《微型计算机技术》学习辅导

1、刘刘 明明华中师范大学计算机科学系华中师范大学计算机科学系整理整理ppt2 随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩大，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处大，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处可见，理工科学生有必要了解掌握该领域的理论可见，理工科学生有必要了解掌握该领域的理论知识及专业技术知识及专业技术, ,微型计算机技术微型计算机技术是计算机是计算机科学与技术专业重要的专业课程。本课程系统地科学与技术专业重要的专业课程。本课程系统地介绍微型计算机系统的基本组织结构及基本工作介绍微型计算机系统的基本组织结构及基本工作原理，微型计算机接口原理及应用技术

2、。重点阐原理，微型计算机接口原理及应用技术。重点阐述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电路述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电路的设计和相关应用软件的设计。的设计和相关应用软件的设计。 整理整理ppt3 本课程要求学生理解和掌握微型计算本课程要求学生理解和掌握微型计算机的基本概念、基本理论和基本方法，通机的基本概念、基本理论和基本方法，通过本课程的学习，使学生了解微型计算机过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，掌握系统的特点、工作原理和组织结构，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，微型计算机接口技术的基本原理和方法，具有分析和设计接口的能力，为开发和应具

3、有分析和设计接口的能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。基础。 整理整理ppt4微型计算机系统的组织结构及工作微型计算机系统的组织结构及工作原理：原理：微处理器芯片、微型计算机、微型微处理器芯片、微型计算机、微型计算机系统的基本组织结构和基本工作计算机系统的基本组织结构和基本工作原理；原理；整理整理ppt5微型计算机接口原理及应用技术：微型计算机接口原理及应用技术：接口的基本概念；定时计数器、并行接接口的基本概念；定时计数器、并行接口、串行接口、中断控制器、口、串行接口、中断控制器、DMADMA控制器、控制器、A/DA/D和和D/AD/A

4、转换器接口等接口电路的工作原转换器接口等接口电路的工作原理、硬件设计及软件驱动程序的编程方法；理、硬件设计及软件驱动程序的编程方法；I/OI/O端口地址译码电路设计。端口地址译码电路设计。整理整理ppt6微型计算机技术现状与发展趋势：微型计算机技术现状与发展趋势：嵌入式系统、软硬件协同设计嵌入式系统、软硬件协同设计（Software/Hardware Co-Design）、系统）、系统芯片（芯片（System on Chip，SOC）、）、 具有知具有知识产权的内核识产权的内核(Intellectual Property Core, IP核核)等技术等技术 整理整理ppt7 计算机组成原理、计

5、算机系统结构和计算机组成原理、计算机系统结构和微型计算机技术是计算机科学与技术专业微型计算机技术是计算机科学与技术专业的核心课程。的核心课程。 但三门课程内容陈旧且彼此交叉重复，但三门课程内容陈旧且彼此交叉重复，为此为此1997年教育部邀请国内资深教授、参年教育部邀请国内资深教授、参照国外同类权威教材，组织确定该系列教照国外同类权威教材，组织确定该系列教材的内容划分和所属重点。材的内容划分和所属重点。整理整理ppt8 计算机系统结构：计算机系统结构：重点论述计算机系统的重点论述计算机系统的各种基本结构、设计技术和性能定量分析方各种基本结构、设计技术和性能定量分析方法；法； 计算机组成原理：计算

6、机组成原理：侧重讨论计算机基本部侧重讨论计算机基本部件的构成和组成方式，基本运算的操作原理件的构成和组成方式，基本运算的操作原理和单元的设计思想、操作方式及其实现；和单元的设计思想、操作方式及其实现； 微型计算机技术：微型计算机技术：突出应用，详细讲述微突出应用，详细讲述微处理器芯片、计算机主板、接口技术和应用处理器芯片、计算机主板、接口技术和应用编程方法。编程方法。整理整理ppt9教教 材：材：微型计算机技术微型计算机技术，孙德文，高等教育出版社，孙德文，高等教育出版社，2001.12001.1。参考书：参考书： 1 1微型计算机接口技术及其应用微型计算机接口技术及其应用，刘乐善，刘乐善等，

7、华中科技大学出版社，等，华中科技大学出版社，2000.12000.1。 2 2微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用，周明德，清华，周明德，清华大学出版社。大学出版社。2000.22000.2。整理整理ppt11 本章主要介绍有关微型计算机系统的基本本章主要介绍有关微型计算机系统的基本概念，包括概念，包括微处理器、微型计算机和微型计算微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义，机系统的定义，微型计算机的发展概况，微型微型计算机的发展概况，微型计算机的特点和应用，以及计算机的特点和应用，以及微型计算机的分类，微型计算机的分类，并在此基础上从三个层面上引出微机系统总线并在此基础上从三个层面上引出

8、微机系统总线结构的概念。重点了解微型计算机系统各组成结构的概念。重点了解微型计算机系统各组成部件的功能和相互关系，理解微型计算机系统部件的功能和相互关系，理解微型计算机系统的总线结构的特点，以及对于微处理器、微型的总线结构的特点，以及对于微处理器、微型计算机和微型计算机系统，如何采用总线结构计算机和微型计算机系统，如何采用总线结构框架连接各部分组件而构成一个整体。框架连接各部分组件而构成一个整体。 整理整理ppt12 首先介绍微处理器、微型计算机首先介绍微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义以及三者和微型计算机系统的定义以及三者之间的关系。对于微处理器的发展之间的关系。对于微处理器的发展概

