导过程

1.MS-DOS的层次化模块结构（1）基本输入输出模块BIOSROMBIOSIBMBIO.COM（2）磁盘管理模块（3）命令处理模块MS-DOS中三个主要模块之间的关系三个主要模块可以进行单向调用用户和操作系统的关系：从键盘打入磁盘命令通过用户程序的执行1.基本输入输出模块（1）ROMBIOS部分：系统测试程序内部中断处理及中断向量装配程序初始化引导程序

(2)IBMBIO.COM部分：输入输出驱动程序

I/O驱动程序对应的中断类型类型0除数为0的中断类型1单步中断类型2非屏蔽中断类型3断点中断类型4溢出中断类型5打印屏幕中断类型8时钟中断

类型10H显示器输入输出类型11H设备测定类型12H内存容量测定类型13H磁盘输入输出驱动类型14HRS-232-C驱动类型15H盒式磁带机驱动

类型16H键盘驱动类型17H打印机驱动类型18HROMBASIC解释程序类型19H系统初始引导程序类型1AH日历驱动和显示类型1BHCTRL-Break键处理程序2.磁盘管理模块(1)组成：系统进一步设置系统功能调用(2)功能调用包含的功能：I/O管理目录管理文件管理3.命令处理模块（1）识别、接收和处理命令（2）两个部分：常驻部分暂存部分引导过程ＭＳ—ＤＯＳ的两种启动：冷启动热启动

图冷启动流程图

图系统启动后的内存分布

15.1.2命令的识别和执行1.命令分类内部命令外部命令2命令的识别和执行检索内部命令表如有，则是内部命令如没有，则作为外部命令15.1.3MS-DOS的文件系统1文件和文件名文件的概念文件名字的构成：文件名扩展名对扩展名的一些约定COM 系统命令文件 PAS PASCAL语言文件EXE 可执行文件 C C语言文件ASM 汇编语言源文件 BAS BASIC语言文件FOR FORTRAN语言文件

OBJ 目标程序COL COBOL语言文件 SYS 系统配置文件BAT 批处理文件 LIB 库文件BAK 备份文件 LST 可打印列表文件2目录项(1)磁盘文件目录的概念文件名有关参数

(2)树型目录结构

根目录子目录树形目录的例子

目录项的结构

3程序段前缀

图程序段前缀的格式

4文件控制块（FCB）FCB的功能：用户程序和操作系统之间文件信息缓冲区文件读写过程中的指针FCB的格式文件控制块FCB的格式

5文件分配表（FAT）功能：为文件分配磁盘空间

特点：不是一次性预先分配对一个文件分配的族不连续结构

图文件分配表

文件分配表的好处（1）可以用链式结构（2）文件长度仅受磁盘容量的限制15.1.4MS-DOS的软件中断和系统功能调用（1）用户接口：键盘命令软件中断和系统功能调用（2）软件中断中，用得最多的是：设置屏幕中断（10H）系统功能调用（21H）1设置屏幕中断10H

10H软件中断的例子；利用滚行功能清除屏幕CLEAR:MOVAH,6;滚行功能号MOVAL,0;空白屏幕的代码MOVCH,0;左上角的行号MOVCL,0;左上角的列号MOVDH,24;右下角的行号MOVDL,79;右下角的列号MOVBH,7;空白行属性

INT10H;清除屏幕;使光标定位在窗口的左下角POS_CURSE:MOVAH,2;光标定位功能号MOVDH,16;行号MOVDL,30;列号MOVBH,0;当前页号INT10H;光标定位在16行、30列

;读取键盘输入字符MOVCX,14H;列计数值为20GAT_CHAR:MOVAH,1;键盘输入的功能调用INT21H;输入1个字符CMPAL,3;输入字符是否为CTRL-CJZEXT;如为CTRL-C，则退出LOOP GET_CHAR;取下1个字符

