微机接口技术复习资料

1、第1章 微型计算机基础概论1、 微型计算机系统 1、微型计算机的发展（1）1946年第一台计算机问世，经历电子计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成、超大规模集成电路计算机5代 2、微型计算机的工作过程（1）冯诺依曼计算机：存储程序，由控制器、运算器、存储器、输入输出设备组成（2）工作过程：每一条指令都包含取指令、执行指令两个基本过程 3、微机系统的组成（1） 硬件系统 1）微处理器（中央处理器/cpu） 2）运算器 3）控制器 4）寄存器组 5）存储器 6）输入输出接口设备 7）总线 4、软件系统 （1）分类：系统软件、应用软件2、 计算机的数制和编码 1、特殊的数制转换：（1）

2、十进制转换为二进制： 1）整数：除2取余，至商为0，从低到高排列 2）小数：乘2取整，达到精度，从高到低排列（2） 十进制转换为十六进制 1）整数：除16取余 2）小数：乘16取整2、 计算机中的二进制数表示 （1）定点小数：小数点准确固定在数据某个位置上，最高位表示符号，后面是小数数值部分 （2）纯小数：没有符号位，表示同上 （3）整数：小数点在最低位右边，可设置符号位 （4）浮点小数：小数点位置可以左右移动，设置有阶码符号位，尾数符号位，固定阶码位数、尾数位数，尾数部分规格化用纯小数表示，可通过修改阶码移动小数点位置规格化。浮点数表数范围：阶码决定，浮点数精度：尾数决定3、 二进制编码（1

3、） BCD码：4位2进制数表示十进制的0-9十个数,如8421BCD码表示十进制数93.31，该编码逢十进一，最大只能表示数字9（2） BCD码二进制数：先转为十进制数，再转换（3） BCD码的存储方式：字节方式存储，压缩BCD码用一个字节（8位）存两个BCD码十进制数，非压缩BCD码用一个字节（8位）存放一个4位的十进制数，如： （压缩BCD码） （非压缩BCD码） 4、字符编码：ASCII码（1） 奇检验：8位二进制数1的个数为奇数（2） 偶检验：8位二进制数1的个数为偶数3、 无符号二进制数的算术运算和逻辑运算 1、二进制数的算术运算：1）加法运算：逢二加一，有溢出2）减法运算：有借位3

4、）乘法运算：乘1照写，乘0为0，算术左移4）除法运算：算术右移2、表数范围：0-1（n位）4、 有符号数二进制数的表示及运算 1、有符号数的表示方法：原码、反码、补码 2、十进制数与补码转换： （1）正数：原码 （2）负数：按位取反加1 3、补码运算： （1）加法： （2）减法： 4、表数范围（8位、16位）：8位： （1）原码：1111 1111B - 0111 1111B（-127 - +127） （2）反码：1000 0000B - 0111 1111B（-127 - +127） （3）补码：1000 0000B - 0111 1111B（-128 - +127）16位：（1） 原码：F

5、FFFH - 7FFFH（-32767 - +32767）（2） 反码：8000H - 7FFFH（-32767 - +32767）（3） 补码：8000H - 7FFFH（-32768 - +32767） 5、溢出判断：次高位向最高位有进位（借位），最高位向上无进位（借位），超出表数范围但无进位，溢出；次高位向最高位无进位（借位），最高位向上有进位（借位），溢出 第2章 微处理器与总线1、 微处理器概述 1、运算器 （1）组成：算术逻辑单元ALU、通用或专用寄存器组、内部总线 （2）类型：单总线、双总线、三总线运算器 2、控制器： （1）基本功能：指令控制、时序控制、操作控制 （2）组成：程