9、况，应结合微电子学的发展来了概况，应结合微电子学的发展来了解微处理器芯片技术，以及所遵循解微处理器芯片技术，以及所遵循的摩尔定律，即芯片的容量每的摩尔定律，即芯片的容量每18-2418-24个月增加一倍。个月增加一倍。整理整理ppt13 运算器运算器 微处理器微处理器 控制器控制器 寄存器寄存器 微型计算机微型计算机 内存储器内存储器 硬件硬件 输入输入/ /输出接口输出接口 输入输入/ /输出设备及外存储器输出设备及外存储器微型计算机系统微型计算机系统 电源、面板、机架等电源、面板、机架等 软件软件 系统软件系统软件 应用软件应用软件整理整理ppt14整理整理ppt15n中央处理器（中央处理

10、器（CPU）n运算器运算器n完成算术完成算术/逻辑运算逻辑运算n控制器控制器n操作控制操作控制n寄存器组寄存器组n存放参加运算的数据、中间结果、地址等存放参加运算的数据、中间结果、地址等整理整理ppt16n摩尔定律摩尔定律n第第N代微处理器代微处理器整理整理ppt17n芯片的容量每芯片的容量每18-24个月增加一倍个月增加一倍 整理整理ppt18n4004(2300/50m)/8008n8080/8085、8086/8088n80286/80386/80486nPentium/Pentium Pro/PentiumnPentium /Pentium (4200万万/0.13m)n集成电路技术的

11、发展是基础集成电路技术的发展是基础n高性能、低能耗、高速度、低成本高性能、低能耗、高速度、低成本整理整理ppt19整理整理ppt20整理整理ppt21整理整理ppt22整理整理ppt23处理器核心：处理器核心：Prescott和和Northwood整理整理ppt24 微型计算机系统的发展经历了微型计算机系统的发展经历了四个阶段：电子管计算机四个阶段：电子管计算机(1946)(1946)、晶体管计算机晶体管计算机(1958)(1958)、集成电路计、集成电路计算机算机(1965)(1965)、大规模集成电路计算、大规模集成电路计算机机(1970)(1970)。 微型计算机系统往两个方向发微型计算

12、机系统往两个方向发展，一是越来越大：小展，一是越来越大：小中中大大巨，二是越来越小：微型计算机。巨，二是越来越小：微型计算机。整理整理ppt25n电子管计算机电子管计算机(1946)n晶体管计算机晶体管计算机(1958)n集成电路计算机集成电路计算机(1965)n大规模集成电路计算机大规模集成电路计算机(1970)n越来越大越来越大:小小中中大大巨型机巨型机n越来越小越来越小:微型计算机微型计算机(PC、单片机、单板机、单片机、单板机)n.整理整理ppt26n第一台电子计算机第一台电子计算机（通用可编程序）（通用可编程序）n18800电子管电子管n30吨吨n150平方米平方米n150kwn50

13、00次次/秒秒整理整理ppt27整理整理ppt28整理整理ppt29整理整理ppt30 在学习微型计算机系统基本构在学习微型计算机系统基本构成之后，按照组装形式和系统规模，成之后，按照组装形式和系统规模，可以把微型计算机划分为单片机、可以把微型计算机划分为单片机、单板机和个人计算机。其中单片机单板机和个人计算机。其中单片机是将是将CPUCPU、部分存储器、部分、部分存储器、部分I/OI/O接接口集成在一个芯片上，单板机是将口集成在一个芯片上，单板机是将CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口及部分接口及部分I/OI/O设备安装在一个印刷线路板上。设备安装在一个印刷线路板上。 整理整理pp

14、t31n将将CPU、部分存储器、部分、部分存储器、部分I/O接口集成接口集成在一个芯片上在一个芯片上整理整理ppt32n将将CPU、存储器、存储器、I/O接口及部分接口及部分I/O设设备安装在一个印刷线路板上备安装在一个印刷线路板上整理整理ppt33CPU:NSGeodeGX1-300芯片组芯片组:NSCS5530A内存内存:在板64MBSDRAMVGA:支持VGA和VESA,最大可达1280 x1024和1024x768LCD接口接口:18位LCD信号输出网口网口:10/100MbpsAudio:AC97尺寸尺寸:68mmx100mm 功耗功耗5V1.6A整理整理ppt34OS为Win CE

15、，并可支持 ROM、LCD、触摸屏、COM等所有硬件的功能 1个COM，1个CFC(64M/128M)、1个USB、1个键盘、1个鼠标接口、1个PCMCIA接口、一个Audio、一个LCD在在SOM-2353的基础上，开发一底板的基础上，开发一底板:整理整理ppt35 分别在微处理器、微型计分别在微处理器、微型计算机和微型计算机系统三个层算机和微型计算机系统三个层面上介绍微处理器的典型结构、面上介绍微处理器的典型结构、微型计算机的基本结构，以及微型计算机的基本结构，以及用元件级总线、板卡总线和通用元件级总线、板卡总线和通信总线构成微机系统。信总线构成微机系统。 整理整理ppt36整理整理ppt

16、37n在计算机中，各个部件之间传送信息的在计算机中，各个部件之间传送信息的公共连线称为公共连线称为总线总线。n内部总线内部总线n元件级总线元件级总线n板卡总线板卡总线/局部总线局部总线整理整理ppt38nCPU用来向存储器或用来向存储器或I/O端口传送地址端口传送地址n单向（单向（CPU发出）发出）n位数位数(n)决定了决定了CPU可直接寻址的内存容可直接寻址的内存容量量(2n)整理整理ppt39nCPU与存储器及外设交换数据的通路与存储器及外设交换数据的通路n双向、双向、三态三态n位数与微处理器的位数相同位数与微处理器的位数相同整理整理ppt40n用来传输控制信号用来传输控制信号n由两种方向

