微机原理与接口技术-第9章 总线_25
微机原理及接口第九章作业答案
“微机系统原理与接口技术”第九章习题解答（部分）1. 什么是并行接口和串行接口？它们各有什么作用？答：并行接口是指接口与外设之间按字长传送数据的接口，即4位、8位或16位二进制位同时传送；而串行接口是指接口与外设之间依时间先后逐位传送数据的接口，即一个时刻只传送一个二进制位。
并行接口传送速度较快，但在远距离传送数据时成本高，损耗大，且平行数据线之间干扰大，所以并行接口一般适用于近距离的高速传送，而串行接口则适用于远距离传送。
2. 试画出8255A与8086CPU连接图，并说明8255A的A o、A i地址线与8086CPU的A i、A2地址线连接的原因。
答：8255A与8086CPU的连线图如下图所示：题9-2图8086系统有16根数据线，而8255只有8根数据线，为了软件读写方便，一般将8255 的8条数据线与8086的低8位数据线相连。
8086在进行数据传送时总是将总线低8位对应偶地址端口，因此8086CPU要求8255的4个端口地址必须为偶地址，即8086在寻址8255 时A0脚必须为低。
实际使用时，我们总是将8255的A0、A1脚分别接8086的A1、A2脚，而将8086的A0脚空出不接，并使8086访问8255时总是使用偶地址。
4. 简述8255A工作在方式1时，A组端口和B组端口工作在不同状态（输入或输出）时，C端口各位的作用。
注：带*的各中断允许信号由 C 口内部置位/复位操作设置，非引脚电平。
5. 用8255A控制12位A/D转换器，电路连接如下图所示。
设B 口工作于方式1输入，C 口上半部输入，A 口工作于方式0输入。
试编写8255A的初始化程序段和中断服务程序（注：CPU采用中断方式从8255A中读取转换后的数据）。
答：设8255的A、B、C及控制端口的地址分别为PORTA、POATB、PORTC和PCON，则一种可能的程序段实现如下：初始化8255AMOV AL,10011110B;设置8255A的工作方式控制字OUT PCON,ALMOV AL,00000101B;设置C 口置位復位控制字，使INTEA （PC2）为OUT PCON,AL;高电平，允许B 口中断MOV AL,00000010B;设置C 口置位/复位控制字，使PC1（IBF B）输出OUT PCON,AL；低电平，启动第一次A/D转换6. 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A 口工作于方式0,输出；C 口工作于方式0。
《微机原理与接口技术》第九章8253
二、8253的内部结构
数据总线 缓冲器 读／写控 制电路 计数通道
通道控制 寄存器
三、 8253的管脚分配
控制线
数据线 通道选择
通道管脚
四、 8253的编程
8253只有一个控制字，8253的一个方式 控制字只决定一个计数通道的工作模式。 8253 的控制字格式如图所示。共分为 4 部 分，通道选择、计数器读 / 写方式、工作 方式和计数码的选择。
第9章 可编程接口芯片
可编程接口概术 可编程定时／计数器接口芯片8253
可编程接口概术
一个简单的具有输入功能和输出功能的 可编程接口电路如下图，它包括一个输入接口， 其组成主要是八位的三态门；一个输出接口， 其组成主要是八位的锁存器；另外还有八位的 多路转换开关及控制这个开关的寄存器FF。
9. 1 可编程定时／计数器接口芯片8253 一、功能
定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于 并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连 续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时／ 计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253 内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计 数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时 范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种 工作方式，计数频率可高达2MHz以上。
4、方式3——方波发生器 方式2虽然可以作分频电路，但其输出 是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3
5、方式4——软件触发方式 方式4在工作过程中有以下特点：
a、 门控信号GATE为高电平，计数器开始减 1计数，OUT维持高电平； b、 当计数器减到0，输出端OUT变低，再经 过一个 CLK 输入时钟周期， OUT 输出又变 高。
解：1、电路。 需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一 个产生1KHz信号，选用通道1。工作原理如下，传感 器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0计数， 当记录10000个事件后，通道0计数器溢出，GATE端输 出高电平，这时通道1开始工作，产生1KHz信号推动喇 叭发音。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术1、8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?8086的内部结构分成两部分。
总线接口部件BIU，负责控制存储器与I/O 端口的信息读写，包括指令获取与排队、操作数存取等。
执行部件EU负责从指令队列中取出指令，完成指令译码与指令的执行行。
