微机原理及应用CH6
微机原理及应用ch6-stu
微机的外部设备多种多样 工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼 此差别很大 因此必须经过中间电路再与系统相连， 这部分电路被称为I/O接口电路
I/O接口完成的功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 ⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换
⑶ 对I/O端口进行寻址
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查询传送的两个环节
⑴ 查询环节 • 寻址状态口 • 读取状态寄存器的标志位 • 若不就绪就继续查询，直至就绪 ⑵ 传送环节 • 寻址数据口 • 输入，通过IN指令从数据端口读入数据 • 输出，通过OUT指令向数据端口输出数据
输入状态
N
就绪？ Y 数据交换
25
查询传送流程
26
查询传送的两个环节
+5V
…
LED0
K7
CLK
LS273 8D 锁存器
数据 驱动器
+5V …
LED7 ;DX指向数据端口 ;从输入端口读开关状态 ;送输出端口显示 ;调子程序延时 ;重复
next:
mov dx,8000h in al,dx out dx,al call delay jmp next
22
第六章 输入/输出及接口
6.1 6.2 I/O接口概述 无条件传送方式及其接口
6.3
6.4 6.5
查询传送方式及其接口
中断传送方式及其接口 DMA传送方式
23
6.3 查询传送方式及其接口
程序查询方式（条件传送）基本原理
CPU在执行程序时需要不断查询外部设备的状态，如果设 备的数据传送没有准备好，CPU就反复查询；只有当设备就绪 （READY），CPU才能用I/O指令传送一个数据。 就绪？ 就绪：满，空、闲、不忙
微型计算机原理与应用
微型计算机原理与应用微型计算机，是指采用微处理器作为中央处理器，配以存储器、输入设备和输出设备等外围设备，构成的小型计算机系统。
它的出现极大地改变了人们的生活和工作方式，成为现代社会不可或缺的一部分。
本文将就微型计算机的原理和应用进行探讨，以帮助读者更好地理解和使用微型计算机。
首先，我们来了解一下微型计算机的基本原理。
微型计算机的核心是微处理器，它是一种集成电路芯片，包含运算器、控制器和寄存器等部件，能够执行各种指令进行数据处理。
微处理器的性能和功能直接影响着整个微型计算机系统的运行速度和功能扩展能力。
此外，微型计算机还包括存储器、输入设备和输出设备等外围设备，通过总线进行数据传输和控制信号传递，完成各种计算和处理任务。
在微型计算机的应用方面，它已经渗透到了各行各业，成为了生产、管理、科研和生活中不可或缺的工具。
在生产领域，微型计算机广泛应用于自动化生产线的控制系统、数控机床、机器人等设备中，提高了生产效率和产品质量。
在管理领域，微型计算机被广泛应用于企业的信息管理系统、财务管理系统、人力资源管理系统等，帮助企业实现信息化管理。
在科研领域，微型计算机成为了科研人员进行模拟实验、数据处理和科研成果展示的重要工具。
在生活中，微型计算机则广泛应用于个人电脑、智能手机、平板电脑、智能家居等产品中，丰富了人们的生活方式。
除此之外，微型计算机还在教育、医疗、交通、通信等领域发挥着重要作用。
在教育领域，微型计算机成为了学生学习的重要工具，帮助他们获取知识、进行实践和提高学习效率。
在医疗领域，微型计算机被广泛应用于医疗影像诊断、医疗信息管理系统、远程医疗等方面，提高了医疗服务的质量和效率。
在交通领域，微型计算机被应用于交通信号控制系统、智能交通管理系统等，提高了交通运输的安全性和效率。
在通信领域，微型计算机成为了通信设备的核心，支撑着互联网、移动通信等各种通信服务。
总的来说，微型计算机的原理和应用涉及的领域非常广泛，它已经成为了现代社会不可或缺的一部分。
微机的工作原理和应用
微机的工作原理和应用1. 微机的定义微机是指一种个人电脑，也称为微型计算机，是一种小型计算机系统，由主机、外部设备和相关软件组成。
微机的主要特点是体积小巧、价格低廉、功能全面，并且可以由个人用户独立使用。
2. 微机的工作原理微机的工作原理主要包括以下几个方面：2.1. 中央处理器（CPU）中央处理器是微机的核心部件，负责控制微机的整个运行过程。
它由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责解读指令并控制其他部件的运行，寄存器则用于存储临时数据和地址等信息。
2.2. 存储器存储器用于存储程序和数据。
微机的存储器主要包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM可以读写，用于存储操作系统、应用程序和数据等；ROM只能读取，用于存储固化的程序和数据。
2.3. 输入设备输入设备用于将外部信息输入到微机中，常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