17、的单向控制信号组成由两种方向的单向控制信号组成整理整理ppt42 微处理器是微型计算机系统的控制核心。微处理器是微型计算机系统的控制核心。本章主要内容是介绍本章主要内容是介绍80X86系列微处理器系列微处理器（从（从80868086到到Pentium Pentium ）的结构特点，详细）的结构特点，详细讨论讨论80X86微处理器的编程结构、引脚信号微处理器的编程结构、引脚信号功能及总线时序。重点学习功能及总线时序。重点学习80868086CPU的内部的内部结构、结构、8086CPU的引脚信号及其功能、的引脚信号及其功能、8086的存储器组织、的存储器组织、8086的系统配置以及的系统配置以及8

18、086CPU的时序，特别是的时序，特别是80868086CPU的一些控的一些控制信号的功能应深刻理解和熟练掌握。制信号的功能应深刻理解和熟练掌握。整理整理ppt43 本章难点是本章难点是8086系统工作在最小系统工作在最小方式下的配置以及总线时序，要求能够方式下的配置以及总线时序，要求能够画出画出8086系统最小方式的配置框图，系统最小方式的配置框图，分析各部件功能以及分析各部件功能以及8086系统工作总系统工作总线时序。线时序。 整理整理ppt44 80868086微处理器内部结构包括微处理器内部结构包括BIUBIU（总线接口（总线接口单元）和单元）和EUEU（执行单元）部件。总线接口单元（

19、执行单元）部件。总线接口单元由段寄存器（由段寄存器（CSCS、DSDS、SSSS、ESES）、指令指针寄）、指令指针寄存器存器(IP)(IP)、地址加法器、内部寄存器、指令队、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及列缓冲器及I/OI/O控制逻辑等部分组成。它是控制逻辑等部分组成。它是CPUCPU与外部与外部( (存储器、存储器、I/O)I/O)的接口，提供总线信号的接口，提供总线信号并完成所有总线操作，例如地址形成并完成所有总线操作，例如地址形成( (逻辑地逻辑地址址物理地址物理地址) )、取指令、取指令(CS(CS：IP)IP)、指令排队、指令排队以及读以及读/ /写操作数等功能。写操作数

20、等功能。 整理整理ppt45 执行单元部件由通用寄存器组、专用寄存执行单元部件由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（器组、算术逻辑运算单元（ALUALU）、标志寄存）、标志寄存器（器（FRFR）和内部控制逻辑组成，负责全部指）和内部控制逻辑组成，负责全部指令的译码和执行、令的译码和执行、 向向BIUBIU提供数据和地址、提供数据和地址、管理内部寄存器及标志寄存器管理内部寄存器及标志寄存器(PSW)(PSW)等。应理等。应理解解EUEU和和BIUBIU的操作关系和指令流水。的操作关系和指令流水。 简单了解简单了解8028680286、8038680386、8048680486、Pent

21、iumPentium系列各类微处理器的结构特点以及相互之间系列各类微处理器的结构特点以及相互之间的关系。的关系。 整理整理ppt46nIntel，1978年，年，16位位n29000个晶体管，个晶体管，3mn40pin，双直列封装，双直列封装n5MHz/8MHz/10MHz整理整理ppt47整理整理ppt48总线接口单元总线接口单元BIUBIU由段寄存器（由段寄存器（CSCS、DSDS、SSSS、ESES）、指令指针）、指令指针寄存器寄存器(IP(IP）、地址加法器、内部寄存器、指）、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及令队列缓冲器及I/OI/O控制逻辑等部分组成。控制逻辑等部分组成。 执

22、行单元部件执行单元部件EUEU由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（运算单元（ALUALU）、标志寄存器（）、标志寄存器（FRFR）和内部）和内部控制逻辑组成。控制逻辑组成。整理整理ppt49nCPU与外部与外部(存储器、存储器、I/O)的接口的接口n提供总线信号提供总线信号n完成所有总线操作完成所有总线操作n功能功能n地址形成地址形成(逻辑地址逻辑地址物理地址物理地址)n取指令取指令(CS:IP)、指令排队、指令排队n读读/写操作数写操作数n总线控制总线控制整理整理ppt50n负责全部指令的译码和执行负责全部指令的译码和执行n向向BIU提供数据

23、和地址提供数据和地址n管理寄存器及标志管理寄存器及标志整理整理ppt51 8080X X8686微处理器的寄存器组主要包括基微处理器的寄存器组主要包括基本结构寄存器、系统级寄存器、调试和测试本结构寄存器、系统级寄存器、调试和测试寄存器以及浮点寄存器。寄存器以及浮点寄存器。80868086微处理器有微处理器有1414个基本结构寄存器，按其用途可分为个基本结构寄存器，按其用途可分为8 8个通个通用寄存器（用寄存器（AXAX、BXBX、CXCX、DXDX、SPSP、BPBP、SISI、DIDI）、）、2 2个专用寄存器（个专用寄存器（IPIP、FlagsFlags）和）和4 4个个段寄存器（段寄存器

