微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第一章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論,第二章,8086/8088,微處理器,第三章,8086,微處理器的指令系統(tǒng),第四章 匯編語言程序設(shè)計(jì),第五章 存儲(chǔ)器系統(tǒng),第六章 輸入,/,輸出接口,第七章 中斷與中斷控制,第八章,I/O,接口技術(shù),第九章 數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換,第十章 串行通訊技術(shù),第一章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論,基本概念,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī)組成：,CPU,、存儲(chǔ)器、,I/O,接口、總線,掌握總線的概念和分類（按傳輸信息分）：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線,微處理器、單片機(jī)、單板機(jī)基本概念,馮諾依曼機(jī)的硬件體系結(jié)構(gòu)

2、,計(jì)算機(jī)內(nèi)信息表示,微處理器,嚴(yán)格講，微處理器,CPU,CPU ,計(jì)算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域，由,算術(shù)邏輯部件,(ALU),和,控制部件,(CU),兩大主要部分組成,微處理器,把,CPU,和,一組,稱為,寄存器,（,Registers,）的特殊存儲(chǔ)器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中,微處理器 微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī),以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲(chǔ)器（,ROM,）、讀寫存儲(chǔ)器（,RAM,）、輸入輸出接口電路及系統(tǒng),總線,等所組成的計(jì)算機(jī)，稱為,微型計(jì)算機(jī),。,將這些組成部分集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱,單

3、片機(jī),。,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以,微型計(jì)算機(jī),為中心，配以相應(yīng)的,外圍設(shè)備,以及控制微型計(jì)算機(jī)工作的,軟件,（軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類）。,微型計(jì)算機(jī)如果不配有軟件，通常稱為裸機(jī)。,單板機(jī),將微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分都集成在一塊印制電路板上，并配以簡單的外設(shè)（如鍵盤）等，構(gòu)成的一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,算術(shù)邏輯單元,(ALU),控制器,內(nèi)部總線,微處理器,(CPU),存儲(chǔ)器（,RAM,、,ROM,）,I/O,接口,系統(tǒng)總線,外圍設(shè)備,系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫等,微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng),微型計(jì)算機(jī),馮,諾依曼結(jié)構(gòu)：,由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成,微

4、型計(jì)算機(jī)的硬件體系結(jié)構(gòu),控制器,輸入設(shè)備 存儲(chǔ)器 輸出設(shè)備,運(yùn)算器,數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式表示,數(shù)據(jù)和程序存放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進(jìn)制形式,控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令序列（即程序）工作，并由一個(gè),程序計(jì)數(shù)器（,PC,）,控制指令的執(zhí)行。,CPU,(,中央處理單元,),Central Processing,Unit,ALU,(,算術(shù)邏輯單元,),Arithmetic Logic Unit,控制器,Memory,(,存儲(chǔ)器,),RAM,(,讀寫存儲(chǔ)器,),ROM,(,只讀存儲(chǔ)器,),I/O,接口主機(jī)與外設(shè)的匹配連接,BUS,(,總線,),AB,(,地址總線,),D

5、B,(,數(shù)據(jù)總線,),CB,(,控制總線,),總線：傳遞信息的一組公共通信線，是傳送信息的公共通道，微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)功能部件,。,數(shù)據(jù)總線（,DB,：,Data Bus,）,處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)交換信息的通道,個(gè)數(shù)（條數(shù)）是一次能夠傳送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù),地址總線（,AB,：,Address Bus,）,指定存儲(chǔ)器或外設(shè)的具體單元,個(gè)數(shù)（條數(shù)）反映訪問的主存儲(chǔ)器容量或外設(shè)范圍,控制總線（,CB,：,Control Bus,）,控制處理器數(shù)據(jù)傳送等操作,一個(gè)信號(hào)兩種狀態(tài)（高或低）兩種編碼（,1,或,0,）,N,：,2,N,地址就是號(hào)碼,計(jì)算機(jī)中的信息表示和處理,計(jì)算機(jī)中信息以二進(jìn)制形式

6、存儲(chǔ)，書寫時(shí)常用,16,進(jìn)制,無符號(hào)數(shù)表示,掌握二進(jìn)制無符號(hào)數(shù)表示,掌握,BCD,碼（壓縮,BCD,碼、非壓縮,BCD,碼）,有符號(hào)數(shù)表示,原碼、補(bǔ)碼、反碼表示方法,一個(gè)字節(jié)有符號(hào)數(shù)的范圍、一個(gè)字的補(bǔ)碼所表示的范圍,溢出，能夠進(jìn)行有符號(hào)數(shù)運(yùn)算溢出判斷,ASCII,碼，熟記,09,、,AF,、,af,的,ASCII,碼,了解漢字內(nèi)碼的概念,位和字節(jié),位,(bit),是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位,;,取值只能為,0,或,1,的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作,b,字節(jié),(byte),由,8,位二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)記作,B,K,是,kelo,的縮寫，,

