微机原理及接口技术总结

1、微微型计算型计算机原理机原理与接口技术与接口技术 总总 结结主要内容：主要内容：l概述概述微型计算机发展史微型计算机发展史l微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程l计算机中的常用计算机中的常用计数制、编码计数制、编码及它们及它们 相互间的相互间的转换转换l二进制数的二进制数的算术运算算术运算和和逻辑运算逻辑运算l符号数的表示符号数的表示及及补码运算补码运算l基本基本逻辑门逻辑门及及译码器译码器第1章 基础知识微机系统的构成 运算器运算器 CPU 控制器控制器 存储器存储器 寄存器寄存器 主机主机 输入输入/输出接口输出接口 硬件系统硬件系统 总线总线 外设外设微机系统微机系统 系统软件系统软

2、件 软件系统软件系统 应用软件应用软件 图图1-4 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线地址总线 ABAB输出设备C CP PU U数据总线数据总线 DBDB控制总线控制总线 CBCBI/O接口AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构图图1.2 计算机中的数制计算机中的数制l了解：了解：各种计数制的特点及表示方法各种计数制的特点及表示方法 l掌握：掌握：各种计数制之间的相互转换各种计数制之间的相互转换61.3 二进制数的运算二进制数的运算 无符号数无符号数 算

3、术运算算术运算 有符号数有符号数 逻辑运算逻辑运算译码器译码器l74LS138译码器：译码器：G1G2AG2BCBAY0Y7 掌握掌握74LS138译码器：译码器：l各引脚功能各引脚功能l输入端与输出端输入端与输出端 关系（真值表见关系（真值表见P28 表表1-9）1.4 符号数的表示：符号数的表示： 原码原码 反码反码 补码补码计算机中的二进制编码计算机中的二进制编码 BCD码码ASCII码码BCD码码-二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数l压缩压缩BCD码码8421码码 用用4 4位二进制码表示一位十进制数位二进制码表示一位十进制数l扩展扩展BCD码码 用用8 8位二进制码表示一位十进

4、制数位二进制码表示一位十进制数BCD码与十、二进制数之间的转换码与十、二进制数之间的转换lBCD十进制十进制 例例: (0010 0011 0100.0001 0101)BCD= (234.15）10lBCD 二进制二进制 先转换为十进制数，再转换二进制数先转换为十进制数，再转换二进制数；反之同样。；反之同样。 例例：（：（0001 0001 .0010 0101）BCD =（11 .25）10 =（1011 .01）BASCII码码-美国国家标准信息交换码美国国家标准信息交换码l字符的编码，一般用字符的编码，一般用7位二进制码表示。位二进制码表示。在需要时可在在需要时可在D7位加校验位。位加

5、校验位。l熟悉熟悉0F的的ASCII码码ASCII表16进制高位进制高位0123456716进制低位进制低位0NULDLESP0P/p1SOHDC1!1AQaq2STXDC22BRbr3ETXDC3#3CScs4EOTDC4$4DTdt5ENQNAK%5EUeu6ACKSYN&6FVfv7BELETB7GWgw8BSCAN(8HXhx9HTEM)9IYiyALFSUB*:JZjzBVTESC+;KkCFFFS,NNFSTUS/?O-oDEL15 教学目的：第2章 微处理器与总线l了解微处理器的一般结构和功能；了解微处理器的一般结构和功能；l理解理解80888088 CPUCPU的外部引

6、线及主要引线功能；的外部引线及主要引线功能；l深入理解深入理解80888088 CPUCPU的结构特点、内部寄存器功能的结构特点、内部寄存器功能及工作时序；及工作时序；l理解总线的一般概念、分类方法及主要功能；理解总线的一般概念、分类方法及主要功能；l了解现代微机系统的总线结构；了解现代微机系统的总线结构；l了解常用的系统总线和外设总线标准。了解常用的系统总线和外设总线标准。168088/80868088/8086微处理器概述微处理器概述 8086 8086 CPUCPU是是IntelIntel系列的系列的1616位微处位微处理器，它有理器，它有1616根数据线和根数据线和2020根地址线，根

7、地址线，所以可寻址的地址空间是所以可寻址的地址空间是2 220201 1MBMB。 8088 CPU 8088 CPU是准是准1616位微处理器，它位微处理器，它的内部寄存器、内部运算部件以及内部的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按操作都是按1616位设计的，但对外的数据位设计的，但对外的数据总线只有总线只有8 8位，在处理一个位，在处理一个1616位数据时，位数据时，80888088需要两步操作，因而称需要两步操作，因而称80888088是准是准1616位微处理器。位微处理器。178086 总线 地址总线（20 位） ALU 数据总线（16 位） 地址加法器 队列总线 指令队列 总线