2、8086的总线接口部件有那几部分组成? 其功能是什么?8086的总线接口部件主要由下面几部分组成：4个段寄存器CS/DS/ES/SS，用保存各段址；一个16位的指令指针寄存器IP，用于保存当前指令的偏移地址；一个20位地址法器，用于形成20位物理地址；指令流字节队列,用于保存指令；存储器接口，用于与外总线的连接。
3、8086的执行单元（部件）由那几部分组成?有什么功能?8086的执行单元部件主要由下面几部分组成：控制器、算数逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器组。
（1）控制器，从指令流顺序取指令、进行指令译码，完成指令的执行等。
（2）算数逻辑单元ALU，根据控制器完成8/16位二进制算数与逻辑运算。
（3）标志寄存器，使用9位，标志分两类。
其中状态标志6位，存放算数逻辑单元ALU运算结果特征；控制标志3位，控制8086的3种特定操作。
（4）通用寄存器组，用于暂存数据或指针的寄存器阵列。
6、8086CPU状态标志和控制标志又何不同?程序中是怎样利用这两类标志的? 8086的状态标志和控制标志分别有哪些?（1）标志分两类：状态标志（6位）,反映刚刚完成的操作结果情况。
控制标志（3位），在8086特定指令操作中起控制作用。
（2）利用状态标志可以掌握当前程序操作的结果，例如了解是否产生进位，是否溢出等。
例如利用控制标志可以控制程序的单步调试。
（3）状态标志包括：包括零标志ZF、符号标志SF、奇偶标志PF、进位标志CF、辅助进位标志AF、溢出标志OF。
控制标志包括：单步运行标志TF、方向标志DF 与中断允许标志IF。
8、8086CPU的形成三大总线时，为什么要对部分地址线进行锁存？用什么信号控制锁存？为了确保CPU对存储器和I/O端口的正常读/写操作，要求地址和数据同时出现在地址总线和数据总线上。
微机原理及接口第9章习题解答
第9章习题解答1、选择题（1）在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过（）A．锁存器B．加法器C．移位寄存器D．数据寄存器（2）在远距离串行通信中，采用调制技术是为了使信号（）A．强度加大B．不失真传送C．一位一位传送D．有条不紊传送（3）微处理器通过数据总线向慢速外设输出数据时，接口部分必须含有的部件是（）A．反相器B．放大器C．锁存器D．TTL/EIA电平转换器（4）串行接口与设备之间的数据传输是以串行方式并且以（）A．单工方式进行的B．半双工方式进行的C．全双工方式进行的D．半/全双工方式进行的（5）甲乙两台计算机近距离通过RS一232C口进行通讯时，常采用最简单的三线联结。
即是（）A．甲机的TXD、RXD、GND分别与乙机的TXD、RXD、GND相连B．甲机的TXD、RXD、GND分别与乙机的RXD、TXD、GND相连C．甲机的RTD、TXD、RXD分别与乙机的RTS、TXD、RXD相连D．甲机的DSR、RXD、DTR分别与乙机的DSR、RXD、DTR相连2、什么是比特率、波特率？解：比特率指每秒传送的二进制位数。
波特率指每秒传送的信息位数量。
3、如果串行传输速率是2400波特，数据位的时钟周期是多少秒？数据位的时钟周期是 = 4.17×10-4秒4、若8251A的收发时钟（RxC、TxC）频率为38.4KHz，它的RTS和CTS 引脚相连。
工作在半双工异步通信，每帧字符的数据位数为7，停止位数为1，偶校验，波特率为600b/s，处于发送状态。
写出初始化程序，其端口地址为02C0H和02C1H。
38.4K = n * 600 ，得分频系数为64MOV DX,02C1HMOV AL,01111011 ;方式字OUT DX,ALMOV AL,00110001 ;控制字OUT DX,AL5、设8251A为异步工作方式，波特率因数为16，7位/字符，奇校验，两位停止位。
微机原理与接口技术课后习题参考答案
《微机原理与接口技术》李华贵主编课后习题参考答案第1章（1.6 习题）1．简述名词的概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统。
答：（1）微处理器：微处理器（Microprocessor）简称µP或MP，或CPU。
CPU 是采用大规模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）、控制部件CU（Control Unit）和寄存器组R（Registers）等三个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片上构成的电子器件。
（2）微型计算机：微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，简称微机。
（3）微型计算机系统：微型计算机系统由硬件与软件两大部分组成，分别称为硬件（Hardware）系统与软件（Software）系统。
其中，硬件（Hardware）系统由CPU、内存储器、各类I/O接口、相应的I/O设备以及连接各部件的地址总线、数据总线、控制总线等组成。
软件（Software）系统：计算机软件（Software）是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的程序及程序运行所需要的数据文档资料的总和。
一般把软件划分为系统软件和应用软件。
其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。
而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。
2．简述名词的概念：指令寄存器、地址寄存器、标志寄存器。
答：（1）指令寄存器：指令寄存器（Instruction Register，IR）用来保存计算机当前正在执行或即将执行的指令。
当一条指令被执行时，首先，CPU从内存取出指令的操作码，并存入IR中，以便指令译码器进行译码分析。