7、1K=1024B=2,10,；,M,是,mega,的縮寫，,1M=1024K=2,20,；,G,是,giga,的縮寫，,1G=1024M=2,30,；,T,是,tera,的縮寫，,1T=1024G=2,40,。,硬件基礎(chǔ)知識(shí),三態(tài)門、,D,觸發(fā)器、邏輯門的功能及其符號(hào)表示,4LS244,、,74LS245,、,74LS273,、,74LS373,的功能,計(jì)算機(jī)總線連接規(guī)則,計(jì)算機(jī)部件輸出數(shù)據(jù)到總線時(shí)應(yīng)加三態(tài)緩沖電路、總線輸出到計(jì)算機(jī)部件時(shí)通常通過鎖存器鎖存,計(jì)算機(jī)中信息分時(shí)傳送原理,計(jì)算機(jī)總線,-,三態(tài)門和,D,觸發(fā)器在總線中的應(yīng)用,三態(tài)門：增加驅(qū)動(dòng)，用作數(shù)據(jù)輸入時(shí)的緩沖。,D,觸發(fā)器,：信號(hào)

8、保持，用作信息輸出時(shí)的鎖存。,多個(gè)器件接入總線時(shí)，一定要使用三態(tài)電路,當(dāng)需要使用總線的時(shí)候打開三態(tài)門，進(jìn)行信息傳遞。,當(dāng)不需要使用總線時(shí)，關(guān)閉三態(tài)門，使之處于高阻狀態(tài)，而不影響別的器件使用總線。,第二章,8086/8088,微處理器,8086,微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu),總線接口單元,BIU (Bus Interface Unit),：,主要負(fù)責(zé)物理地址的形成、預(yù)取指令、指令隊(duì)列排隊(duì)、讀,/,寫操作數(shù)和總線控制。,執(zhí)行單元,EU (Execution Unit),：,主要負(fù)責(zé)指令譯碼和執(zhí)行,8086/8088,微處理器程序執(zhí)行過程,指令隊(duì)列中出現(xiàn)兩個(gè)字節(jié)為空時(shí)自動(dòng)按,CS,值和,IP,值組成,20,位實(shí)

9、際物理地址到存儲(chǔ)器中取指令，一次取兩個(gè)字節(jié)指令存放到指令隊(duì)列中。,EU,從,BIU,指令隊(duì)列中讀取指令。,由,EU,控制電路對(duì)指令進(jìn)行譯碼分析，指出操作性質(zhì)及操作對(duì)象。,EU,執(zhí)行指令，如果執(zhí)行指令時(shí)必需訪問存儲(chǔ)器或者,I/O,端口，則在,EU,中計(jì)算出操作數(shù)的,16,位地址偏移量送給,BIU,，由,BIU,的地址加法器形成,20,位物理地址。,BIU,根據(jù),EU,請(qǐng)求，將操作數(shù),20,位物理地址傳遞給存儲(chǔ)器。,BIU,取來操作數(shù)經(jīng)總線控制邏輯傳送到內(nèi)部,EU,數(shù)據(jù)總線。,EU,將取來的操作數(shù)從內(nèi)部總線送入,ALU,，進(jìn)行指令指定的操作。,EU,運(yùn)算出的結(jié)果，經(jīng)內(nèi)部總線送到指定位置，若需要傳送

10、給存儲(chǔ)器或者,I/O,端口，則由,EU,請(qǐng)求,BIU,產(chǎn)生,20,位實(shí)際目標(biāo)地址，將結(jié)果寫入存儲(chǔ)器或者,I/O,接口。,總線接口單元,BIU,的組成,段寄存器：,CS,、,DS,、,ES,、,SS,指令指針寄存器,IP,指令隊(duì)列,地址加法器,其它組成部分：總線控制邏輯、暫存器,掌握,BIU,功能,執(zhí)行單元,EU,的組成,數(shù)據(jù)寄存器：,AX,、,BX,、,CX,、,DX,地址指針寄存器：,SP,、,BP,、,SI,、,DI,邏輯運(yùn)算單元,ALU,標(biāo)志寄存器,FLAGS,（,6,個(gè)狀態(tài)標(biāo)志和,3,個(gè)控制標(biāo)志）,掌握,EU,功能,8086,存儲(chǔ)器和,I/O,端口管理,8086,對(duì)存儲(chǔ)器的分段管理,段