6、序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、时序控制部件、微操作控制部件（核心）二、8088/8086微处理器 1、数据总线宽度：8088有8位，8086有16位，两者指令系统完全相同，都有40根外部引线 2、8088/8086 CPU的特点 （1）指令流水线 （2）内存分段管理 （3）支持多处理器系统 3、8088 CPU的外部引脚及其功能（page40） 4、8088/8086 CPU的功能结构 （1）内部结构：1） 执行单元EU：执行指令、分析指令、暂存中间结果、保留结果1 - 算术逻辑运算单元2 - 通用寄存器组3 - 标志寄存器4 - 数据暂存器2）总线接口单元BIU：负责CPU与

7、存储器、I/O接口之间信息传送1 - 地址加法器2 - 段寄存器3 - IP寄存器4 - 指令队列缓冲寄存器5 - 总线控制逻辑 5、8088/8086 CPU的内部寄存器 （1）寄存器分类：14个16位寄存器 1）通用寄存器：AX（累加器）、BX（基址寄存器）、CX（计数寄存器）、DX（数据寄存器） 2）地址指针寄存器：SP（堆栈指针寄存器）、BP（基址指针寄存器）3）段寄存器：CS（代码段寄存器）、SS（堆栈段寄存器）、DS（数据段寄存器）、ES（附加段寄存器）4）控制寄存器：IP（指令指针寄存器）、FLAGS（标志寄存器） 6、8088/8086 CPU的存储器组织 （1）物理地址与逻辑

8、地址：20条地址线，可寻址内存220 = 1MB 1）物理地址：任何一个内存单元都有20位 2）逻辑地址：段基地址和段内偏移地址 物理地址 = 段基址 16 + 段内偏移（段基地址右移一位） 3A00H : 0083H 3A083H （2）段寄存器的使用（page47） 7、8088/8086 CPU的工作时序 （1）8080总线周期不管读写，至少4个时钟周期三、80386微处理器 1、80386微处理器的主要特性： （1）全32位结构 （2）32位外部总线接口，最大传输率32MB/S （3）片内集成存储器管理部件MMU，支持虚拟存储和特权保护 （4）3种工作方式：实地址方式、保护方式、虚拟8

9、086方式 2、80386的内部结构 （1）组成：1） 总线接口部件（BIU）2） 中央处理部件（CPU）：包括指令预取单元（IPU）、指令译码单元（IDU）、执行单元（EU）3） 存储管理部件（MMU）：分段部件、分页机构 3、80386的主要引脚信号（page53） 4、80386的内部寄存器 （1）通用寄存器 （2）指令指针和标志寄存器 （3）段寄存器 （4）控制寄存器 （5）系统地址寄存器 （6）调试寄存器 （7）测试寄存器 5、80386的工作模式 （1）实地址模式 （2）保护虚地址模式4、 总线 1、概述： （1）总线的概念：一组信号的集合，是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控

10、制信息的公共通路 （2）总线的分类：1 - 按传送信息类型划分：数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB）2 - 按总线的层次结构划分：前端总线、系统总线、外设总线 （3）总线结构：1 - 单总线结构2 - 多总线结构 （4）总线操作：1 - 工作方式：主控方式、从属方式2 - 总线周期步骤：总线请求、总线仲裁、寻址、传送数据、传送结束 （5）总线主要性能指标：1 - 总线带宽2 - 总线位宽3 -总线工作频率（6） 总线的基本功能： 1 - 总线数据传送：同步定时、异步定时、半同步定时方式 2 - 总线仲裁控制：链式查询、计数器查询方式、独立请求方式 3 - 出错处理 4 - 总线

11、驱动（7） 常用系统总线和外设总线标准 1）常用系统总线标准：ISA、MCA、PCI、MCA、EISA、AGP、PCI-E 2）外设总线：USB、IEEE 1394（FireWire）（8）8086系统总线（page87）第3章 8086/8088指令系统1、 概述 1、指令分类： （1）数据传送类 （2）算术运算类 （3）逻辑运算和移位类 （4）串操作类 （5）控制转移类 （6）处理器控制类 2、指令的基本组成： （1）零操作数指令 （2）单操作数指令 （3）双操作数指令 3、指令的操作数类型： （1）立即操作数 （2）寄存器操作数 （3）存储器操作数 4、CISC和RISC指令系统 （1）