（2）地址寄存器：地址寄存器(Address Register，AR)被动地接受IP传送给它的地址值（二进制地址），AR的作用是保持IP送来的地址，并且以并行方式连接输出到CPU的地址引脚上，以便CPU访问指定的内存单元。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
微机原理与接口技术9章8253
定时器/计数器
• 主要内容
– 定时与计数 – 可编程定时器/计数器接口芯片8253
定时与计数
• 定时技术在微机系统中必不可少
– 微机的工作在标准时钟控制下完成 – 为外设提供实时时钟 – 向外设定时发出控制信号
• 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示……
– 对外部事件进行计数
定时与计数
• 定时与计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次 计数 – 当计数值为N时，则间隔N＋1个CLK脉冲输出一 个负脉冲（计数一次有效） – 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当 GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计 数 – 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值 重新开始计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触 发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 – 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在 GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK，OUT端 才输出一个负脉冲 – 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计 数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数 值计数
微机原理与接口技术
第九章 8253
微机原理与接口技术9章(DMA控制器)
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 其他
• EOP ：双向，当字节数计数器减为0时，在 上输出一个有效的低电平脉冲，表明DMA传 送已经结束；也可接收外部的信号，强行结 束8237的DMA操作或者重新进行8237的初始 化 • CLK：时钟信号输入，对于标准的8237，其输 入时钟频率为3MHz • READY：输入，高电平表示传送准备好。可用 来在DMA传送周期中插入等待状态 • RESET：输入，复位信号。芯片复位时，屏蔽 寄存器被置1，其他寄存器均清零，8237工作 于空闲周期SI
– DMAC是控制存储器和外设之间直接高速传送数 据的硬件 – DMAC应具备的功能
• 能接受外设的DMA请求信号，并向外设发出DMA响 应信号 • 能向CPU发出总线请求信号，当CPU发出总线保持响 应信号后，能够接管对总线的控制权 • 能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址 • 能向存储器和外设发出读/写控制信号 • 能控制传输的字节数，并判断传送是否结束 • 能发出DMA结束信号，DMA传送结束后，能释放总 线，让CPU重新获得总线控制权
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 读写控制信号
• MEMR、MEMW：输出信号，控制对存储器的 读写 • IOW 、IOR ：双向信号
– 输入信号：CPU向8237写控制字或读8237状态 – 输出信号：8237控制对外设的读写
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 数据地址信号
• DB0~DB7：既是CPU向8237的数据通道（输入或输出）；主动状 态时为向存储器输出的高8位地址A8~15 • A0~7：分两部分 – A0~3为双向，由CPU输入时选择8237的端口 – 输出时A0~3和A4~7一起输出存储器低8位地址 • ADSTB：正脉冲输出，地址选通信号，将DB0~7中的高8位地址信 号锁存到外部锁存器中 • AEN：高电平输出，地址输出允许，由它把锁存在外部锁存器中 的高8位地址送入系统的地址总线，同时禁止其它系统驱动器使 用系统总线 • CS ：输入信号，片选信号
微机接口课件第9章AD与DA转换
CSEG ENDS
END /D转换器概述
将连续变化的模拟信号转换为数字信号的 装置称为A/D转换器，简称ADC。
1．ADC原理
A/D转换器按照工作原理可分为计数式A/D 转换器、双积分式A/D转换器和逐次比较式 A/D转换器三种。
（1）计数式A/D转换器
微机原理与接口技术
作者：徐建平 成贵学
第9章 A/D与D/A转换
在微型计算机的输入/输出系统中，常 需要把外界连续变化的模拟信号送入计 算机进行运算，或者把计算机中经过处 理的数字信号输出控制某些外设。
完成由模拟信号到数字信号或由数字 信号到模拟信号转换的过程分别称为模 /数（A/D）转换或数/模（D/A）转换。
其中，若Di＝1，则开关Si闭合；若Di＝0， 则开关Si断开。
（2）T型电阻网络
常用的方法是采用T型电阻网络，这种方法 只使用两种阻值的电阻（R和2R），如图9-3 所示。各处的电压依次为：
2．DAC技术指标
（1）分辨率 分辨率指的是输出电压的最小变化量与满量
