微型计算机原理接口与技术综述论文汇编

1、微型计算机原理与接口技术课程综述内容摘要微型计算机原理与接口技术主要讲的是微型计算机的基本工作原理、系统的组成及接口技术和基本的汇编语言程序设计知识。 本文主要对微机原理与接口技 术的学习内容和应用做介绍。一、微型计算机原理与接口技术课程综述本课程共分十章。第一章介绍了微型计算机的整体概念；第二章讲述了80X86微处理器的结构、功能、总线操作时序和 80X86微处理器的新技术；第三 章讲述了 80X86微处理器的寻址方式、指令系统和汇编语言；第四章讲述了微型 计算机的存储器和高速缓存技术；第五章讲述了输入输出和DMA技术；第六章讲 述了中断系统和8259A中断控制器；第七章讲述了可编程定时计数

2、器技术； 第八 章讲述了可编程并行接口技术、串行通信及接口技术；第九章讲述了A/D、D/A转换接口；第十章讲述了微型计算机的总线技术。本书在内容安排上注重讲解工 作原理和基本概念，注重技术性和实用性，从而使学生能较清楚的了解微机的结 构与工作流程，建立起系统的概念。、课程主要内容和基本原理 1.80X86微处理器结构8086/8088 CPU的内部是由两个独立的工作部件构成,分别是总线接口部 BIU(Bus In terface Unit)和执行部件 EU(Execution Un it)。两者并行操作，提高了 CPU的运行效率。图1 8086内部结构(1) 总线接口部件BIU BIU由以下六

3、个部分组成: 20位地址加法器 4个16位段地址寄存器：代码段寄存器 CS数据段寄存器DS堆栈段寄存器 SS和附加段寄存器ES 1 个 1 6位指令指针寄存器 IP 内部寄存器 （ 用于通信、暂存 ） 输入输出总线控制电路 1 个 6字节指令队列缓冲器 功能及工作过程：总线接口部件的功能是负责与存储器、 I/O 接口传送信息。主要工作过程 如下： 当指令队列中出现两个以上的指令字节空隙 （8086是1个字节空隙）时，BIU 会自动按CSIP值所形成的20位实际物理地址对应的程序存储器单元中取指 令字节 一次从程序存储器中取两个指令字节，顺序存放在指令队列寄存器中 由EU从队列指令中取走位于前列

4、的指令，若指令需要在内存单元中读取数 据，此时根据EL的请求在BIU中形成一个20位的存放数据的实际物理地址 CP从物理地址单元中取得操作数，经BIU送到内部的运算部件（ALU数据 总线，再由EU执行响应操作 根据指令的性质，若需要，再由EU提出请求，将运算结果写入由BIU所指出 的内存单元或者 I/O 端口中（ 2）执行部件 EU8086 和8088的执行部件EU勺具体结构都是相同的，包含以下六个部分： 4个16位的通用寄存器组（AX BX CX DX 4个16位的专用寄存器（BP SP、SI、DI） 1个16位的算术逻辑单元（ALL） 1个16位的状态标志寄存器 1个数据暂存寄存器 执行部

5、件的控制电路 功能及工作过程： EU从 BIU的指令队列中取出指令代码 由EU空制电路的译码器对指令进行译码后执行指令所规定的全部功能 执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EI向 BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作 反映本次操作结果的状态写入到响应的状态寄存器（3） EU和 BIU的关系从上面的操作过程可以看出EU只负责执行指令，BIU则负责取指令，读出 操作数和写入结果。对于一般简单的处理器指令周期中， 各种操作是顺序进行的。 首先取指并译码， 如果译码的结果需要从存储器取操作数， 则启动一个总线周期 去读操作数；其次执行指令；最后存储操作的结果。2.80X86 指令系