24、（CSCS、DSDS、SSSS、ESES）3 3类。对于类。对于8028680286、8038680386、8048680486、PentiumPentium系列各类微系列各类微处理器的系统级寄存器、调试和测试寄存器处理器的系统级寄存器、调试和测试寄存器以及浮点寄存器可作一般性了解。以及浮点寄存器可作一般性了解。 整理整理ppt521 5 0 S P 堆堆 栈栈 指指 示示 器器 B P 基基 址址 指指 示示 器器 S I 源源 变变 址址 器器 D I 目目 的的 变变 址址 器器 指指 针针 和和 变变 址址 寄寄 存存 器器 15 8 7 0 AH AL 累累 加加 器器 BH BL

25、基基 址址 寄寄 存存 器器 CH CL 计计 数数 器器 DH DL 数数 据据 寄寄 存存 器器 通通 用用 寄寄 存存 器器 15 0 IP 指指 令令 指指 示示 器器 FR 标标 志志 寄寄 存存 器器 控控 制制 寄寄 存存 器器 1 5 0 C S 代代 码码 段段 寄寄 存存 器器 D S 数数 据据 段段 寄寄 存存 器器 S S 堆堆 栈栈 段段 寄寄 存存 器器 ES 附附 加加 段段 寄寄 存存 器器 段段 寄寄 存存 器器 整理整理ppt53O DITSZAPC整理整理ppt54 对于对于80X8680X86微处理器的引脚功能，本节详细微处理器的引脚功能，本节详细描述

26、描述8086/80888086/8088引脚功能，介绍时钟发生、总线引脚功能，介绍时钟发生、总线锁存、总线缓冲和总线收发等概念。通过对锁存、总线缓冲和总线收发等概念。通过对8086/80888086/8088的引脚按功能划分（地址总线、数据的引脚按功能划分（地址总线、数据总线、控制总线及时钟与电源等其它）来学习，总线、控制总线及时钟与电源等其它）来学习，重点掌握时分复用技术在重点掌握时分复用技术在8086/80888086/8088引脚中的应引脚中的应用、用、80888088与与80868086的差异、的差异、8086 CPU8086 CPU常用控制信号常用控制信号的引脚功能以及的引脚功能以及

27、80868086系统配置工作方式（最小方系统配置工作方式（最小方式与最大方式）的区别。在此基础上也简要描述式与最大方式）的区别。在此基础上也简要描述3232位微处理器（位微处理器（8038680386、8048680486、PentiumPentium）的引）的引脚功能。脚功能。 整理整理ppt55n两种模式两种模式(MN/MX)n最小模式最小模式n单单CPU系统系统n最大模式最大模式n多多CPU系统系统n协处理器系统协处理器系统整理整理ppt56n四类引脚四类引脚n地址总线地址总线:20位地址线位地址线n数据总线数据总线:16位数据线位数据线n控制总线控制总线:读读/写写/.n其他其他:电源

28、电源/时钟时钟/.整理整理ppt57n数据数据/地址引脚地址引脚nAD15AD0n数据数据/地址地址复用复用,地址需锁存地址需锁存(T1,ALE)n20位内存地址的低位内存地址的低16位位n16位位I/O地址地址nA19A16/S6S3n地址地址/状态状态n20位内存地址的高位内存地址的高4位位/运行状态运行状态整理整理ppt58nBHE/S7n高高8位数据允许位数据允许/状态状态nMN/MXn最小最小/最大模式最大模式nRDn读选通读选通nWRn写选通写选通nALEn地址锁存允许地址锁存允许nDENn数据允许数据允许nDT/Rn数据发送数据发送/接收接收nREADYn准备就绪准备就绪整理整理

29、ppt59nINTRn可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求nINTAn中断响应中断响应nNMIn不可屏蔽中断请求不可屏蔽中断请求nRESETn复位复位,FFFF0H开始开始nHOLDn总线保持请求总线保持请求nHLDAn总线保持响应总线保持响应nCLKn时钟时钟nVCC ,GNDn+5V,信号地信号地整理整理ppt608088n外部外部8位数据总线位数据总线n4字节指令队列字节指令队列nIO/Mn准十六位准十六位CPU8086n外部外部16位数据总线位数据总线n6字节指令队列字节指令队列nM/IOn十六位十六位CPU整理整理ppt61n8086最小模式系统最小模式系统n8088最小模式系统最小模式系统

30、整理整理ppt62整理整理ppt63整理整理ppt641:0:整理整理ppt65整理整理ppt66 理解理解80868086微处理器的总线时序，微处理器的总线时序，80868086执行指令涉及三种周期，即时钟周期、总执行指令涉及三种周期，即时钟周期、总线周期和指令周期。首先要掌握这三种周线周期和指令周期。首先要掌握这三种周期的区别与相互之间的联系。时钟周期期的区别与相互之间的联系。时钟周期T T是是CPUCPU的时钟频率的倒数，总线周期是完的时钟频率的倒数，总线周期是完成一次总线操作所需的时间，一般包含多成一次总线操作所需的时间，一般包含多个个T(T(典型典型4 4个个) )，指令周期是执行一

31、条指令，指令周期是执行一条指令所需的时间包含多个总线周期。所需的时间包含多个总线周期。 整理整理ppt67 其次要掌握几种基本总线周期（例其次要掌握几种基本总线周期（例如读操作、写操作、中断响应周期和系如读操作、写操作、中断响应周期和系统复位等）的时序关系。要求结合统复位等）的时序关系。要求结合80868086微处理器的引脚信号的功能理解三总线微处理器的引脚信号的功能理解三总线信号在这些典型的总线周期中出现的时信号在这些典型的总线周期中出现的时间关系，从而为学习间关系，从而为学习80868086微处理器同内微处理器同内存储器及存储器及I/OI/O设备的接口作准备。设备的接口作准备。 整理整理p