程输出电压之比，表明了D/A转换器的一个 最低有效位（LSB）使输出变化的程度。 分辨率也常用输入二进制数的位数来描述， 位数越多，则分辨率越高，转换时对应输入 模拟信号的电压值越小。
（5）温度灵敏度
温度灵敏度指的是，在满量程时，温度每升 高1℃，输出模拟值变化的百分数。它反映 了D/A转换器对温度变化的灵敏程度。
（6）输出范围
所谓输出范围，指的是D/A转换器输出电压 的最大范围，一般为5V~10V。输出电压一般 与参考电压、运算放大器的连接方式等有关。
9.1.2 D/A转换器芯片 DAC0832
（1）单缓冲方式
单缓冲方式是指，使输入寄存器或DAC寄存器 中的一个处于直通状态，即输入数据经过一 级缓冲就送入D/A转换器。
第9章_微机原理与接口技术答案欧青立编
第9章微机中断技术习题9.1 简述一般中断系统的组成和功能。
【参考答案】处理器内部应有中断请求信号的检测电路，输出中断响应信号，保存断点的逻辑，转向中断处理程序的逻辑，中断返回逻辑。
系统中要有一中断控制器，管理多个中断源，提供处理机所需的中断处理信息。
系统中请求中断处理的I/O接口电路要有提供中断请求信号及接收中断响应信号的逻辑。
9.2 什么是中断？简述一个中断的全过程。
【参考答案】中断是指在CPU正常运行程序时，由于内部或外部某个非预期事件的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引起中断事件的程序，然后返回被中断了的程序，继续执行被暂停的程序的过程。
当外设准备好向CPU传送数据或已准备就绪接收CPU的数据，或者有某些紧急情况需要CPU处理时，外设向CPU发出中断请求。
CPU接收到中断请求，在一定条件下，暂且停止执行当前的主程序，转到中断服务程序为外设服务；服务结束后返回并继续执行主程序。
微机的中断过程包括中断请求、中断响应、保护断点与现场、中断服务和中断返回等5个环节。
9.3 确定中断的优先级有哪两种方法？各有什么优缺点？IBM PC系列微机中断判优使用的是什么方法？【参考答案】确定中断的优先级有软件查询和硬件排队两种方法。
硬件排队方法中常用的是矢量中断方法。
软件查询方法所需电路比较简单：一是要把外设的中断请求触发器组合成一个端口供CPU查询，二是要将各外设的中断请求信号相或后作为CPU的中断请求信号送INTR引脚。
在外设数量较多时．这位查询转人中断服务所耗费的时间较长。
硬件优先权排队方法电路较复杂，要求外没不仅发出中断请求信号，而且还需提供设备的中断矢量(也称中断类型号)，该矢量与中断服务程序地址有关，CPU接收该矢量后可以转入中断服务程序。
这种方法中断响应速度快。
IBM PC系列微机中采用硬件优先权排队电路，具体来说，IBM PC系列微机中断判优采用的矢量中断方法。
IBM PC系列微机中断判优用的是中断控制器8259A，其内部集成了可编程改变的请求优先级电路及编码比较电路，既可以处理中断的优先级、也可以处理中断嵌套的优先级。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术第一篇：微机原理一、微机的定义和发展微机是指处理器、存储器、输入输出设备及其它必要外围电路芯片组成的一种具有完整计算机系统功能的小型电子计算机。
微机技术是计算机技术的一个重要分支，它的发展使得计算机在个人、家庭、办公和教育领域中得到了广泛应用。
微机的发展可以追溯到20世纪70年代，第一台微型计算机是由英特尔公司研制的4004芯片，它的出现实现了计算机技术由大型机走向小型化，这个趋势得到了进一步加强，直到21世纪初，微机已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
二、微机的结构和工作原理微机的结构主要由CPU、内存、输入输出设备和系统总线等部分组成。
1、CPU处理器是微机的重要部分，它负责控制计算机的运行，解释和执行指令。
常见的微处理器有英特尔公司的Pentium、AMD公司的Athlon和ARM公司的Cortex等。
2、内存内存是微机存储器的核心部分，包括ROM和RAM两种。
ROM是只读存储器，通常用来存放计算机启动程序和系统BIOS 等固定程序。
RAM是随机存储器，用来临时存储程序和数据。
3、输入输出设备输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪、硬盘、闪存盘等等。
4、系统总线系统总线是微机内部各组件之间通信的数据通路，包括地址总线、数据总线和控制总线。
三、微机的应用领域微机已经广泛地应用于各个领域，包括：1、个人电脑：微机已经成为人们日常生活中不可或缺的部分，可以用来上网、办公、游戏、学习等等。
2、企业办公：微机可以在企业中扮演重要角色，帮助企业进行数据处理、人力资源管理、生产管理等等。
3、工业自动化：微机可以在工业生产中扮演重要角色，帮助企业进行自动化控制和优化生产流程。
四、微机的优点和缺点微机具有以下优点：1、体积小、重量轻、易于携带和存储。
2、成本低、易于使用，适合个人和小型企业使用。
3、处理速度快，可以满足日常工作和娱乐需求。
微机的缺点包括：1、性能受限，无法处理大型数据和高级运算。