6、统和汇编语言本章重点是8086CPL指令的寻址方式，每条指令的格式、功能及标志的影响； 同时还涉及到存储器单元的物理地址计算、 标志位填写和堆栈操作。 我们需要熟 练掌握汇编语言类别、 伪指令语句格式和作用、 基本程序结构、 调用程序和被调 用程序之间数据传递途径以及汇编源程序上机调试过程。 学习汇编语言重点的是 阅读程序和编写程序。3. 内存储器及接口1.存储器的组织（1）存储器空间与存储器结构 存储空间8086/8088有20条地址线，可直接对1M个存储单元进行访问。每个存储单 元存放一个字节型数据，且每个存储单元都有一个20位的地址，这1 M个存储单元对应的地址为00000HFFFFFH

7、如图所示。存储单元地址78H00000H9FH00001H46H0011FHDFH00120H6CH00121H 98HE8009H65HE800AH5EHE800BHA6HE800CH66HE800DH6FHFFFFFH图2存储空间示意图一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。如图所示，00001H单元的内容为9FH,记为：（00001H）=9FH。若存放的是字型数据（16位二进制数），则将字的低位字节存放在低地址单 元，高位字节存放在高地址单元。如从地址 0011F H开始的两个连续单元中存放 一个字型数据，则该数据为 DF46H记为：（0011FH）=DF46H若存放的是双字型数据

8、（32位二进制数，这种数一般作为地址指针，其低位 字是被寻址地址的偏移量，高位字是被寻址地址所在段的段地址），这种类型的数据要占用连续的4个存储单元，同样，低字节存放在低地址单元，高字节存放 在高地址单元。如从地址 E800AH开始的连续4个存储单元中存放了一个双字型 数据，则该数据为 66A65E65H 记为：（E800AH）=66A65E65H 存储结构在组成与8086CP!连接的存储器时，1M字节的存储空间实际上被分成两个 512K字节的存储体，分别叫高位库和低位库。低位库固定与8086CPU的低位字节数据线C7D）相连，因此又可称它为低字节存储体，该存储体中的每个地址均为偶 地址。高位

9、库与8086CPU的高位字节数据线D15D8相连，因此又称它为高字节存储 体，该存储体中的每个地址均为奇地址，如下图所示。00001H00000H00003H00002H00005H00004H512K X 8 （位）512K X 8 （位）奇地址存储体偶地址存储体（A°=1 ）（A 0=0）FFFFDHFFFFCHFFFFFHFFFFEH8图863存储0器6勺分体构构地址总线A19A1可同时对高、低位库的存储单元寻址， A）和BHE用于对库的选择，分别连接到库选择端上。如下图所示。当A0=0时，选择偶数地址的低 位库；当BHE=0寸，选择奇数地址的高位库；当两者均为 0时，贝U同时

10、选中高低 位库。利用A0和BHE这两个控制信号，既可实现对两个库进行读/写（即16位数 据），也可单独对其中一个库进行读/写（8位数据） 存储器分段8086/8088系统中将1M的存储空间划分为若干分段，每段长最多包含64K字节，并规定每个段的20位起始地址必须是被16位整除的地址，即其起始地址 的低4位必须是0。000000FFFF100001FFFFFCICIOOFFFFF15段节-V=64K字节产歸段=64KT节丿選辑段1起”点逼辑段2起直.運辑段J題点逻辑段屯5起点JI|h1<=84KB逻辑段2<=64KBjia3<=64KB逻辑段4, 5U64KB图4-1存储空间段

11、结构图4-2分段逻辑结构 逻辑地址与物理地址物理地址：就是存储器的实际地址，它是指 CPI和存储器进行数据交换时所使用 的地址（20位）。逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地址两部分组成 （16位） 逻辑地址的表示形式为“段地址：偏移地址”。物理地址=段地址X 10H+偏移地址存储器16位段地址000016位偏移地址+） 20位字节或字的物理地址段寄存器64K，分段(b)(a)图5 20位物理地址的构成举例（a） 20位物理地址的形成；（b）字节地址构成举例4. 中断（1）中断的定义CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件（外部或内部），引起CPU暂时中断 正在运行的程序，转去