32、pt68n指挥指挥:CLKn时钟周期时钟周期nCPU的时钟频率的倒数的时钟频率的倒数,Tn总线周期总线周期n完成一次总线操作所需的时间完成一次总线操作所需的时间,多个多个T(典型典型4个个)n指令周期指令周期n执行一条指令所需的时间执行一条指令所需的时间,多个总线周期多个总线周期整理整理ppt69 8086CPU内部的逻辑操作以及与内部的逻辑操作以及与外部存储器和外部存储器和I/O交换数据进行的总线交换数据进行的总线操作全部由操作全部由CPU的时钟来定时的。的时钟来定时的。 CPU的基本定时单位称为时钟周期的基本定时单位称为时钟周期或者状态周期。或者状态周期。 假设假设8086的主频为的主频为

33、10MHz，一个时，一个时钟周期为钟周期为100ns。整理整理ppt70整理整理ppt71整理整理ppt72整理整理ppt73整理整理ppt74n第一个第一个INTA周期周期n通知外设接口（或中断控制器），准备好中断通知外设接口（或中断控制器），准备好中断类型信息类型信息n第二个第二个INTA周期周期n放出中断类型号数据放出中断类型号数据nCPU从从DB获取中断类型号获取中断类型号整理整理ppt76 本章主要讨论内存储器及其接口，主要本章主要讨论内存储器及其接口，主要内容包括三部分。第一部分介绍三类典型的内容包括三部分。第一部分介绍三类典型的半导体存储器芯片（半导体存储器芯片（SRAM芯片芯片

34、HM6116、DRAM芯片芯片Intel 2164和和EPROM芯片芯片Intel 2732）的结构、工作原理和外特性。）的结构、工作原理和外特性。在此基础上，第二部分重点讲述半导体存储在此基础上，第二部分重点讲述半导体存储器芯片同微处理器接口的基本技术。器芯片同微处理器接口的基本技术。整理整理ppt77 特别是在第三部分介绍特别是在第三部分介绍16位和位和32位位微机系统中存储器接口技术。要求深刻理微机系统中存储器接口技术。要求深刻理解三类典型半导体存储器芯片的外特性和解三类典型半导体存储器芯片的外特性和读写过程，以及常用译码器（如读写过程，以及常用译码器（如74LS138）的特性和应用，重

35、点掌握存）的特性和应用，重点掌握存储器接口的基本技术，难点是储器接口的基本技术，难点是16位和位和32位微机系统中存储器接口的技术特点。位微机系统中存储器接口的技术特点。整理整理ppt78 存储器是计算机系统中重要的组成部存储器是计算机系统中重要的组成部分，用于存放计算机系统工作时所用的信分，用于存放计算机系统工作时所用的信息。首先要求掌握存储系统概念、存储器息。首先要求掌握存储系统概念、存储器系统的体系结构、内存储器中的数据组织、系统的体系结构、内存储器中的数据组织、存储器的分类及半导体存储器芯片的主要存储器的分类及半导体存储器芯片的主要性能指标。对于三类典型半导体存储器芯性能指标。对于三类

36、典型半导体存储器芯片（片（SRAMSRAM芯片芯片HM6116HM6116、DRAMDRAM芯片芯片Intel2164Intel2164和和EPROMEPROM芯片芯片Intel2732Intel2732）的结）的结构、工作原理和外特性，要求了解各引脚构、工作原理和外特性，要求了解各引脚的功能。的功能。 整理整理ppt79n计算机中用来存储程序和数据的部件计算机中用来存储程序和数据的部件n表征计算机的记忆能力表征计算机的记忆能力n存储器多种分类存储器多种分类整理整理ppt80n存储器按用途可分为：存储器按用途可分为：n内存储器（主存）与外存储器（辅存）内存储器（主存）与外存储器（辅存）n存储器

37、按用途可分为：存储器按用途可分为：nTTL型（双极型）与型（双极型）与MOS型（单极型）型（单极型）n存储器按存取方式可分为：存储器按存取方式可分为：nRAM与与ROM整理整理ppt81n存储器的引脚特征存储器的引脚特征n地址线地址线n数据线数据线n片选片选n输出允许输出允许n读读/写控制写控制整理整理ppt82n半导体存储器的主要性能指标半导体存储器的主要性能指标n存储容量：存储容量：n存取速度：存取速度： 存取时间、存储周期存取时间、存储周期n可靠性：可靠性：MTBFn功耗功耗n性能性能/价格比价格比整理整理ppt83nRAMnSRAM:速度快、集成度低速度快、集成度低nDRAM：速度慢、

38、集成度高：速度慢、集成度高nROMnMROMnPROMnEPROMnEEPROM整理整理ppt84随机存取存储器随机存取存储器RAMn在正常环境下可根据需要进行数据的读在正常环境下可根据需要进行数据的读出和写入出和写入n易失性存储器，需要易失性存储器，需要DC的支持的支持nSRAM/DRAM整理整理ppt85n内部结构内部结构整理整理ppt86n例：例：SRAM2114（1K4位）位）n1K个存储单元，每单元个存储单元，每单元4位位n需要需要10条地址线，条地址线，4条数据线条数据线n直接与地址、数据线相连直接与地址、数据线相连整理整理ppt87n内部结构内部结构Intel2164(64K1)