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 微机的发展历程1.2 微机的组成与工作原理1.3 微机系统的性能指标1.4 微机在我国的应用与发展第二章：微处理器2.1 微处理器的结构与工作原理2.2 微处理器的性能评价2.3 常见微处理器简介2.4 微处理器的编程与应用第三章：存储器3.1 存储器的分类与性能3.2 随机存储器（RAM）3.3 只读存储器（ROM）3.4 存储器扩展与接口技术第四章：输入/输出接口技术4.1 I/O接口的基本概念4.2 I/O接口的编址方式4.3 常见I/O接口芯片介绍4.4 I/O接口的程序设计第五章：中断与DMA控制5.1 中断的概念与原理5.2 中断处理程序的编写5.3 DMA控制原理与实现5.4 中断与DMA在微机系统中的应用第六章：串行通信接口6.1 串行通信的基本概念6.2 串行通信的接口标准6.3 串行通信接口电路设计6.4 串行通信在微机系统中的应用第七章：并行通信接口7.1 并行通信的基本概念7.2 并行通信的接口标准7.3 并行通信接口电路设计7.4 并行通信在微机系统中的应用第八章：总线技术8.1 总线的概念与分类8.2 总线标准与协议8.3 总线接口电路设计8.4 总线在微机系统中的应用第九章：模拟接口技术9.1 模拟接口的基本概念9.2 模拟接口的电路设计9.3 模拟接口的信号转换技术9.4 模拟接口在微机系统中的应用第十章：微机系统的可靠性设计与维护10.1 微机系统的可靠性概述10.2 微机系统的可靠性设计10.3 微机系统的维护与故障诊断10.4 提高微机系统可靠性的措施重点和难点解析重点环节一：微机的发展历程与微机系统的性能指标解析：了解微机的发展历程对于理解微机原理与接口技术具有重要意义。
掌握微机系统的性能指标有助于评估和选择合适的微机系统。
重点环节二：微处理器的结构与工作原理解析：微处理器是微机系统的核心部件，理解其结构与工作原理对于深入学习微机原理与接口技术至关重要。
《微机原理与接口技术》课程教学大纲
《微机原理与接口技术》课程教案大纲一、课程说明二、学时分配表三、教案目的与要求1.本课程总体教案目的和要求通过本课程的学习、上机操作，使学生较熟练地掌握微机的基本结构、基本工作原理，初步掌握汇编语言程序设计及微机接口技术，具有微机应用系统设计开发能力，并为其它后续课程奠定基础。
教案要求是通过课堂教案与演示，课后习题练习等环节，掌握微型计算机的基本组成与工作原理的基础知识，包括理解计算机硬件原理，能够设计或调试基本的微机硬件接口及驱动程序等多方面的技能。
2.各章教案要求和知识考核点（一）微型计算机系统概述目的和要求：主要了解微型计算机系统的构造及微型计算机工作过程。
重点：微型计算机的基本组成难点：微型计算机工作过程（二）微处理器目的和要求:掌握寄存器结构、作用、引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；理解存储器读写时序；了解微处理器的发展。
重点：微处理器的基本结构，寄存器、堆栈，引脚及其功能；最小最大模式下系统总线形成；存储器分段与物理地址形成难点：的内部结构、典型时序分析（三）寻址方式和指令系统目的和要求:掌握有关寻址的概念；的种基本的寻址方式及有效地址的计算；掌握指令系统重点：掌握寻址方式；掌握常用指令的功能和用法难点：区别指令的正确与错误。
（四）汇编语言程序设计目的和要求：了解汇编语言特点、汇编程序功能、汇编语言结构；掌握汇编语言中的表达式、伪指令、宏定义的含义和用法；掌握功能调用基本，返回方法，了解文件管理；理解顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法，能编写、运行、调试简单的汇编语言程序。
教案重点：汇编的概念及其方法, 掌握汇编程序的基本格式，常用运算符的使用方法，汇编的步骤；顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法。
教案难点：伪指令、宏定义的用法；程序设计算法与流程图。
（五）输入输出接口目的与要求:掌握输入输出的基本概念；的编址方法、特点；与外设数据传递的方式及接口技术；理解程序控制传送方式、中断传送方式；掌握特点。
微型计算机原理及接口技术(第三版)(裘雪红)作者提供课件章 (9)
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VREF 24 R
3 i0
Di 2i
VOUT
i
Rfb
R fb R
DAC0832： 8位，两级锁存，倒T形电阻网络，变换时间1μs。 1）引线、功能
D0～D7 ILE、CS、WR1：一级锁存（输入寄存器） XFER、WR2：二级锁存（变换寄存器） VREF：－10V～＋10V IOUT1、IOUT2 Rfb AGND；VCC、DGND 2）时序
13
8.1.4 A/D与D/A变换器接口 一、数字到模拟(D/A)变换器
11111111 ……
127 ……
－127 1 0 0 0 0 0 0 1
1
－128 1 0 0 0 0 0 0 0
0
3. 典型DAC芯片
偏移2进制码
D7 6 5 4 3 2 1 0 VOUT 1 1 1 1 1 1 1 1 +5V
1 1 1 1 1 1 1 0 ……
……
……
1 0 0 0 0 0 0 1 ……
上拉电阻
1.066667 1.142857 1.230769 1.333333 1.454545
1.6 1.777778
2 2.285714 2.666667
3.2 4 5.333333 8 16 无穷大
微机原理与接口技术(第二版)课后习题答案
微机原理与接口技术（第二版）课后习题答案第1章作业答案1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?解：把CPU(运算器和控制器)用大规模集成电路技术做在一个芯片上,即为微处理器。
微处理器加上一定数量的存储器和外部设备(或外部设备的接口)构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成了微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能? 解：CPU主要由起运算器作用的算术逻辑单元、起控制器作用的指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列和标志寄存器等一些寄存器组成。
其主要功能是进行算术和逻辑运算以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点?解：采用总线结构,扩大了数据传送的灵活性、减少了连线。
而且总线可以标准化,易于兼容和工业化生产。