8、接口部件（BIU） 1 2 3 4 5 6 C S I P 内部通信寄存器 总线 控制 逻辑 数据总线 暂 存 器 A L U 标志寄存器 E U 控制器 指令执行部件（EU） （16 位） （8 位） 通 用 寄 存 器 E S D S S S AX BX CX DX B P S P S I D I AH AL BH BL CH CL DH DL 图图2-12 8086处理器内部结构处理器内部结构8088/808618物理地址 8088/8086：20根地址线，可寻址220(1MB)个存储单元 CPU送到AB上的20位的地址称为物理地址 2.2.4 8088/80862.2.4 8088/8

9、086的存储器组织的存储器组织19逻辑地址逻辑地址段基地址和段内偏移组成了逻辑地址 段基址 偏移地址(偏移量) 格式为：段地址:偏移地址 物理地址=段基地址16+偏移地址60002H00H12H60000H0 0 0 0段基地址（16位）段首地址 偏移地址=0002H20因为因为8088/8086CPU中有中有4个段寄存器，所以个段寄存器，所以 它同时可以访问它同时可以访问4个存储段。段与段之间可以个存储段。段与段之间可以重合、重叠、紧密重合、重叠、紧密连接或间隔分开。连接或间隔分开。分段寻址的好处就是允许程序在存储器内重分段寻址的好处就是允许程序在存储器内重定位。定位。21堆栈及堆栈段的使用

10、l内存中一个按内存中一个按FILOFILO方式操作的特殊区域方式操作的特殊区域l每次压栈和退栈均以每次压栈和退栈均以WORDWORD为单位（为单位（1616位）位）lSS存放堆栈段地址，存放堆栈段地址，SPSP存放段内偏移，存放段内偏移，SS:SP构成了堆栈指针构成了堆栈指针l堆栈用于存放返回地址、过程参数或需要保护堆栈用于存放返回地址、过程参数或需要保护的数据的数据l常用于响应中断或子程序调用常用于响应中断或子程序调用222 总线分类片内总线片内总线片外总线片外总线 按相对按相对CPU的位置的位置按层按层次结构次结构CPUCPU总线：总线：CPU CPU 其他部件其他部件系统总线：主机系统总

11、线：主机I/OI/O接口接口( (如如ISAISA等等) )外设总线：微机外设总线：微机外设（如外设（如IDEIDE、USBUSB）地址总线（地址总线（ABAB）数据总线（数据总线（DBDB）控制总线（控制总线（CBCB）按传送信按传送信息的类型息的类型22232.3.3 80882.3.3 8088系统总线系统总线1.1.最小模式下的系统总线最小模式下的系统总线(1)1)系统总线的控制系统总线的控制信号是信号是8088CPU8088CPU直接直接产生的。若产生的。若8088CPU8088CPU的驱动能力不够，可的驱动能力不够，可以加上总线驱动器以加上总线驱动器74LS24474LS244进行

12、驱动。进行驱动。(2)(2)按此构成的系统按此构成的系统总线上不能进行总线上不能进行DMADMA传送，因为未对系统传送，因为未对系统总线形成器件做进一总线形成器件做进一步控制步控制242.IBM PC2.IBM PC的系统总线和最大模式下的系统总线的系统总线和最大模式下的系统总线25第第3 3章章 8088/80868088/8086指令系统指令系统（1）26主要内容主要内容：l指令系统的一般概念指令系统的一般概念l对操作数的寻址方式对操作数的寻址方式l六大类指令的功能，包括：六大类指令的功能，包括：操作码的含义指令对操作数的要求指令执行的结果278086/8088CPU的指令系统共包含92种

13、基本指令，按照功能可将它们分为6大类：1. 数据传送类2. 算数运算类3. 逻辑运算和移位4. 串操作5. 控制转移类6. 处理器控制类28操作数：操作数：立即数操作数立即数操作数寄存器操作数寄存器操作数存储器操作数存储器操作数29寻址方式寻址方式寻址方式寻址方式寻找操作数的方法寻找操作数的方法l 寻找操作数的地址寻找操作数的地址（一般指源操作数一般指源操作数）l 寻找要执行的下一条指令的地址寻找要执行的下一条指令的地址在在8086指令系统中，说明操作数所在地址的寻址指令系统中，说明操作数所在地址的寻址方式可分为方式可分为8种种： 立即寻址立即寻址 寄存器相对寻址寄存器相对寻址 直接寻址直接寻

14、址 基址基址- -变址寻址变址寻址 寄存器寻址寄存器寻址 相对的基址相对的基址- -变址寻址变址寻址 寄存器间接寻址寄存器间接寻址 隐含寻址隐含寻址30指令格式：指令格式：说明要执行的是什么操作操作对象，可以有0个、1个或2个目的源指令的长度会影响指令的执行时间。8086指令的长度在1-7个字节之间。31IN、OUT 直接、间接寻址直接、间接寻址JMP 段内直接寻址段内直接寻址 段内间接寻址段内间接寻址如：如：JMP LEBAL ；IP+地址位移量地址位移量 JMP BX JMP WORD PTRBX+DI ；间接寻址操作数必须是；间接寻址操作数必须是16位位 ；寄存器或存储器地址；寄存器或存