11、地址、偏移地址、邏輯地址、物理地址基本概念,20,位物理地址的形成方法,掌握,8086,對(duì)存儲(chǔ)器和,I/O,端口的編址,地址指針寄存器,SP,、,BP,、,SI,、,DI,以及,IP,、,BX,尋址時(shí)所默認(rèn)的段及段超越概念,一,.,分段管理技術(shù),1.,采用“分段管理”的原因,Intel 8086,為標(biāo)準(zhǔn)的,16,位微處理器，,20,根地址總線管理,1MB,的存儲(chǔ)空間。,8086 CPU,中所使用的寄存器均是,16,位的，內(nèi)部,ALU,也只能進(jìn)行,16,位運(yùn)算，其尋址范圍局限在,216,65536(64K),字節(jié)單元。為了實(shí)現(xiàn)對(duì),1M,字節(jié)單元的尋址，,80x86,系統(tǒng)采用了存儲(chǔ)器分段技術(shù)。,8

12、086,對(duì)主存儲(chǔ)器的分段管理,數(shù)據(jù)段段基址,(DS),數(shù)據(jù)段內(nèi)偏移地址,擴(kuò)展段段基址,(ES),堆棧段段基址,(SS),代碼段段基址,(CS),每段地,址空間,最大,64K,數(shù)據(jù)段,擴(kuò)展段,堆棧段,代碼段,物理地址,=,段地址,*16+,偏移地址,每個(gè)存儲(chǔ)單元都具有一個(gè)唯一的,20,位編號(hào)，即,物理地址,，從,00000H,FFFFFH,。,每段起始位置的,20,位實(shí)際物理地址中的高,16,位稱為段地址,(,段基址,),，每段中某個(gè)存儲(chǔ)單元距段起始位置的偏移量稱為偏移地址。段地址和偏移地址合稱為邏輯地址。,邏輯地址和物理地址,邏輯地址（,Logical Address,）,在微處理器內(nèi)部、程序

13、員編程時(shí)采用的地址,某個(gè)存儲(chǔ)單元可以有多個(gè)邏輯地址,邏輯地址,段基地址,偏移地址,段基地址,邏輯段在主存中的起始地址,偏移地址,距離段基地址的位移量,物理地址（,Physical Address,）,地址總線上輸出的地址，用于外部硬件連接,每個(gè)存儲(chǔ)單元只有一個(gè)唯一的物理地址,邏輯地址由微處理器在輸出之前轉(zhuǎn)換為物理地址,108,208,308,106,206,306,107,207,307,109,209,309,110,105,104,103,102,101,210,205,204,203,202,201,310,305,304,303,302,301,08,18,28,06,16,26,07

14、,17,27,09,19,29,10,05,04,03,02,01,20,15,14,13,12,11,30,25,24,23,22,21,邏輯地址相對(duì)地址：,205,（,2,層,05,號(hào)房間）,物理地址絕對(duì)地址：,15,（第,15,號(hào)房間）,示意圖,8086,系統(tǒng)和外部設(shè)備之間通過,I/O,芯片接口，每個(gè),I/O,芯片對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)端口。,8086,對(duì),I/O,端口操作，需要專門的,IN,、,OUT,指令，并且只能通過累加器（,AX/AL,）來完成。,存儲(chǔ)器和,I/O,端口分別獨(dú)立編址,存儲(chǔ)器的地址范圍是,00000 0FFFFFH,I/O,端口的地址范圍是,0000 0FFFFH,8086

15、,對(duì),I/O,的管理,8086,引腳信號(hào)和工作模式,掌握最小模式、最大模式基本概念,掌握,8086,最小模式下引腳信號(hào)和功能（,READY,引腳和,/TEST,引腳僅作了解）,掌握,8086/8088,最小模式下的總線連接,了解,8086/8088,最大模式下的總線連接,了解,8086,最大模式下重新定義的,8,個(gè)引腳信號(hào)功能,了解,8088,與,8086,引腳信號(hào)和功能的區(qū)別,8086,操作和時(shí)序,了解,8086/8088,時(shí)鐘電路和復(fù)位電路,掌握,8086/8088,的復(fù)位操作,了解微機(jī)的啟動(dòng)過程,掌握時(shí)鐘周期、總線周期、指令周期基本概念,了解存儲(chǔ)器讀,/,寫時(shí)序、,I/O,端口讀,/,寫

16、時(shí)序,第三章,8086,微處理器的指令系統(tǒng),掌握,8086/8088 CPU,尋址方式,獲得數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)地址信息的方式稱為,尋址方式,數(shù)據(jù)尋址方式,寄存器相對(duì)尋址,基址變址尋址,相對(duì)基址變址尋址,I/O,端口直接尋址,I/O,端口間接尋址,隱含尋址,立即數(shù)尋址,寄存器尋址,直接尋址,寄存器間接尋址,程序?qū)ぶ贩绞?段內(nèi)直接尋址,近跳轉(zhuǎn),遠(yuǎn)跳轉(zhuǎn),段內(nèi)間接尋址,段間直接尋址,段間間接尋址,熟練掌握,8086/8088 CPU,指令系統(tǒng),傳送類指令,MOV,、,PUSH,、,POP,、,XCHG,、,IN,、,OUT,、,XLAT,、,LEA,、,LDS,、,LES,、,SAHF,、,LAHF,、,P