1.4 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据?解：数据总线是双向的(数据既可以读也可以写),而地址总线是单向的。
8086CPU为了减少芯片的引脚数量,采用数据与地址线复用,既作数据总线也作为地址总线。
它们主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时,总是先输出地址(指定要读或写数据的单元),过一段时间再读或写数据。
1.8在给定的模型中，写出用累加器的办法实现15×15的程序。
解： LD A， 0LD H， 15LOOP：ADD A， 15DEC HJP NZ， LOOPHALT第 2 章作业答案2.1 IA-32结构微处理器直至Pentillm4,有哪几种?解：80386、30486、Pentium、Pentium Pro、Peruium II 、PentiumIII、Pentium4。
2.6 IA-32结构微处理器有哪几种操作模式?解：IA一32结构支持3种操作模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。
微机原理与接口技术——基于8086和Proteus仿真(第2版) 习题参考答案
1.答：为了区别所使用的数制，一般用以下两种书写格式表示：①用括号将数字括起，后面加数制区分，数制用下标的形式给出；②用后缀区分，二进制数、十进制数、八进制数、十六进制数的后缀分别为字母B（或b）、D（或d）、O（或o）或Q（或q）、H（或h）。
例如：十六进制数56.78可以表示成(56.78)16或56.78H；十进制数56.78可以表示成(56.78)10或56.78D。
2.答：123D采用十进制，0AFH采用十六进制，77Q采用八进制，1001110B采用二进制。
3.答：字长为8位的二进制数原码表示的最大值：127，最小值：-127；补码表示的最大值：127，最小值：-128。
字长为16位的二进制数原码表示的最大值：32767，最小值：-32767；补码表示的最大值：32767，最小值：-32768。
4.答：(1)125D=0111 1101B=7DH(2) 255D=1111 1111B=FFH(3)72D=0100 1000B=48H(4)5090D=0001 0011 1110 0010B=13E2H5.答：(1)1111 0000B=240D=F0H(2) 1000 0000 B =128D =80H(3)1111 1111 B =255 D =FFH(4)0101 0101B=85D=55H6.答：(1)FFH=255D=1111 1111B(2) ABCDH=43947D=1010 1011 1100 1101B(3) 123H=291D=0000 0001 0010 0011B(4) FFFFH=65535D=1111 1111 1111 1111B7.答：(1)8位时(16)原=0001 0000 ；(16)补=0001 0000；16位时(16)原=0000 0000 0001 0000 ；(16)补=0000 0000 0001 0000；(2) 8位时(-16)原=1001 0000 ；(-16)补=1111 0000；16位时(-16)原=1000 0000 0001 0000 ；(-16)补=1111 1111 1111 0000；(3) 8位时(+0)原=0000 0000；(+0)补=0000 0000；16位时(+0)原=0000 0000 0000 0000；(+0)补=0000 0000 0000 0000；(4) 8位时(-0)原=1000 0000 ；(-0)补=0000 0000；16位时(-0)原=1000 0000 0000 0000；(-0)补=0000 0000 0000 0000；(5) 8位时(127)原=0111 1111；(127)补=0111 1111；16位时(127)原=0000 0000 0111 1111；(127)补=0000 0000 0111 1111；(6) 8位时-128超过原码表示的范围；(-128)补=1000 0000；16位时(-128)原=1000 0000 1000 0000；(-128)补=1111 1111 1000 0000；(7) 8位时(121)原=0111 1001 ；(121)补=0111 1001；16位时(121)原=0000 0000 0111 1001；(121)补=0000 0000 0111 1001；(8) 8位时(-9)原=1000 1001 ；(-9)补=1111 0111；16位时(-9)原=1000 0000 0000 1001；(-9)补=1111 1111 1111 0111；8.答：（1）[x]补=1100 0010；（2）[-x]补=0000 1101；（3）[x]原=1100 0010；（4）[x]反=1011 1101。
微机原理与接口技术总结
第一章微型计算机基础1、几个关键字：时钟频率、字长、寻址范围、地址总线、数据总线2、冯诺依曼结构中微型计算机的四大组成部分：CPU、内存、I/O接口、系统总线3、微处理器（CPU）包含：运算器（ALU）：算数逻辑运算控制器（CU）：指令译码，根据指令要求发挥出相应控制信息寄存器（Registers）：存放数据4、存储单元是存放信息(程序和数据)的最小单位，用地址标识。