39、整理整理ppt88nIntel2164(64K1位位)n行、列地址复用，只有一半的地址引脚行、列地址复用，只有一半的地址引脚n利用利用RAS、CAS进行控制进行控制n需要刷新（典型为需要刷新（典型为2ms4ms）n可通过双路复用器电路（可通过双路复用器电路（74LS157）与地址）与地址线相连线相连整理整理ppt89nS=0：A路路nS=1：B路路整理整理ppt90只读存储器只读存储器n非易失性存储器，主要存放不经常修改非易失性存储器，主要存放不经常修改的数据、程序等的数据、程序等n往往以字节为基本单元往往以字节为基本单元整理整理ppt91整理整理ppt92 首先熟悉典型的首先熟悉典型的3-8

40、3-8译码器译码器74LS13874LS138，能综合应用各种典型芯片进行存储器系能综合应用各种典型芯片进行存储器系统的设计与分析，掌握存储空间的地址统的设计与分析，掌握存储空间的地址分配和片选技术，特别注意半导体存储分配和片选技术，特别注意半导体存储器芯片同微处理器连接口时应注意的问器芯片同微处理器连接口时应注意的问题。题。 整理整理ppt93存储器与存储器与CPU的连接的连接n数据线数据线根据单元宽度连接根据单元宽度连接n地址线地址线n片内地址片内地址选择片内的单元选择片内的单元n片外地址片外地址参与地址译码，确定被选中参与地址译码，确定被选中的存储芯片的存储芯片n地址选择地址选择n全译码

41、、部分译码、线选、混合译码全译码、部分译码、线选、混合译码整理整理ppt94n全译码全译码n所有的片外地址均参与译码，地址空间无所有的片外地址均参与译码，地址空间无浪费浪费n74LS138整理整理ppt95n部分译码部分译码n部分片外地址参与译码部分片外地址参与译码n线路较简单线路较简单n地址有重叠地址有重叠整理整理ppt96n线选线选n个别片外地址线直接连至存储芯片的片选个别片外地址线直接连至存储芯片的片选输入端输入端n有大量的地址重叠有大量的地址重叠n只适用于小存储容量需求的场合只适用于小存储容量需求的场合整理整理ppt97n存储器接口中考虑的问题存储器接口中考虑的问题n时序配合时序配合n

42、负载能力负载能力n选择存储芯片选择存储芯片整理整理ppt98整理整理ppt99 在掌握存储器扩展技术之后，应能理在掌握存储器扩展技术之后，应能理解解PCPC机中的存储器组织，特别是机中的存储器组织，特别是1616位微机位微机系统中存储器接口的技术特点，包含奇偶系统中存储器接口的技术特点，包含奇偶分体、分体、8088/80868088/8086的存储器访问操作等。的存储器访问操作等。 整理整理ppt100整理整理ppt101整理整理ppt102整理整理ppt103n#1#8，SRAM6116(2K8)n#9#16,EPROM2732(4K8)整理整理ppt105 微处理器同外设的连接和信息传递微

43、处理器同外设的连接和信息传递是微机系统要解决的最主要的问题，本是微机系统要解决的最主要的问题，本章在介绍输入输出的一般问题的基础上，章在介绍输入输出的一般问题的基础上，要求着重掌握微机系统中数据传送的几要求着重掌握微机系统中数据传送的几种控制方式（程序控制方式、直接存储种控制方式（程序控制方式、直接存储器存取方式、器存取方式、I/O通道控制方式），比通道控制方式），比较各自的优点，重点是程序控制的三种较各自的优点，重点是程序控制的三种方式（无条件传送、查询传送和中断传方式（无条件传送、查询传送和中断传送）的工作原理、硬件设置和软件编制。送）的工作原理、硬件设置和软件编制。 整理整理ppt106

44、 本章主要内容还有三种最常用的本章主要内容还有三种最常用的简单输入简单输入/输出接口电路（锁存器输出接口电路（锁存器74LS373、缓冲器、缓冲器74LS244和数据收和数据收发器发器74LS245）的工作特性和应用。）的工作特性和应用。理解理解DMA控制方式的基本概念及其特控制方式的基本概念及其特点、点、DMA传送过程，简要认识可编程传送过程，简要认识可编程DMA控制器控制器8237A。 整理整理ppt107 输入输出接口的基本功能、输入输输入输出接口的基本功能、输入输出系统的特点、接口与端口的区别与相出系统的特点、接口与端口的区别与相互关系以及互关系以及I/OI/O的编址方式。的编址方式。

45、CPUCPU对外设对外设的访问实质上是对外设接口电路中相应的访问实质上是对外设接口电路中相应的端口进行访问，特别要求理解的端口进行访问，特别要求理解I/OI/O端口端口的两种编址方式，即独立编址和统一编的两种编址方式，即独立编址和统一编址的特点、区别与相互关系。址的特点、区别与相互关系。 整理整理ppt108nCPU与外设之间传送信息的一个界面与外设之间传送信息的一个界面nCPU与与“外部世界外部世界”的连接电路，是的连接电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站与外界进行信息交换的中转站整理整理ppt109n与存储器连接一样，与存储器连接一样，I/O接口通过三总线与接口通过三总线与CPU相连相