12、执行一段特殊的服务程序 （称为中断服务程序或中断处理 程序），以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过 程称为中断。（2）中断源引起CPU中断的事件 内部中断：CPU内部执行程序时自身产生的中断 外部中断：CPU以外的设备、部件产生的中断（3）中断过程中断请求一 中断响应一 中断服务 一中断返回可编程中断控制器8259A 内部结构IRR中断请求寄存器用来存放由外部输入的中断请求信号IR0IR7，允许多位置1。ISR中断服务寄存器保存、记录正在处理中的中断请求，当任何一级中断被响应，CPU正在执行它的中断服务程序时，ISR相应位置1。PR 优先级判别器对保存在IRR中的中断

13、请求进行优先级识别，送出最高级别中断请求到ISR中;当出现多重中断时，PR判定是否允许所出现的中断去打断正在处理的中 断。IMR中断屏蔽寄存器实现对各级中断的有选择的屏蔽，当某位为1，表示禁止这一级中断请求进入系统 8259A的工作过程当某IRi有效时，IRR相应位置1,若有效的IRi未被屏蔽，则向CPU发出中 断请求，检测到第1个INTA信号后，置ISRi=1，IRRi=0。检测到第2个INTA 信号后，把ISRi=1中最高优先级的中断类型码放到 DB上。若工作在AEOI方式，在第2 个INTA 结束时，使ISRi复位；否则由CPU发 出EOI命令使ISRi复位5. 可编程定时器/计数器技术

14、本章主要内容是定时器/计算器的应用场合；如何实现定时/计数；可编程计 数器/定时器8253芯片的内部结构、引脚功能、计数原理、6种工作方式下的工 作条件和输出波形特征。6. 可编程输出/输出接口本章讨论输入/输出接口的基本概念，包括输入/输出接口的作用、内部结构、 传送信息的分析、IO端口编址以及主机通过接口与外设之间数据传送的方式。r接口作用接口佶送信息的种类K状态信息本知识点J io端口 一 io端口编址方式主机通过接口与外设数据传送方式f单独编址- 10兰而口有t统-编址亠数据信息(开关量脉冲邕数据量、模拟量)I简单的L0芯片的使用程序控制方式数据传送方式Y中断控制方式I直接存储器存取控

15、制方式D、ia)图6本章知识要点7. A/D、D/A转换技术本章重点是A/D转换的任务和转换原理，D/A转换的任务和转换原理，常用 A/D转换器(ADC)集成芯片和D/A转换器(DAC)集成芯片的外部引脚功能、内部结 构、工作过程、性能指标以及实际应用。三、实际应用随着智能畜禽农业规模的不断扩大，环境的好坏对农业产品健康的影响逐步 地体现出来，只有创造一个空气新鲜，温、湿度适宜，干暖舒适的环境条件，才 能让农业产品更好的生长，保持旺盛，发病率降低，获得较高的增长速度和转换率，创造较高的经济效益。因此，调控好室内空气、湿度和温度等环境，是农业 产品管理的最根本问题。通过A/D采集并存储蓄舍温度，

16、根据蓄舍温度要求，通过D/A输出控制信号，控制风机的转速及风机的启动、停止，实现蓄舍温度及空气的自动调节。(1) 当 温度W18C，风机不转动，并且四个红灯闪烁。(2) 当18Cv温度20C,启动风机低速转动。(3) 当20Cv温度25C,启动风机中速转动。(4) 当25Cv温度30C,启动风机高速转动。(5) 当温度超过30C，红色发光二极管全亮、喇叭连续发声报警。(6) 用直流电机带动风机，计算机输出的数字量经D/A转换后变为高、中、 低三种电压，控制直流风机的三种转速。四、心得体会微机原理是计算机专业较难的内容，因为学的是计算机的构造原理以及各种 汇编指令代码。汇编并不像高级语言那样容易理解， 不仅要记住汇编指令，还要 理解各种寄存器，更要知道数据的存放地址。所以学起来很吃力，每一次