单位：位、字节、字5、三总线：地址总线（AB）：输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址数据总线（DB）：数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线（CB）：协调系统中各部件的操作，决定系统总线的特点6、“裸机”指未装备任何软件的计算机所有物理装备的集合=硬件系统=裸机：CPU、I/O接口电路和半导体存储器（ROM和RAM）7、字长是指计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数8、时钟周期<总线周期<指令周期9、任意进位制数→十进制数：按位权展开十进制数→任意进位制数：辗转相除第二章8086/8088微处理器1、8086 CPU有两个独立逻辑部件组成（内部功能结构）：总线接口部件（BIU）：与内存或I/O端口传送指令或数据、产生20位的物理地址指令执行部件（EU）：负责执行指令2、BIU负责取指令，EU负责执行指令，重叠执行大大减少了等待指令所需的时间，提高了CPU的利用率和整个系统的执行速度3、段寄存器：代码CS、数据DS、堆栈SS、附加ES通用寄存器：数据寄存器：AX、BX、CX、DX变址寄存器：源DI、目的SI指针寄存器：基址BP、栈SP标志寄存器：FLAGS指令指针寄存器：IP4、8086 CPU通过CS寄存器和IP寄存器能准确找到指令代码5、8086/8088段寄存器的功能是用于存放段起始地址及计算物理地址6、指针寄存器和变址寄存器：只能按16位存取。
7、可以用于寄存器间接寻址、基址变址等寻址方式的寄存器有BX、BP、SI、DI。
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7
二、总线的性能指标
1、总线宽度 • 总线宽度又称总线位宽，是指数据总线的位数. 2、总线频率 • 总线频率是指一秒钟能够传送数据的次数，通常 用MHz表示。总线频率越高，工作速度越快。 3、总线带宽 • 总线带宽又称总线的数据传输率，是指每秒钟总 线上可传送的数据总量，通常以MB/s为单位。 • 总线带宽＝(总线宽度/8位)×总线频率 • 例如：PCI的数据总线带宽为32bit×33MHz/8＝ 132MB/s。
12
GND RESETDRV +5V IRQ9 -5V DRQ2 +12V OWS -12V GND SMEMW SMEMR IOW IOR DACK3 DRQ3 DACK1 DRQ1 REFRESH CLK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 DACK2 T/C BALE +5V OSC GND
21
二、USB总线的接口信号
引脚号
1 2 3 4
信号名称
+5V D－ D+ 地线
22
三、USB的总线拓扑结构和连接形式
USB总线的拓扑结构是一种多层星形结构，每个星形的中心是一个集线器， 一个集线器可以有2～7个端口，每个端口都可以连接一个功能设备或一 个集线器。所有的连接都是点对点。 USB设备可以划分为两大类：集线器（Hub）和功能部件（Function）。 只有集线器才能提供附加的USB接入点。有些USB复合设备既是功能部 件，也可以提供集线器功能。 USB是一个主从式总线协议，即在USB总线上只有一个主控模块（即主机） 和若干个从设备（即USB设备）。主机对USB总线拥有绝对的主控权， 总线上的一切数据传输都由主机控制。 主机
15
地址/ 数据线 (必选)
AD31~AD0 C/BE 3~C/BE0 PAR DEVSEL FRAME TRDY IRDY STOP IDSEL PERR SERR REQ GNT CLK RST
AD64~AD32 C/BE7~C/BE4 PAR64 REQ64 ACK64 INTA INTB INTC INTD SBO SDONE TDI TDO TCK TMS TRST 64位总线 扩展信号 (可选)
8
9.2 常用系统总线
• 第一代系统总线是以ISA为代表的总线标准； • 第二代是以PCI为代表的总线标准； • 第三代是以PCI Express为代表的总线
• PC/XT总线专指IBM 公司1981年推出的基于准16 位机PC/XT机使用的总线，也称为8位ISA总线 PC/XT总线的特点 1、PC/XT总线支持1KB的I/O地址空间、20位存储 器地址空间、8位数据存取。 2、每个双列扩展槽有62个引脚，代表不同信号。 3、除满足特殊需要的12V电源外，其他信号均与 TTL电平兼容。
3
9.1.3 微型计算机总线的组成
一、数据总线（Data Bus） • 数据总线的宽度（位数）反映了总线传输和处理数 据的能力，是总线性能优劣的主要指标。 二、地址总线（Address Bus） • 地址线的宽度（位数）决定了微型计算机系统的寻 址范围，是衡量微型计算机系统规模的重要指标之 一。 三、控制总线(Control Bus) • 根据使用情况不同，控制总线有时单向传送，有时 双向传送；有的是三态逻辑，有的是非三态逻辑。
IOCHK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 IOCHRDY AEN A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
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9.2.2 ISA工业标准总线
工业标准体系结构ISA（Industry Standard Architecture） 总线。 一、16位ISA总线的特点 • 1、总线支持力强，支持64KB的I/O地址空间、24位存储器 地址空间、8/16位数据存取、15级硬件中断、7个DMA通道 等。 • 2、16位ISA总线是一种多主控（Multi Master）总线，可 通过系统总线扩充槽中的的信号线实现。除CPU外，DMA 控制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为 ISA总线的主控设备。 • 3、支持8种类型的总线周期，分别为8/16位的存储器读周期、 8/16位的存储器写周期、8/16位的I/O读周期、8/16位的I/O 写周期、中断请求和中断响应周期、DMA周期、存储器刷 新周期和总线仲裁周期。
第9章 总线