12、复杂指令系统计算机CISC1）优点：编译后生成的指令程序较小、执行较快、节省硬件资源、存取指令次数少、占用内存较少2）缺点：难以使用、控制逻辑不规整、工艺困难、执行时间较长、硬件复杂度高 （2）精简指令系统计算机RISC1）优点：指令精简较少、运算速度较快、提高系统性能2、 寻址方式 1、8080/8086寻址方式分类： （1）寻找操作数的地址 （2）寻找下一条要执行的指令的地址 2、寻址方式： （1）立即寻址：mov ax, data （2）直接寻址：mov ax, data （3）寄存器寻址：mov si, ax （4）寄存器间接寻址：mov ax, si （5）寄存器相对寻址：mov a

13、x, bx+data （6）基址 - 变址寻址:mov ax, bx+si （7）基址 - 变址 - 相对寻址：mov ax, bx+si+data （8）隐含寻址：mul bl（al bl ax） 三、8086指令系统 1、通用数据传送指令： （1）一般传送指令MOV （2）堆栈操作指令PUSH、POP （3）交换指令XCHG：XCHG AX, BX （4）查表转换指令XLAT：将 BX+AL 所指单元的内容送至AL （5）字位扩展指令 2、输入输出指令 （1）输入指令IN：IN AX, DATA（2）输出指令OUT：OUT DX, AL （3）取偏移地址指令LEA：LEA BX, BUFF

14、ER 3、算术运算指令： （1）加减指令：ADD、SUB、NEG、CMP （2）乘法指令：MUL、IMUL （3）除法指令：DIV、IDIV 4、逻辑运算指令 （1）逻辑与AND：AND OPRD1, OPRD2 （2）逻辑或OR：OR OPRD1，OPRD2 （3）逻辑非NOT：NOT AX（AX按位取反送AX） （4）逻辑异或XOR：XOR OPRD1, PRD2 （5）测试指令TEST：TEST AL，02H（page120） 5、串操作指令 （1）字符串：地址连续的若干单元字符或数据 （2）重复操作前缀：REP（无条件重复）、REPE/REPZ（相等/结果为零重复）、REPNE/REP

15、NZ（不相等/结果不为零重复） （3）串操作指令：1 ）MOVS OPRD1， OPRD22 ）MOVSB（一次送一个字节）3 ）MOVSW（一次送一个字） 6、程序控制指令 （1）无条件转移指令JMP （2）条件转移指令JCC （3）循环控制指令LOOP、LOOPZ（LOOPE）、LOOPNZ（LOOPNE）（循环条件CX 0且ZF = 0） （4）过程调用和返回CALL、RET （5）中断指令INT：INT N（中断向量码）第4章 汇编语言程序设计1、 汇编语言源程序 1、机器语言：二进制码表示指令和数据的语言 2、汇编语言：用指令助记符、符号地址、标号、和伪指令书写程序的语言 3、伪指令

16、： （1）数据定义伪指令：1）DB：字节类型 2）DW：字类型3）DD：双字类型4）DQ：四字类型5）DT：十字节类型 4、BIOS和DOS功能调用 5、程序设计基础 （此章节以汇编语言学习为主，可在专门语言学习书籍深究）第5章 存储器系统1、 概述 1、存储系统的一般概念 （1）常见存储器：内存、cache、磁盘、可移动磁盘、磁带、光盘等 （2）微机中的存储器系统：1） 现代微机存储系统分类： 1 - 由cache和主存储器构成的cache存储系统，提高存储速度 2 - 由主存储器和磁盘构成的虚拟存储器系统，提高存储容量2） 两种存储系统的特点： 1 - cache存储系统的而管理完全由硬件