17、USHF,、,POPF,算術(shù)運(yùn)算類指令,ADD,、,ADC,、,INC,、,SUB,、,SBB,、,DEC,、,CMP,、,NEG,、,MUL,、,IMUL,、,DIV,、,IDIV,、,CBW,、,CWD,BCD,碼調(diào)整指令,掌握,DAA,調(diào)整指令,了解,DAS,、,AAA,、,AAS,、,AAM,、,AAD,指令,邏輯運(yùn)算及移位操作指令,AND,、,OR,、,NOT,、,XOR,、,TEST,、,SHL,、,SHR,、,SAL,、,SAR,、,ROL,、,ROR,、,RCL,、,RCR,串操作指令,MOVS,、,STOS,、,LODS,、,CMPS,、,SCAS,掌握重復(fù)前綴使用：,REP

18、,、,REPZ/REPE,、,REPNZ/REPNE,控制轉(zhuǎn)移類指令,掌握子程序調(diào)用和返回指令：,CALL,、,RET,、,RET n,掌握無條件轉(zhuǎn)移和條件轉(zhuǎn)移指令,條件轉(zhuǎn)移指令：,判斷單個(gè)狀態(tài)標(biāo)志的條件轉(zhuǎn)移指令：,JZ,、,JNZ,、,JS,、,JNS,、,JO,、,JNO,、,JP,、,JNP,、,JC,、,JNC,判斷無符號(hào)大小的條件轉(zhuǎn)移指令：,JA,（,JNBE,）、,JAE,（,JNB,）、,JE,（,JZ,）、,JNE,（,JNZ,）、,JB,（,JNAE,）、,JBE,（,JNA,）,判斷有符號(hào)數(shù)大小的條件轉(zhuǎn)移指令：,JG,（,JNLE,）、,JGE,（,JNL,）、,JL,（,

19、JNGE,）、,JLE,（,JNG,）,判斷,CX,寄存器的條件轉(zhuǎn)移指令：,JCXZ,掌握循環(huán)控制指令,LOOP,、,LOOPZ,（,LOOPE,）、,LOOPNZ,（,LOOPNE,）,掌握中斷指令：,INT n,、,IRET,、,INTO,掌握,CPU,控制類指令,掌握標(biāo)志控制類指令,CLC/STC/CMC,CLD/STD,CLI/STI,了解處理器控制指令：,NOP,、,HLT,、,WAIT,、,ESC,、,LOCK,第四章 匯編語言程序設(shè)計(jì),偽指令,常用偽指令：,DB,、,DW,、,DD,、,DQ,、,ORG,、,OFFSET,、,SEG,、,PTR,、,ASSUME,、,EQU,、,

20、$,、,DUP,等,掌握段的定義：,SEGMENT / ENDS,掌握過程的定義：,PROC / ENDP,了解匯編語言中的標(biāo)記（標(biāo)號(hào)、注釋等）,DOS,功能調(diào)用,程序結(jié)構(gòu),程序由語句構(gòu)成，每條語句占一行。,指令性語句,(,指令語句,),指示性語句,(,偽指令語句,),分段結(jié)構(gòu),程序按段編寫,與,8086,內(nèi)存分段編址對(duì)應(yīng),段由偽操作,SEGMENT,開始、,ENDS,結(jié)束,程序最后,END,結(jié)束語句，后跟啟動(dòng)地址,啟動(dòng)地址指程序開始執(zhí)行第一條語句。,程序中設(shè)有返回,DOS,的功能。,使程序執(zhí)行完后返回,DOS,系統(tǒng)的命令接受狀態(tài)。,程序中用到內(nèi)存操作數(shù)時(shí)，按操作數(shù)的尋址方式，給相應(yīng)的段寄存器

21、賦值,;,匯編語言程序結(jié)構(gòu)例,;,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送功能,aa SEGMENT,;,數(shù)據(jù)段,1,str1 DB Hello!,aa ENDS,bb SEGMENT,;,數(shù)據(jù)段,2,str2 DB 6 dup (?),bb ENDS,cc SEGMENT,;,代碼段,ASSUME CS:cc, DS:aa, ES:bb,start: CLD,MOV AX , aa,MOV DS , AX,LEA SI , str1,MOV AX , SEG str2,MOV ES , AX,MOV DI ,OFFSET str2,MOV CX , 6,REP MOVSB,MOV AH , 4CH,INT 21H,;,