本章内容提要： 1.总线的概念； 2.总线的功能、组成、分类、主要参数； 3.常见的微型计算机系统总线与外设总线。
1
9.1.1 IBM PC/XT主板的结构
8237A DMA控制器 地址 锁存器 8284 时钟 发生器 8088 微处 理器 数据 收发器 RAM ROM
AB
DB CB
8个 I/O 通道
IOCHK SD7 SD6 SD5 SD4 SD3 SD2 SD1 SD0
MEMCS16 IOCS16 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 DACK0 DRQ0 IOCHRDY DACK5 DRQ5 AEN DACK6 SA19 DRQ6 SA18 DACK7 SA17 DRQ7 SA16 +5V SA15 MASTER SA14 GND SA13 SA12 SA11 SA10 SA9 SA8 SA7 SA6 SA5 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0
8087 浮点 运算器
8288总线 控制器
8259A中 断控制器
8253 定时器
8255A 并行接口
扬声器 接口
键盘 接口
2
9.1.2 总线的基本概念
• 总线：是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路 • 具有共享性和分时性 • 同一个时刻只能有一个部件控制总线权，向总线上发送数据； 在接收端，同一个时刻可有多个部件选择性地接收数据。 • 有一个以上部件同时向总线上发送数据称为总线冲突，必须 对总线控制权进行仲裁和管理。 采用总线结构有两个优点： • 一是各部件可通过总线交换信息，相互之间不必单独连线， 减少了传输线的数量，提高了微机的可靠性； • 二是在扩展微机功能时，只需把要扩展的部件接到总线上， 提高了微机的可扩展性。
13
9.2.3 PCI外部设备互连总线
一、PCI局部总线及其系统结构 ● PCI局部总线为32位或64位地址数据线复用总线，用 于高度集成的外设控制器器件、扩展和处理机/存储器系 统之间提供一种内部连接机制.
14
一、PCI总线的特点
PCI总线的主要参数如下： • 总线时钟频率33MHz/66MHz； • 最大数据传输速率在时钟频率为33MHz时为132MB/s （32位）或264MB/s（64位）； • 采用与时钟同步的方式； • 数据总线的宽度为32位/64位； • 具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力； • 能支持64位寻址能力； • 具有完全的多总线主控能力； • 能自动识别外设（即插即用功能）； • 能实现中断共享等。
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GND RESET +5V IRQ2 -5V DRQ2 +12V CARD SLCTD -12V GND MEMW MEMR IOW IOR DACK3 DRQ3 DACK1 DRQ1 DACK0 CLK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 DACK2 T/C ALE +5V OSC GND
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9.3.2 USB通用串行总线
• USB（Universal Serial Bus）通用串行总线一种新的外设 连接技术。 一、USB总线的主要性能特点 1、使用方便 • 可以连接多个不同的设备，支持热插拔和即插即用功能。 2、传输速度快 • USB 1.0最高12Mb/s，2.0最高480Mb/s(半双工，4线)， 3.0最高5Gb/s(全双工，8线)。 3、扩充方便 • 从理论可以用USB集线器连接127个USB设备，每个外设 电缆长度可达5米。 • 4、独立供电 • USB总线使用一个4针的标准插头，其中有两针是电源线， 可为低功耗装置提供+5V电源。
1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
C 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
SBHE LA23 LA22 LA21 LA20 LA19 LA18 LA17 MEMR MEMW SD8 SD9 SD10 SD11 SD12 SD13 SD14 SD15
集线器 层1 集线器 层2 集线器 设备 设备 设备 层3 集线器 设备 集线器 设备
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层4
四、USB的传输方式
1、等时（Isochronous）传输方式 • 以固定的传输速率，连续不断地在主机与USB设备之间传输 数据，主要用来连接需要连续传输数据、且对数据的正确性 要求不高而对时间极为敏感的外部设备，如麦克风、电话等。 2、控制（Control）传输方式 • 主要用于命令/状态操作。它是由主机软件发起的请求/响应 通信过程，具有突发性、非周期性等特点。它包括设备控制 指令、设备状态查询以及确认命令。 3、中断（Interrupt）传输方式 • 主要用于向主机通知设备的服务请求。适合于数据传输量小、 数据需及时处理的实时传输系统，如键盘、鼠标等低速设备。 4、批量（Bulk）传输方式 • 主要用于要求传输正确无误、可以利用任何可用带宽进行传 输，或可以延迟到有可以利用的带宽时再进行数据的传输， 具有非周期性和突发性的特点，适合大量传输数据的场合。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
B
A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31