;滚行并开窗口SCROLL:MOVAH,6;滚行功能调用MOVAL,1;行数MOVCH,8;左上角行号MOVCL,30;左上角列号MOVDH,16;右下角行号

MOVDL,50;右下角列号MOVBH,7;属性码为7表示普通行INT10H;窗口向上滚动JMPPOS_CURSE;光标复位EXT:INT20H;返回控制台2系统功能调用21H(1)功能:设备管理目录管理文件管理(2)调用格式:

AH——功能调用号指定寄存器——入口参数

INT21H出口参数

(1)设备管理输出字符串的功能调用(09H)输入键盘字符的功能调用(0AH)

异步通信的输入功能调用(03H)异步通信的输出功能调用(04H)

(2)目录管理两点说明：更改文件名字的功能调用（56H）显示和修改文件属性的功能调用（43H）

把文件ABC.EXE改为隐含文件的例子FILE1DB’ABC.EXE’CNAME:MOVAX,4301H;43H为功能调用号，01表示修改属性MOVBX,OFFSETFILE1MOVDX,BX;DX指向文件名首址MOVCX,02;隐含属性INT21H ;修改属性(3)文件管理两组文件管理功能:由24H以下的功能调用号提供由3CH以上的功能调用号提供15.1.5文件的读写1文件存取的方式和涉及的概念

四种文件存取方式：顺序存取方式随机存取方式随机分块存取方式文件代号法存取方式文件存取时涉及的一些重要概念（1）文件控制块FCB

（2）磁盘缓冲区

（3）读写文件前，须打开文件

（4）关闭文件

1顺序存取方式(1)顺序读文件

读取文件并显示的例子：DATASEGMENT；数据段ORG7CHRECNODB?；当前记录ORG80HDTADB80HDUP(?)；磁盘缓冲区，从80H到FFH，共80H字节DATAENDS

PROGSEGMENT；代码段ASSUMECS：PROG，DS：DATA；在堆栈中设置程序返回地址START：PUSHDS ；保留段地址SUBAX，AXPUSHAX；保留偏移量MOVDX，005CH；DX指向FCB首址

MOVAH，0FH ；打开文件的功能调用INT21H ；打开文件MOVBX，OFFSETRECNOMOV[BX]，0 ；相对记录号清0；读记录READREC：MOVDX，005CH；DX指向FCB首址MOVAH，14H ；读一个记录的功能调用INT21H ；读一个记录

；显示所读取的内容MOVCX，080H；CX中为显示字节数MOVBX，0PRINT：MOVDL，〔BX+0080H〕；取字符送DLCMPDL，1AH ；判断是否为结束符JEEXIT ；如为结束符，则退出MOVAH，02H ；输出字符的功能调用

INT21H ；显示字符INCBXLOOPPRINT ；取下一个字符显示JMPREADREC ；处理下一个记录EXIT：RETPROGENDPENDSTART

(2)顺序写文件先填好相应的FCB必须用建立文件功能调用

2随机存取方式可对任何一个记录独立存取

用随机记录号指出记录

随机记录号不会自动加1

随机读文件的例子DATASEGMENT ；数据段ORG7DHRANDLDW? ；所读随机记录号低位RANDHDW? ；所读随机记录号高位ORG80HDTADB80DUP(?)；磁盘数据缓冲区DATAENDS

CODESEGMENTASSUMECS∶CODE，DS：DATA；设置返回地址START：PUSHDSXORAX，AXPUSHAX；打开磁盘文件MOVDX，005CH ；DX指向FCB首址

MOVAX，0FH ；打开文件的功能调用INT21H ；打开文件；从键盘上读取随机记录号并填写到FCBMOVAH，01H ；键盘字符输入功能调用INT21H ；输入字符SUBAL，30H ；ASCII码转换为二进制CBW ；将字节转换为字MOVBX，OFFSETRANDL

MOVWORDPTR[BX],AX；将随机记录号填入FCBMOVBX，OFFSETRANDHMOVWORDPTR[BX],0；随机记录号高位为0；读随机记录MOVDX，005CH ；DX指向FCB首址MOVAH，21H；读随机记录功能调用INT21H