22、返回,DOS,cc ENDS,END start,;,指示程序結(jié)束,熟練掌握使用匯編語言設(shè)計(jì)程序,順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì),分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì),循環(huán)程序設(shè)計(jì),子程序設(shè)計(jì),子程序的參數(shù)傳遞方法,通過寄存器傳遞參數(shù),通過全局變量傳遞參數(shù),通過堆棧傳遞參數(shù),通過代碼段來傳遞參數(shù),字符串處理,碼制轉(zhuǎn)換程序,第五章 存儲(chǔ)器系統(tǒng),存儲(chǔ)器基本知識(shí),存儲(chǔ)器按材料分類：磁性存儲(chǔ)器、光盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器按位置分類,內(nèi)部存儲(chǔ)器,內(nèi)部,CACHE,外部,CACHE,外部存儲(chǔ)器,外部存儲(chǔ)器,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按功能分類：,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,RAM,DARM,SRAM,只讀存儲(chǔ)器,掩膜型,ROM,可編程,ROM,（,PROM,）,紫

23、外線可擦除、可編程,ROM,（,EPROM,）,可用電擦除、可編程,ROM,（,E,2,PROM,）,存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法,存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度擴(kuò)展方法,多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù),其它連接都一樣,這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體,存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)擴(kuò)展方法,通過將存儲(chǔ)芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn),8086/8088,計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)器連接,了解,8086/8088,存儲(chǔ)器空間,8086,系統(tǒng)有,20,根地址線，,16,根數(shù)據(jù)線，尋址空間為,1,MB,偶地址數(shù)據(jù),由數(shù)據(jù)線低8位傳送,奇地址數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線高8位傳送,奇,、,偶地址數(shù)據(jù)存取分別由,BHE,和,A0,控制,存儲(chǔ)器連接,

24、存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線,存儲(chǔ)芯片的地址線,存儲(chǔ)芯片的片選端,存儲(chǔ)芯片的讀寫控制線,8088,全地址譯碼方式的存儲(chǔ)器連接,8086,全地址譯碼方式的存儲(chǔ)器連接,部分譯碼方式、線譯碼方式、不譯碼方式的存儲(chǔ)器連接,全譯碼方式,使用全部微處理器地址總線,片內(nèi)尋址：低位地址與存儲(chǔ)器芯片地址引腳相連,片選尋址：高位地址經(jīng)譯碼與存儲(chǔ)器芯片片選引腳相連,譯碼方式,只使用部分微處理器地址總線進(jìn)行譯碼,沒有使用的地址信號(hào)對(duì)存儲(chǔ)器芯片的工作不產(chǎn)生影響,部分譯碼,地址重復(fù),譯碼簡單,全譯碼,地址唯一,空間連續(xù),第六章 輸入,/,輸出接口,輸入,/,輸出基本概念,接口、端口的基本概念,接口,：外設(shè)與總線之間的中間環(huán)節(jié)，是計(jì)算

25、機(jī)與外設(shè)交換信息的控制電路。,端口,：接口電路中可以被尋址訪問的存儲(chǔ)單元。可分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口、控制端口。,一個(gè)接口電路可以具有多個(gè),I/O,端口（寄存器），每個(gè)端口用來,保存和交換不同的信息,可分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口、控制端口，,用于保存數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息,。,接口的功能,數(shù)據(jù)緩沖,：外設(shè)數(shù)據(jù)輸入到總線時(shí)需要緩沖。,數(shù)據(jù)鎖存,：總線數(shù)據(jù)輸出到外設(shè)時(shí)的鎖存，解決,CPU,與外設(shè)速度不匹配問題。,傳輸控制命令和狀態(tài)信息,：計(jì)算機(jī)與外設(shè)有時(shí)需使用硬件握手。例如：計(jì)算機(jī)利用查詢輸出到打印機(jī)。,信息轉(zhuǎn)換,：串并轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、電平格式轉(zhuǎn)換,對(duì),I/O,端口尋址：,對(duì)各設(shè)備的,I/O,端口譯碼尋址

26、,I/O,端口的編址方式,I/O,端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址,把一個(gè)外設(shè)端口看作存儲(chǔ)器的一個(gè)單元，占用存儲(chǔ)器的地址空間,，利用對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。,優(yōu)點(diǎn),不需要專門的輸入輸出指令,可使用全部對(duì)存儲(chǔ)器操作的指令，指令數(shù)量多,端口數(shù)量多,缺點(diǎn),占用存儲(chǔ)器空間,尋址時(shí)地址線數(shù)多,譯碼復(fù)雜,0,地址空間,(,共,1MB),內(nèi)存地址,(960KB),I/O,地址,(64KB),FFFFFH,EFFFFH,F0000H,I/O,端口獨(dú)立編址,計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端口編址，,I/O,端口具有獨(dú)立的地址空間,。計(jì)算機(jī)需用控制信號(hào)區(qū)分存儲(chǔ)器空間和,I/O,端口空間（例,8086 CPU,的,M/IO,