通过输入设备，用户可以向微机输入文字、图形、声音等信息。
2.4. 输出设备输出设备用于将微机处理后的结果输出给用户或其他外部设备，常见的输出设备有显示器、打印机、音频设备等。
通过输出设备，用户可以看到图像、听到声音、打印文件等。
3. 微机的应用微机广泛应用于各个领域，以下是一些常见的应用场景：3.1. 办公自动化微机作为办公自动化的工具，可以通过文字处理软件编写、编辑和存储文档，通过电子表格软件进行数据处理和分析，通过演示文稿软件制作报告和演示等。
微机的高效性和便捷性使得办公工作更加高效和便利。
3.2. 学习和教育微机在学生学习和教育中起着重要作用。
学生可以通过微机进行在线学习、查阅资料、编写作业等。
教师可以利用微机进行教学辅助和资源分享，提高教学效果。
3.3. 科学研究微机在科学研究中扮演着重要角色。
研究人员可以利用微机进行数据收集、实验模拟、数据分析等。
微机的计算能力和数据处理能力可以大大提高科学研究的效率和精度。
3.4. 娱乐和社交微机也可以用于娱乐和社交活动。
接口CH6
第6章 中 断
主 编 副主编
刘彦文 高 爽
张向东 刘 彤
谭 峰
中国林业出版社
6.1 概 述
中断是计算机所具有的非常重要的功能，具有中断功能的 CPU可以实现： (1) 与外设同步工作。即CPU启动需进行通信的外设，与外 设并行工作。当外设具备与CPU进行数据通信的条件后， 中断CPU并与之进行数据交换。基于这种方法，CPU可以 同时与多个外设同步工作。 (2) 实现实时处理。在计算机实时控制系统中，现场传感器 信号和驱动装置都能利用中断功能及时得到CPU的处理。 (3) 故障处理。计算机在遇到诸如电源掉电、存储器出错、 溢出等随机问题时，利用中断功能可以自行处理，不需停 机或人工干预。 (4) 在现代微型计算机中，使用中断功能可以实现多道程序 和多重任务的并行工作。
/200609/25
5
2. 中断响应 对于可屏蔽的硬件中断请求，CPU执行程序的时 候，在每条指令执行过程中检测判断有无中断请求 信号。当CPU检测到中断请求信号，且内部的中断 允许触发器的状态为1，允许中断时，CPU在执行 完现行指令后，发出INTA中断响应信号。 图6.2所示为CPU内部产生中断响应信号的逻辑电 路。对于8086/8088 CPU可以用开中断(STI)或关中 断(CLI)指令来改变中断允许触发器IF标志位的状态。 从图6.2可以看出，一旦CPU发出中断响应信号，应 立即清除中断请求信号，以避免一个中断请求被 CPU多次处理。
/200609/25
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图6.7 8086/8088中断源
/200609/25
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6.2.1 8086/8088外部中断
外部中断是由CPU引脚引入的请求信号。 8086/8088 CPU有两条外部中断请求引脚：NMI(非 屏蔽中断)和INTR(可屏蔽中断)引脚。 1. 非屏蔽中断NMI 从引脚NMI引入的中断请求信号称为非屏蔽中断， 上升沿有效，并且不受标志寄存器中IF位的影响。 其信号一旦有效，CPU在执行完现行指令后，立即 响应。非屏蔽中断一般用于紧急故障处理，如电源 故障、存储器错等。中断类型码为2。
ch6输入输出接口
主讲教师 王秀青
河北师范大学 职技学院 应用信息技术系 王秀青
第6章 微型计算机的输入输出
一、接口的基本概念 二、输入输出的寻址方式 三、CPU与外设交换信息的控制方式
作业
2020/1/11
微型计算机的输入输出
2
河北师范大学 职技学院 应用信息技术系 王秀青
一、接口的基本概念
2020/1/11
微型计算机的输入输出
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河北师范大学 职技学院 应用信息技术系 王秀青
1、程序控制方式
（1）无条件传送控制方式 这是一种简单的数据传送方式，适用于任何时
候均处于“准备就绪”状态的外部设备，CPU可以 随时执行I/O指令来完成数据传送操作。认为外设随 时处于准备状态
（2）条件传送控制方式 ①查询输入 ②查询输出 例题
2020/1/11
微型计算机的输入输出
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河北师范大学 职技学院 应用信息技术系 王秀青
8086/8088的I/O指令
（1）直接端口寻址方式 对于端口PORT的地址范围是8位，即00H—FFH
IN AL, PORT ;端口PORT的字节信息送AL OUT PORT, AL ;将AL的数据信息送到端口PORT IN AX, PORT ;端口PORT的字信息送AX, 即端口
②查询输出
D_PORT S_PORT
接口
数据端口地址
状态端口地址
数据端口（8位） 状态端口（1位）