17、实现，对设计人员透明（不可见） 2 - 磁盘存储系统采用软硬件结合，设计虚拟地址空间，提供远大于主存储器的实地址空间 （3）存储器系统的主要性能指标1） 存储容量S2） 存取时间T： 命中率（H）=（N1：访问M1的次数，N2：访问M2的次数） 存取时间（T）=H T1 + （1 - H） T2 （T1、T2为M1、M2的存取时间，H为命中率）3） 单位容量平均价格C C=（C表示价格，S表示容量） 2、半导体存储器及其分类 （1）外存储器、内存特点：内存的容量小、存取速度快、价格较高，外存储器反之；内存临时少量存放数据，外存永久大量存放；内存可与CPU直接交换数据，外存储器不可以 （2）存储

18、元：具有记忆功能的物理器件，用来存放二进制数据 （3）半导体存储器分类：1） 随机存储器RAM：（半导体MOS型）静态读写存储器SRAM、动态读写存储器ROM2） 只读存储器ROM： 1 - 掩膜式ROM（只能读出无法修改） 2 - 可编程式PROM（只能一次编程写入，可读出无法修改） 3 - 紫外线擦除式EPROM（可读写） 4 - 电信号擦除式EEPROM（可读写） 3、半导体存储器的主要技术指标 （1）存储容量 （2）存取时间和存取周期 （3）可靠性 （4）功耗2、 随机存取存储器RAM 1、特点：主要用来存放当前运行的程序、输入输出数据、中间运算结果及堆栈，可随时修改、写入和读出，掉电

19、后会丢失数据 2、静态随机存取存储器SRAM（电位存储信息） （1）6264存储芯片：CPU读写有固定的时序，对存储器的存取速度有一定要求，6264存储芯片功耗很小，应用在简单的应用软件系统中。 （2）SRAM芯片的应用：1） 地址译码：基本逻辑电路构成译码器、专门译码器2） 地址译码方式：全地址译码、部分地址译码3） 构成存储器 3、动态随机存取存储器DRAM（电容存储信息） （1）结构：四管存储元、单管存储元 （2）2164A存储芯片 （3）DRAM的工作过程：1） 数据读出2） 数据写入3） 刷新 4、存储器扩展技术 （1）位扩展（字长）：保持地址单元数（存储单元数）不变，每个单元中的位

20、数增加 （2）字扩展（存储容量）：保持每个存储单元位数不变，增加存储单元个数3、 只读存储器ROM 1、2764光擦EPROM 2、98C64A电擦EEPROM 3、闪存FLASH（EEPROM） （1）特点：写入速度类似RAM，掉电后内容不丢失 （2）应用：作存储卡，用于便携式设备，用于内存，如微机BIOS、显卡BIOS4、 高速缓冲存储器Cache 1、特点：减少CPU与内存之间的速度差异，提高存储系统整体性能 2、cache的工作原理：基于程序和数据访问局部性原理，把一段时间内频繁访问的信息放在小容量高速存储器cache中，供程序在这段时间使用，加快程序运行速度。 3、cache的读写操

21、作 1）贯穿读出法：所有请求先到cache寻找，找到切断CPU对主存的请求1 - 优点：降低访存次数2 - 缺点：延迟CPU对主存的访问时间 2）旁路读出法：CPU同时向cache、主存发出请求，cache可先写回数据，写回切断CPU-主存请求信号，不命中cache不做动作1 - 优点：没有时间延迟2 - 缺点：每次都要访存，占用总线时间 3）写直达法：CPU同时写入cache、主存1 - 优点：操作简单2 - 缺点：主存降低系统写速度，占用总线时间 4）回写法：数据只写入cache，不写入主存1 - 优点：减少访存次数，加快写入速度 2 - 缺点：主存、cache同一时间段数据不一致 4、c