27、）。,優(yōu)點(diǎn),I/O,空間較存儲(chǔ)器空間小，地址線少，譯碼電路相對(duì)簡單,。,不占用存儲(chǔ)器空間,缺點(diǎn),要有專門輸入輸出指令，尋址方式少，不靈活,80x86,采用,I/O,端口獨(dú)立編址,00000H,內(nèi)存地址空間,內(nèi)存空間,(1MB),FFFFFH,I/O,空間,(64KB),FFFFH,I/O,地址空間,0000H,8086 I/O,空間,8086,系統(tǒng)使用,16,根地址線（,A15A0,）尋址,I/O,端口，可尋址,64KB,個(gè),I/O,端口；,偶地址端口數(shù)據(jù)使用低,8,位數(shù)據(jù)總線傳送，奇地址端口數(shù)據(jù)使用高,8,位數(shù)據(jù)總線傳送；,奇、偶地址端口的數(shù)據(jù)傳送由,BHE,和,A0,控制；,I/O,端口的

28、讀,/,寫選通信號(hào)為,IOR,和,IOW,。,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，多使用,8,位端口。,8086,系統(tǒng)的,8,位端口使用數(shù)據(jù)線的低,8,位傳送信息，所以端口地址的編址多為偶地址。,8088/8086 CPU,的,I/O,編址方式,采用,I/O,獨(dú)立編址方式,(,但地址線與存儲(chǔ)器共用,),地址線上的地址信號(hào)用 來區(qū)分：,時(shí)為,I/O,地址,I/O,操作只使用,20,根地址線中的,16,根：,A,15,A,0,可,尋址的,I/O,端口數(shù)為,64K(65536),個(gè),I/O,地址范圍為,0,FFFFH,IBM PC/XT,只使用了,1024,個(gè),I/O,地址,(0,3FFH),M/IO=0,M/IO,控制

29、總線,CB,地址總線,AB,I/O,接口電路,數(shù)據(jù),控制,狀態(tài),數(shù)據(jù)總線,DB,CPU,外設(shè),控制寄存器,狀態(tài)寄存器,數(shù)據(jù)寄存器,I/O,接口的典型結(jié)構(gòu),CPU,與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式,無條件數(shù)據(jù)傳輸方式,查詢傳輸方式,中斷傳輸方式,了解,DMA,傳輸方式及,DMA,控制器,8237,常用輸入,/,輸出電路設(shè)計(jì),無條件傳送,微處理器與慢速變化的設(shè)備交換數(shù)據(jù),外設(shè)總是處于,“,就緒,”,狀態(tài)，隨時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,無條件傳送的接口電路：,只考慮數(shù)據(jù)緩沖,無條件傳送的軟件編程：十分簡單,輸入時(shí)執(zhí)行輸入,IN,指令,mov,dx,8000h,in,al,dx,mov,bufin,al,輸出時(shí)執(zhí)行輸出,

30、OUT,指令,mov,al,bufout,mov,dx,8000h,out,dx,al,無條件傳送接口電路,輸入接口電路連接開關(guān)：讀取開關(guān)狀態(tài),輸出接口電路連接發(fā)光二極管,LED,功能要求：開關(guān)閉合時(shí)，將相應(yīng),LED,點(diǎn)亮,調(diào)用延時(shí)子程序,DELAY,保持一定時(shí)間,mov,dx,8000h,;DX,指向輸入端口,in,al,dx,;,從輸入端口讀開關(guān)狀態(tài),not al,;,求反,out,dx,al,;,送輸出端口顯示,call delay,;,調(diào)子程序,DELAY,進(jìn)行延時(shí),示意圖,查詢傳送,查詢傳送有,查詢,和傳送兩個(gè)環(huán)節(jié),首先查詢外設(shè)工作狀態(tài),檢測(cè)、等待外設(shè)準(zhǔn)備就緒,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

31、查詢功能的電路,連接外設(shè)的狀態(tài)輸入信號(hào),保存在,狀態(tài)寄存器,中,通過狀態(tài)端口讀取,實(shí)際中常引入超時(shí)判斷,查詢需大量時(shí)間，效率較低,查詢輸入接口,讀取狀態(tài)端口查詢外設(shè)狀態(tài)，若已就緒，讀取數(shù)據(jù)端口得到外設(shè)提供的數(shù)據(jù),mov,dx,5001h,;DX,指向,狀態(tài)端口,status:in,al,dx,;,讀狀態(tài)端口,test al,01h,;,測(cè)試狀態(tài)位,D0,jz,status,;D0,0,，未就緒，繼續(xù)查詢,dec,dx,;D0,1,，就緒，,DX,改指,數(shù)據(jù)端口,in,al,dx,;,從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù),示意圖,查詢輸出接口,讀取狀態(tài)端口查詢外設(shè)狀態(tài)，若已就緒，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)端口輸出給外設(shè),mo