；显示读出的内容MOVCX，80H ；字符数MOVBX，0 ；BX为显示指针PRINT：MOVDL,[BX+80H]；取字符CMPDL，1AH ；是否为结束符JEEXIT ；如为结束符，则转EXITMOVAH，02H ；显示字符功能调用

INT21H ；显示INCBX ；指向下一个字符LOOPPRINT；取下一个字符显示EXIT：RETCODEENDSENDSTART3随机分块存取方式优点：一次可读或写多个记录缺点：所用磁盘缓冲区比较大随机分块方式读取文件的例子DATASEGMENTORG6AHRS_FIELDDW? ；记录大小ORA7DHR1DW? ；随机记录号低位R2DW? ；随机记录号高位

ORG 80HDTADB4000HDUP(?) ；磁盘缓冲区MESS1DB′NOSUCHFILENAME$′MESS2DB′BADREAD$′DATAENDS

CODESEGMENTASSUMECS∶CODE，DS：DATA；在堆栈中设置返回地址START：PUSHDSXORAX，AXPUSHAX；设置记录大小MOVBX，OFFSETRS_FIELDMOVWORDPTR〔BX〕,0080H；设记录大小

；测定文件大小MOVDX，005CH ；DX指向FCB首址MOVAH，23H ；测定文件大小功能调用INT21H ；测文件大小INCAL ；AL中为FF吗JZNOFILE ；如AL=FF，说明未找到文件MOVBX，OFFSETR1；记录数送CXMOVCX，〔BX〕

；打开文件MOVDX，005CH ；DX指向FCB首址MOVAH，0FH ；打开文件功能调用INT21H ；打开文件；随机记录号清0MOVWORDPTR[007D],0；随机记录号低位清0MOVWORDPTR[007F],0；随机记录号高位清0

；读文件，CX中；已存放好记录数MOVDX，005CH ；DX指向FCB首址MOVAH，27H ；随机分块读功能调用INT21HORAL，AL ；读文件操作是否正确JNZBAD_READ ；如AL中不为0，则出错

；显示所读记录MOVAX，0080H；一个记录的字节数MULCX ；CX中为记录数，MOVCX，AX；CX中为文件总字节数MOVBX，0 ；BX为显示指针PRINT：MOV DL,[BX+80H]；取字符CMPDL，1AH ；为文件结束符吗

JEEXIT ；如为结束符，则转EXITMOVAH，02H；显示字符的功能调用INT21H ；显示字符INCBX ；指向下一个字符LOOPPRINT ；继续显示下一个字符EXIT：RET

NOFILE：MOVDX，OFFSETMESS1 ；信息MESS1首址JMPPRINT_MESSBAD_READ：MOVDX，OFFSETMESS2 ；信息MESS2首址PRINT_MESS：MOVAX，DATA

MOVDS，AX ；DS指向数据段MOVAH，09H ；显示信息功能调用INT21HRETCODEENDSENDSTART4文件代号法存取方式文件代号法存取方式的特点：①不用FCB②不用记录③文件代号和文件相对应

用代号法写文件的例子DATASEGMENTNAMBUFFDB50 ；路径名缓冲区的长度DB? ；实际字符数DB50DUP(?)；路径名缓冲区DATBUFFDB80 ；文本缓冲区的长度DB?；实际输入字符数DB80DUP(?)；文本缓冲区

HANDLEDW? ；文件代号存储单元INTRO1DB0DH,0AH,′EnterPathname:′INTRO2DB0DH,0AH,′EnterText:′，0DH，0AH，′′EMESSDB′Error.′CRLFDB0DH,0AH,′′；回车换行DATAENDS

WRITESEGMENTASSUMECS：WRITE，DS：DATA；设置返回地址START：PUSHDS；保存DSSUBAX，AXPUSHAX ；保存AXMOVAX，DATAMOVDS，AX

；读取文件路径名且打开文件MOVDX，OFFSE