22、ache的分级体系结构 （1）微处理器性能估算： 性能 = K：比例常数f：工作频率CPI：执行每条指令所需周期数H：Cache的命中率N：存取周期数（2） 一级cache（3） 二级cache第6章 输入/输出和中断技术1、 输入/输出系统概述 1、I/O系统的特点 （1）复杂性 （2）异步性 （3）实时性 （4）与设备无关性 2、I/O接口的基本功能 （1）I/O地址译码与设备选择 （2）信息的输入/输出 （3）命令、数据和状态的缓冲与锁存 （4）信息转换 3、I/O端口的编址方式 （1）I/O端口：CPU与I/O接口通信，即I/O接口内部的寄存器 （2）I/O端口类型：数据端口、状态端口

23、、命令（或控制）端口 （3）I/O端口管理：地址总线N，CPU最多能管理2N个端口，为确定操作的端口，为端口分配地址，称为I/O地址，外设对应一个或多个端口（分配连续地址块），将其地址称为外设地址 （4）I/O端口编址方式：1） 与内存单元统一编址：可用访存方式访问I/O端口，但占用一定内存地址空间2） 独立编址：地址空间与内存地址空间完全独立，使用不同信号（IO/）、设置专门访问外设的I/O指令 （5）I/O地址译码方式：基本逻辑门电路构成译码器、专门的译码器2、 简单接口电路 1、三态门接口：三态门芯片74LS244，三态门具有通断控制能力，其本身没有对信号的保持或锁存能力，一般用作输入接

24、口 2、锁存器接口：锁存器74LS273，锁存器接口具有信号保持能力，可等待总线响应输出信号至外部设备，常用作输出接口 3、简单接口的应用举例 1）LED数码管：共阳极（高电平有效），共阴极（低电平有效） 2）应用与连接3、 基本输入/输出方式 1、主机与外设数据的输入输出方式 1）无条件传送（外设处于准备好状态）：发光二极管、开关、继电器、步进电机1 - 优点：软硬件简单2 - 缺点：适用范围窄，CPU与外设不同步时容易出错3 - 适用于：慢速外设 2）查询（外设不一定准备好）：先查询外设是否准备好，就绪CPU传送数据，忙则等待1 - 满足条件：外部设备简单、慢速，实时性要求不高；连接到同一

25、系统的设备工作速度相近2 - 优点：大大提高CPU的利用率3 - 缺点：耗费大量时间读取外设状态及检测上，降低CPU效率，无法对多个外设实时响应4 - 适用于：慢速、中速外设 3）中断 4）直接存储器存取方式（DMA）：DMA控制器接管信号线的控制权，收到接口DMA请求则向CPU发送请求，控制总线的控制权，处理地址信息、向外设发送读写信号，DMA过程结束向CPU发送DMA结束信号1 - 优点：处理CPU与高速外设及批量数据交换的传送速度2 - 适用于：高速外设4、 中断技术 1、中断的基本概念：将CPU运行当前的程序中止挂起，去执行另一个随机的事件的程序，为中断服务程序，处理完该程序再返回挂起

26、的程序的过程为中断。 2、中断处理的一般过程 （1）中断请求 （2）中断源识别（中断判优）1） 软件判优2） 硬件判优：中断控制判优、链式判优3） 中断嵌套判优 （3）中断响应 （4）中断处理 （5）中断返回 3、8086/8088中断系统 （1）内部中断1） 除法出错中断 - 0型中断2） 单步中断 - 1型中断3） 断点中断 - 3型中断4） 溢出中断 - 4型中断5） 用户自定义软件中断 - n型中断 （2）外部中断1） 非屏蔽中断2） 可屏蔽中断 （3）中断向量表 （4）8086/8088中断响应过程5、 可编程中断控制器8259A 1、8259A的引线及内部结构 （1）8259A的外

27、部引线（page260） （2）8259A的内部结构1） 中断请求寄存器IRR2） 中断服务寄存器ISR3） 中断屏蔽寄存器IMR4） 中断判优电路 2、8259A的工作过程 （1）中断请求线（IR0 IR7）收到中断请求信号，IRR置1 （2）若中断请求线未被屏蔽，INT引脚向CPU发出中断请求信号 （3）CPU处于开中断状态，信号响应 （4）8259A接收脉冲，ISR置1，IRR复位 （5）第二个中断响应周期，CPU输出脉冲，8259A送出中断源对应的中断类型码，CPU从中断向量表取出中断服务子程序的入口地址转去执行 3、8259A的工作方式 （1）中断优先方式与中断嵌套1） 中断优先方式