46、连整理整理ppt110nCPU与外界的联络与外界的联络nCPU与外界信号线不兼容，在功能、逻与外界信号线不兼容，在功能、逻辑定义和时序关系上不一致（不匹配、辑定义和时序关系上不一致（不匹配、不协调）不协调）n工作速度不兼容工作速度不兼容数据缓冲数据缓冲n提高提高CPU效率，避免效率，避免CPU穷于应付与外穷于应付与外设打交道设打交道n外设发展不依赖于外设发展不依赖于CPU，而由接口完成，而由接口完成两者之间的匹配两者之间的匹配整理整理ppt111n执行执行CPU命令：命令：命令口命令口n返回外设状态：返回外设状态：状态口状态口n数据缓冲：数据缓冲：数据口数据口n解决连接的不匹配、不协调解决连接

47、的不匹配、不协调n速度速度数据缓冲数据缓冲n信号电平信号电平信号电平转换电路信号电平转换电路n信号格式信号格式信息转换逻辑（数据宽度与格式）信息转换逻辑（数据宽度与格式）n时序时序时序控制电路时序控制电路n多端口、多连接多端口、多连接地址译码（设备选择）地址译码（设备选择）整理整理ppt112n硬件电路硬件电路n基本逻辑电路基本逻辑电路核心电路核心电路 命令、状态、数据缓冲寄存器命令、状态、数据缓冲寄存器n端口地址译码端口地址译码不可缺少不可缺少n其它其它供选电路供选电路 中断、中断、DMA、定时、定时/计数、串行、计数、串行、D/A或或A/D等等整理整理ppt113n软件编程软件编程n初始化

48、程序段初始化程序段基本部分基本部分 芯片的工作方式、初始条件等芯片的工作方式、初始条件等n传送方式程序段传送方式程序段与数据传送有关与数据传送有关n主控程序段主控程序段接口的主要任务接口的主要任务 例如数据采集程序段，包括发启动转换信号、例如数据采集程序段，包括发启动转换信号、查转换结束信号、读数据以及存数据内容查转换结束信号、读数据以及存数据内容n程序终止与退出程序段程序终止与退出程序段保护硬件保护硬件n其它程序段其它程序段辅助辅助 人机对话、菜单设计等人机对话、菜单设计等整理整理ppt114nI/O接口与外设交互三种信息接口与外设交互三种信息n数据信息数据信息n控制信息控制信息n状态信息状

49、态信息n均通过均通过DBnCPU同外设之间的信息传递，实质上是同外设之间的信息传递，实质上是对端口进行读对端口进行读/写操作写操作整理整理ppt115n固定式结构固定式结构简单简单I/O接口电路接口电路n由简单组合电路构成的由简单组合电路构成的I/O接口电路接口电路n按需求构成按需求构成,不可改变不可改变n半固定式结构半固定式结构n使用使用GAL或或PAL器件器件n逻辑表达式的功能和工作方式根据需要逻辑表达式的功能和工作方式根据需要可以改变可以改变n一旦烧入，逻辑表达式即固定一旦烧入，逻辑表达式即固定整理整理ppt116n可编程结构可编程结构n使用专用可编程使用专用可编程I/O接口芯片接口芯片

50、n具有内部寄存器具有内部寄存器(方式、状态、数据方式、状态、数据)n由程序设置由程序设置(改变改变)其工作方式其工作方式n智能型结构智能型结构n使用专用使用专用I/O处理器或通用单片机处理器或通用单片机n完成外设的全部管理功能完成外设的全部管理功能整理整理ppt117 本节扼要地介绍了三种常用的简单本节扼要地介绍了三种常用的简单输入输入/ /输出接口电路，即锁存器输出接口电路，即锁存器74LS37374LS373、缓冲器缓冲器74LS24474LS244和数据收发器和数据收发器74LS24574LS245的工的工作特性和应用。通过学习这三种最常用的作特性和应用。通过学习这三种最常用的简单输入简

51、单输入/ /输出接口电路，理解输出接口电路，理解CPUCPU与外设与外设传送信息的工作原理、硬件设置和软件编传送信息的工作原理、硬件设置和软件编制。制。 整理整理ppt118整理整理ppt11910KSEL161514131211109248613111517432561871912A42A32A11A31A41A21A11Y12A21G2G1Y31Y21Y51Y41Y61Y71Y8141618912753U174ALS24412345678VCC161514131211109整理整理ppt120整理整理ppt121SELSEL330330D0D0Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q5Q

52、5Q6Q6Q7Q7D4D4D5D5D6D6D7D7D3D3D2D2D1D1DATADATABUSBUS74ALS37474ALS374U1U1OCOCCLKCLK2 23 34 47 75 56 69 98 812121515161619191313141417171818+5V+5V1 11111整理整理ppt122整理整理ppt123 主要介绍微机系统中数据传送的几种主要介绍微机系统中数据传送的几种控制方式（程序控制方式、直接存储器存控制方式（程序控制方式、直接存储器存取方式、取方式、I/OI/O通道控制方式），对于程序控通道控制方式），对于程序控制的三种方式（无条件传送、查询传送和制的三

53、种方式（无条件传送、查询传送和中断传送），本章主要学习无条件传送和中断传送），本章主要学习无条件传送和查询传送工作原理、硬件设置和软件编制。查询传送工作原理、硬件设置和软件编制。中断传送方式将在第五章重点讲述。数据中断传送方式将在第五章重点讲述。数据传送还有传送还有I/OI/O处理机方式。处理机方式。整理整理ppt124n程序控制方式程序控制方式n无条件传送方式无条件传送方式n条件传送方式（查询方式）条件传送方式（查询方式）n中断方式中断方式中断申请、响应、服务、返回中断申请、响应、服务、返回nDMA方式方式直接存储器存取直接存储器存取n需需DMA控制器的介入控制器的介入n数据的传送不经过数据