32、v,dx,5001h,;DX,指向,狀態(tài)口,status:in,al,dx,;,讀取狀態(tài)口的狀態(tài)數(shù)據(jù),test al,80h,;,測(cè)試標(biāo)志位,D7,jnz,status,;D7,1,，未就緒，繼續(xù)查詢,dec,dx,;D7,0,，就緒，,DX,改指,數(shù)據(jù)口,mov,al,buf,;,將變量,BUF,送,AL,out,dx,al,;,將,AL,中的數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)口,示意圖,中斷傳送,微處理器在執(zhí)行程序過程中，被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又返回原來的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序,中斷源,引起中斷的事件或原因,內(nèi)部中斷,外部中斷,可屏蔽中斷,非屏蔽中斷,第七章

33、 中斷與中斷控制,PC,機(jī)中斷系統(tǒng),基本概念,了解中斷的功能,掌握中斷源、現(xiàn)場、斷點(diǎn)、返回地址的概念,了解中斷的原理和實(shí)現(xiàn),中斷優(yōu)先級(jí),了解優(yōu)先級(jí)的概念,掌握,PC,機(jī)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)的處理規(guī)則,斷點(diǎn)：,CPU,響應(yīng)中斷時(shí)，會(huì)停止當(dāng)前執(zhí)行程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理程序，原程序被打斷的地方,斷點(diǎn)地址：,中斷處理程序結(jié)束后，返回原程序恢復(fù)執(zhí)行的第一條指令的地址，又稱,“返回地址”,。,現(xiàn)場,是指進(jìn)入中斷服務(wù)程序之前,CPU,各個(gè)寄存器的狀態(tài)。,中斷系統(tǒng)的功能,（一）實(shí)現(xiàn)中斷及返回,檢測(cè)中斷,響應(yīng)中斷時(shí)保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場,中斷服務(wù)完成時(shí)將中斷申請(qǐng)信號(hào)撤銷,中斷服務(wù)完成后恢復(fù)現(xiàn)場和斷點(diǎn)，返回原程序,（二）對(duì)中斷進(jìn)

34、行控制,對(duì)中斷申請(qǐng)進(jìn)行控制,對(duì)中斷響應(yīng)進(jìn)行控制,（三）實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊(duì),（四）尋找中斷源,優(yōu)先權(quán)排隊(duì),當(dāng)系統(tǒng)中多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，,CPU,按照重要性和急迫性,(,中斷優(yōu)先級(jí),),擇優(yōu)響應(yīng)：,不同優(yōu)先級(jí)同時(shí)請(qǐng)求時(shí)，,CPU,先響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)中斷；,CPU,在處理低優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)，若出現(xiàn)高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求，則轉(zhuǎn)去處理高優(yōu)先級(jí)中斷,(,中斷嵌套,),；,CPU,在處理高優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)，若出現(xiàn)低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求，暫不響應(yīng)；,CPU,在處理中斷時(shí)，若出現(xiàn)同級(jí)別中斷請(qǐng)求，則等當(dāng)前中斷處理完后，才處理新的請(qǐng)求。,8086/8088,的中斷結(jié)構(gòu),中斷的分類：硬件中斷和軟件中斷,中斷類型碼,可屏蔽中斷、不可屏蔽

35、中斷,2,個(gè)硬件中斷,常用軟件中斷,除數(shù)為,0,中斷（,INT 0,）,單步中斷（,INT 1,）,斷點(diǎn)中斷（,INT 3,）,INTO,指令（中斷類型碼為,4,）,INT n,指令,中斷源,任何能引發(fā)中斷的事件都稱為,中斷源,，可分為：,硬件中斷源：,I/O,設(shè)備，系統(tǒng)時(shí)鐘，故障源等,軟件中斷源：,程序中斷指令,(INT 3),，指令運(yùn)行出錯(cuò),(INTO),等,8086/8088,的外部中斷信號(hào)：,INTR,、,NMI,INTR,可屏蔽中斷請(qǐng)求，高電平有效，受,IF,標(biāo)志的控制。,IF=1,時(shí)，執(zhí)行完當(dāng)前指令后,CPU,對(duì)它作出響應(yīng)。,NMI,非屏蔽中斷請(qǐng)求，上升沿有效，任何時(shí)候,CPU,都

36、要響應(yīng)此中斷請(qǐng)求信號(hào)。,查詢中斷的順序，,決定了各種中斷源的優(yōu)先權(quán),軟件中斷,除法錯(cuò)中斷,指令中斷,溢出中斷,非屏蔽中斷,可屏蔽中斷,單步中斷,高,低,PC,機(jī)的中斷向量,中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址（首地址）每個(gè)中斷類型碼對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量,每個(gè)中斷向量需占用,4,個(gè)字節(jié)。中斷向量的低字是偏移地址,(IP),，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后；高字是段地址,(CS),，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后,8086/8088,微處理器從物理地址,000H,開始，依次安排各個(gè)中斷向量，向量號(hào)也從,0,開始,8086/8088,CPU,在內(nèi)存,00000H,003FFH,的,1KB,地址空間內(nèi)，為,256,個(gè)中斷建立