28、 1 - 固定优先级方式：只要不重新设置，各中断请求的中断优先级固定不变 2 - 循环优先级方式：各中断源轮流处于最高优先级，得到中断服务的中断源自动降为最低2） 中断嵌套： 1 - 普通全嵌套方式：CPU响应中断时，优先权最高的中断源ISR置1，其他中断源被屏蔽 2 - 特殊全嵌套方式：与普通全嵌套类似，只是同级中断请求也会响应，一个中断处理过程会被另一个同级中断请求打断 （2）中断结束处理方式：ISR相应位复位1） 自动中断结束方式2） 正常中断结束方式3） 特殊中断结束方式 （3）屏蔽中断源的方式1）普通屏蔽方式：IMR某位置12）特殊屏蔽方式：中断服务程序可动态地改变系统的优先权结构，

29、较低优先级的中断源可得到响应 （4）中断触发方式1） 边沿触发2） 电平触发 （5）级联工作方式：中断源超过8个，无法用一片8259A进行管理，这时可采用多片8259A级联工作方式，指定一片8259A为主控芯片（主片），其他的为从属芯片（从片） 4、8259A的初始化编程 （1）8259A的编程步骤：初始化编程（初始化命令字ICW）、操作方式编程（操作命令字OCW） （2）8259A内部寄存器的寻址方法 （3）8259A的初始化顺序 （4）8259A的内部控制字：1） 初始化命令字ICW12） 中断向量码ICW23） 级联控制字ICW34） 中断结束方式字ICW45） 操作命令字OCW6） 中

30、断结束和优先级循环OCW2 5、中断程序设计概述 （1）确定要使用的中断类型号 （2）保存原中断向量 （3）设置自己的中断向量 （4）设置中断屏蔽字 （5）CPU开中断 （6）恢复原中断向量第7章 常用数字接口电路1、 概述 1、接口的作用：信息缓冲、信息变换、电平转换、数据存取和传送、联络控制 2、接口的组成部分：1） 总线接口：负责数据缓冲、传输管理等工作2） 外设接口：负责外部设备通信时的联络、电平和信息转换等 3、接口分类：1） 按功能分：输入接口、输出接口2） 按传送方式分：并行接口、串行接口3） 按传送信息类型分：数字量输入/输出接口、模拟量输入/输出接口 4、接口芯片内部划分：1

31、） 负责与系统总线连接：包括数据信号线、控制信号线、地址信号线2） 负责与外设连接2、 并行通信与串行通信 1、并行通信 （1）并行接口的特点：以字或字节传送数据，速度快、效率高 （2）适合近距离传送 （3）8位、16位或4字节数据同时传输 （4）并行传送的信息不要求固定格式，串行传送反之 2、并行接口的类型 （1）按数据传送分：输入接口、输出接口 （2）按传送数据的形式分：单向传送接口、双向传送接口 （3）按接口电路结构分：简单接口、可编程接口 （4）按传送信息类型分：数字接口、模拟接口 3、串行接口 （1）串行数据传送方式 1 - 全双工通信方式：A、B之间存在数据双向通路，可发送，可接收 2 - 半双工通信方式：A、B之间一方发送，另一方只能强制接收 3 - 单双工通信方式：A、B之间只允许单方发送，另一方接收 （2）调解与解调：将传送前占用频带很宽数字信号转换成适合传送的形式（调解），传送至目的地后再恢复成原始信号（解调） （3）同步通信与异步通信1） 同步通信：在约定的通速频率，发送端和接收端时钟信号频率、相位一致2） 异步通信：通信中两个字符之间时间间隔不固定，单个字符内的数位的时间间隔一致