15、储器地址32第第4 4章章 汇编语言程序设计汇编语言程序设计主要内容：主要内容：l了解汇编语言源程序的结构了解汇编语言源程序的结构l汇编语言语句格式汇编语言语句格式l伪指令伪指令l功能调用功能调用l掌握汇编语言程序设计掌握汇编语言程序设计3233二、汇编语言源程序结构二、汇编语言源程序结构数据段名数据段名 SEGMENT 数据段名数据段名 ENDS附加段名附加段名 SEGMENT 附加段名附加段名 ENDS堆栈段名堆栈段名 SEGMENT 堆栈段名堆栈段名 ENDS代码段名代码段名 SEGMENT 代码段名代码段名 ENDS34一个基本的汇编语言程序框架如下： stack SEGMENT PA

16、RA stack DB 100 DUP(stack) stack ENDS data SEGMENT data ENDS code SEGMENT ASSUME CS:code, DS:data, ES:data start: MOV AX, data MOV DS, AX MOV ES, AX MOV AL, 4CH INT 21H code ENDS END start 堆栈段数据段代码段一个源程序中可以有多个代码段，也可以有多个数据段、附加段及堆栈段，35 第5章 存储系统主要内容：l了解存储器系统的基本概念及不同类型半了解存储器系统的基本概念及不同类型半导体存储器的特点；导体存储器的特

17、点；l熟练掌握典型半导体存储芯片与系统的连熟练掌握典型半导体存储芯片与系统的连接；接；l掌握存储器扩展技术；掌握存储器扩展技术；l了解高速缓冲存储器的概念及其一般工作了解高速缓冲存储器的概念及其一般工作原理。原理。36存储器的分类存储器的分类3737静态存储器静态存储器SRAMSRAM是由是由6个个MOS管组成的管组成的双稳态点电路双稳态点电路3838动态随机存储器动态随机存储器DRAM字选线(地址选择线)存储电容 C位线D(数据线)分布电容CD39地址译码地址译码 输入的一组转换为一个特定的输出信输入的一组转换为一个特定的输出信号，即：号，即： 将输入的一组将输入的一组高位高位地址信号通过转

18、地址信号通过转换，产生一个有效的输出信号，用于选换，产生一个有效的输出信号，用于选中某一个存储器芯片，从而确定了该存中某一个存储器芯片，从而确定了该存储器芯片在内存中的地址范围。储器芯片在内存中的地址范围。 A20Ai 用于确定芯片的地址范围用于确定芯片的地址范围 Ai-1A0 用于片内寻址用于片内寻址40第6章 输入输出及中断技术主要内容：lI/O端口及其编址方式端口及其编址方式l简单接口芯片及其应用简单接口芯片及其应用l基本输入输出方法基本输入输出方法l中断的基本概念及工作过程中断的基本概念及工作过程416.1 输入输出接口输入输出接口主要内容：主要内容：lI/O接口与接口与I/O端口的概

19、念端口的概念lI/O端口的编址方式端口的编址方式l端口地址译码端口地址译码l数据传送方式数据传送方式426.2 6.2 简单接口电路简单接口电路掌握掌握：l接口电路的分类及特点接口电路的分类及特点l两类简单接口芯片的应用两类简单接口芯片的应用436.3 6.3 基本输入基本输入/ /输出方法输出方法无条件传送无条件传送查询式传送查询式传送中断方式传送中断方式传送直接存储器存取直接存储器存取(DMA)(DMA)446.4 6.4 中断技术中断技术掌握：掌握：l中断的基本概念中断的基本概念l中断响应的一般过程中断响应的一般过程l中断向量表及其初始化中断向量表及其初始化l8088/8086中断系统中

20、断系统45外部中断响应的一般过程外部中断响应的一般过程l中断请求中断请求l中断源识别（中断判优）中断源识别（中断判优）l中断响应中断响应l中断处理（服务）中断处理（服务）l中断返回中断返回46 第7章 常用数字接口电路了解串行通信的一般概念了解串行通信的一般概念掌握两种可编程接口芯片的应用掌握两种可编程接口芯片的应用 8253、8255477.2 7.2 可编程定时可编程定时/ /计数器计数器82538253掌握掌握: :l引线功能及计数启动方法引线功能及计数启动方法l6 6种工作方式及其输出波形种工作方式及其输出波形l82538253的使用的使用: : 芯片与系统的连接芯片与系统的连接 芯片的初始化编程芯片的初始化编程487.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片8255A掌握掌握: :l引线功能及控制方式引线功能及控制方