37、一個(gè),中斷向量表,，,中斷向量表就是中斷服務(wù)程序入口地址表。,類型,255,指針,除數(shù)為,0,單步,非屏蔽,斷點(diǎn),溢出,003FCH,00000H,00004H,00008H,0000CH,00010H,CS,IP,段地址,偏移量,每個(gè),中斷類型碼,對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量，即,4,個(gè)字節(jié)的程序入口地址，中斷類型碼乘以,4,便可得到中斷向量表中存放中斷服務(wù)程序入口地址的存儲(chǔ)單元的偏移量。,0,4,： 專用中斷類型,5,1FH,：保留中斷類型,(,可修改中斷服務(wù)程序,),20H,0FFH,：用戶可用中斷類型,其中：,8,0FH,是,8,個(gè)硬件中斷,中斷類型碼為,N,的中斷向量的物理地址,N4,中斷響應(yīng)過

38、程,中斷檢測(cè),CPU,在每條指令執(zhí)行的最后一個(gè)時(shí)鐘周期檢測(cè)中斷請(qǐng)求，如果出現(xiàn)以下之一，則進(jìn)入中斷響應(yīng)周期。,有軟件中斷,有,NMI,中斷信號(hào),有,INTR,中斷信號(hào)，而且,CPU,允許中斷響應(yīng)，即,IF=1,獲取中斷類型碼,若是,INTR,，則產(chǎn)生,INTA,信號(hào)，中斷源通過數(shù)據(jù)總線的低,8,位將中斷類型碼傳送給,CPU,；,其余默認(rèn)類型碼；,得到中斷向量,系統(tǒng)根據(jù)中斷類型碼形成中斷服務(wù)程序的入口地址，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序執(zhí)行，每個(gè)中斷都有自己的處理程序。,中斷服務(wù)處理,進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，通常由以下步驟組成,保護(hù)現(xiàn)場，開中斷,中斷處理,關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場，又開中斷,用中斷返回指令,(IRET),返

39、回,6.,中斷返回：,從堆棧中恢復(fù)斷點(diǎn)處,CS:IP,和,FLAG,保護(hù)斷點(diǎn),系統(tǒng)自動(dòng)將標(biāo)志寄存器壓入堆棧，清除,TF,和,IF,，并將斷點(diǎn)處的,CS,和,IP,壓入堆棧，先壓,CS,后壓,IP,。,中斷控制器,8259,了解,8259,功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳信號(hào),8259,與計(jì)算機(jī)的連接,單片,8259,與計(jì)算機(jī)的接口電路,2,片,8259,級(jí)聯(lián)與計(jì)算機(jī)的接口電路,8259,的初始化命令字,ICW1ICW4,8259,操作命令字,操作命令字,OCW1,（掌握對(duì),8259,中斷申請(qǐng)的屏蔽和允許）,操作命令字,OCW2,，主要是其中,EOI,位的功能和操作,了解操作命令字,OCW3,中斷初始化舉例

40、,IBM PC/XT,機(jī)對(duì)單片,8259,的初始化,IBM AT/286,以上機(jī)器對(duì),2,片級(jí)聯(lián)的,8259,的初始化,中斷的編程方法,中斷向量的保存與安裝,中斷服務(wù)程序的編寫,中斷服務(wù)程序與主程序協(xié)調(diào)工作,定時(shí)器,/,計(jì)數(shù)器,8253,8253,功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu),8253,與計(jì)算機(jī)的連接,8253,的控制字,8253,的工作方式,方式,0,計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷方式,方式,1,可重新觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,方式,2,分頻器方式,方式,3,方波發(fā)生器方式,方式,4,軟件觸發(fā)選通方式,方式,5,硬件觸發(fā)選通方式,8253,的編程與應(yīng)用,ROM BIOS,對(duì),8253,定時(shí)器,0,、定時(shí)器,1,、定時(shí),2,的初始化,8253,應(yīng)用,第八章,I/O,接口技術(shù),第九章 模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換,DAC,接口電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用,8,位,DAC,接口電路、,T,型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),DAC,原理,利用,8,位,DAC,產(chǎn)生正向鋸齒波、負(fù)向鋸齒波、三角波,ADC,接口電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用,常用,AD,轉(zhuǎn)換方法,了解用軟件和,DAC,實(shí)現(xiàn)逐次逼近式,ADC,的設(shè)計(jì),第十章 串行通信,異步串行通信、同步串行通信的特點(diǎn),掌握波特率、線路傳輸方式、信號(hào)傳輸方式的基本概念,RS-232C,標(biāo)準(zhǔn)及其,9,針信號(hào)定義,掌握,RS-232C,的電平標(biāo)準(zhǔn),兩臺(tái),PC,機(jī)通過,RS232,接口進(jìn)行串行通信的硬件連接,