54、的传送不经过CPU nI/O处理机方式处理机方式整理整理ppt125n外设总是准备好外设总是准备好n输入输入数据已经准备好数据已经准备好n输出输出已准备好接收已准备好接收n只有数据，没有状态只有数据，没有状态n同步方式同步方式n不需要过多的程序处理，在需要与外设不需要过多的程序处理，在需要与外设交换信息时，随时访问交换信息时，随时访问I/O端口端口整理整理ppt126整理整理ppt127整理整理ppt128n查询传送方式查询传送方式n查询外设的状态信息查询外设的状态信息n输入输入数据已准备好数据已准备好n输出输出接收装置已准备好接收装置已准备好n状态端口、数据端口状态端口、数据端口整理整理pp

55、t129n输入输入整理整理ppt130整理整理ppt131n输出输出整理整理ppt132整理整理ppt133n需要访问外设时，允许相应的中断，需要访问外设时，允许相应的中断，当期望的状态到达时，产生中断请求当期望的状态到达时，产生中断请求n充分利用充分利用CPU的资源，提高效率的资源，提高效率n常用于高速常用于高速CPU与低速外设之间的数与低速外设之间的数据交换据交换整理整理ppt134nDMA可以撇开可以撇开CPU实现直接的数据实现直接的数据传送，但无法单独实现数据的处理传送，但无法单独实现数据的处理n建立独立的处理机制，单独处理建立独立的处理机制，单独处理I/O数据数据n例：智能串行接口卡

56、例：智能串行接口卡整理整理ppt135 理解理解DMADMA控制方式的基本概念及其控制方式的基本概念及其特点、特点、DMADMA传送过程。针对具体的高性能传送过程。针对具体的高性能可编程可编程DMADMA控制器控制器8237A8237A，主要了解其性，主要了解其性能以及能以及DMADMA操作和传送类型。操作和传送类型。 整理整理ppt136n直接存储器方式直接存储器方式n不必通过不必通过CPU的中转（的中转（IN/OUT指令均通指令均通过过AL/AX），而直接在），而直接在I/O接口与存储器接口与存储器之间进行传递（之间进行传递（抢占总线抢占总线）n需要需要DMA控制器的介入控制器的介入n适用

57、于大量数据的交换适用于大量数据的交换整理整理ppt137整理整理ppt139 中断传送是最常用和有效的输入输出控制中断传送是最常用和有效的输入输出控制方式方式,特别是在处理一些紧急事件时，中断特特别是在处理一些紧急事件时，中断特别有效。本章主要介绍有关中断的基本知识，别有效。本章主要介绍有关中断的基本知识，例如中断和中断源、中断处理过程、中断优先例如中断和中断源、中断处理过程、中断优先权和中断嵌套等。重点掌握权和中断嵌套等。重点掌握8086/8088PC机机中断系统、中断分类、中断响应的工作过程以中断系统、中断分类、中断响应的工作过程以及中断程序设计，同时要求掌握可编程中断控及中断程序设计，同

58、时要求掌握可编程中断控制器制器8259A的特性、结构和工作原理。的特性、结构和工作原理。 整理整理ppt140 难点是难点是8086/8088PC机的中断机的中断机制，中断向量与中断向量表、中断类机制，中断向量与中断向量表、中断类型号与中断向量指针等在中断工作过程型号与中断向量指针等在中断工作过程的作用。的作用。 整理整理ppt141 在计算机系统中，中断的例子很多。在计算机系统中，中断的例子很多。中断作为传送数据和处理一些紧急事件中断作为传送数据和处理一些紧急事件最常用和有效的控制方式最常用和有效的控制方式, ,在学习时要求在学习时要求掌握有关中断的基本概念，主要包括中掌握有关中断的基本概念

59、，主要包括中断和中断源、中断系统的功能、中断屏断和中断源、中断系统的功能、中断屏蔽、中断优先级排队和中断的嵌套，特蔽、中断优先级排队和中断的嵌套，特别是中断处理过程中的现场保护和断点别是中断处理过程中的现场保护和断点保护、开中断和关中断时机的选择、中保护、开中断和关中断时机的选择、中断识别等。断识别等。整理整理ppt142n是一个由是一个由中断源中断源激发的过程，它打断激发的过程，它打断正在执行的程序。正在执行的程序。nCPUCPU在正常运行程序时，由于程序的预在正常运行程序时，由于程序的预先安排或计算机内外部事件，引起先安排或计算机内外部事件，引起CPUCPU中断正在运行的程序，而转到为预先

60、中断正在运行的程序，而转到为预先安排的事件或内外部事件服务的程序安排的事件或内外部事件服务的程序中去。中去。整理整理ppt143n当当CPU正常运行程序时，正常运行程序时，由于由于内部事件内部事件或外设请求或外设请求(随机的随机的)，引起，引起CPU暂时暂时中止中止正在运行的程序，转去执行发出请求的正在运行的程序，转去执行发出请求的外设（或内部事件）的服务子程序，待外设（或内部事件）的服务子程序，待该服务程序执行完毕，再返回被中止的该服务程序执行完毕，再返回被中止的程序，这一过程称为程序，这一过程称为。整理整理ppt144中断中断断点断点IRET中断服务子程序中断服务子程序主程序主程序整理整理