BUSY（1位)
输入状态信息 Y
BUSY？ N
准备输出数据
取数并输出数据
CPU输出数据前，先查询外设的状态端口的状态信息， 若为“空”（如BUSY=0，表示空闲），则执行输出指令把数 据送入I/O接口的数据端口。
微型计算机原理及应用3篇
微型计算机原理及应用第一篇：微型计算机的概述微型计算机，简称微机，是一类普及于个人和家庭使用的计算机，主要由中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等组成，广泛应用于个人办公、教育、娱乐等领域。
微型计算机起源于20世纪70年代初，当时计算机主要应用于科学计算和专业领域。
1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器Intel 4004，这标志着微处理器技术的诞生，也为微型计算机的发展奠定了基础。
随着计算机技术的不断进步和成本的降低，微型计算机得以广泛应用，并随着时代的发展不断更新换代。
微型计算机的主要部件包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备。
中央处理器是微型计算机的“大脑”，负责处理数据和指令，控制整个计算机的运行。
存储器则用于存储程序和数据，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。
输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，用于向计算机输入数据。
输出设备包括显示器、打印机、扬声器等，用于从计算机输出数据。
微型计算机具有体积小、便携、灵活性高等特点，能够完成文字、图像、音乐等多种操作，已成为人们生活中不可或缺的一部分。
随着人工智能、物联网等技术的发展，微型计算机的应用也越来越广泛，将对社会产生越来越大的影响。
第二篇：微型计算机的结构与工作原理微型计算机包括硬件和软件两部分，其中硬件包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，而软件则包括操作系统、应用程序、驱动程序等。
中央处理器（CPU）是微型计算机的核心部件，它有两个基本部分：算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）。
算术逻辑单元负责数学运算和逻辑运算，而控制单元则负责指令的控制和执行。
CPU通过总线与存储器及输入输出设备进行通信。
存储器分为主存储器和辅助存储器两部分。
主存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等，用于存储正在运行程序和数据。
而辅助存储器则包括硬盘、光盘、U盘等设备，用于长期保存程序和数据。
输入输出设备包括键盘、鼠标、扫描仪、显示器、打印机、扬声器等，用于输入和输出数据。
2019微机原理及接口技术课件-CH6
输入选通
数据端口写选通
③
DB（数据、状态）
数据锁存器
② （输出端口）
④输
出
①
＋5V
D R
Q
输出选通
设 备
BUSY(1bit) 状态缓冲器
ACK
(输入端口)
⑥
⑤
状态端口读选通
外设应具有必要的 联络（握手）信号 如READY、ACK等；
接口避免了对端 口的“盲读”、“ 盲写” ，数据传送 的可靠性高，且硬 件接口相对简单。
打印机子程序
键盘子程序
……
内存
中断系统相关概念
中断优先级：在系统中多个中断源可能同时提出中断
请求时，需要按中断的轻重缓急给每个中断源指定一个 优先级别，这就是中断优先级。
CPU按照中断优先权的高低顺序，依次响应。 同级优先级问题
断点:是指CPU执行的现行程序被中断时的下一条指令的
地址,又称断点地址。
无条件控制方式举例
DB
G1
AB 端口译
≥1
M/IO 码电路
WR
G2
RD
≥1
输出锁 存器
输入缓 冲器
L1
L2
……
L8
输出 设备
K1
… K2
K8 VCC
输入 设备
条件控制（程序查询）方式
数据端口读选通 DB（数据、状态）
③
(1bit) READY 状态端口读选通
④
输入数据
输
①入
R ＋5V
设
②Q D
备
缺点是CPU工作效 率低，I/O响应速度 慢；在有多个外设的 系统中，CPU的查询 顺序由外设的优先级 确定，实时性差。
Ch6压电式传感器
CH6 压电式传感器原理:基于压电材料的压电效应。
应用：测量加速度、压力、位移、温度、湿度等。
6.1 压电效应1、正压电效应某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
上述现象称为正压电效应。
2、逆压电效应如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随着消失，称为逆压电效应。
3、压电转换元件受力变形的几种形式（图6-1）4、几种常用压电材料的压电效应(1) 石英晶体(2) 压电陶瓷(3) 高分子材料5、压电方程与压电常数压电元件受到力F 作用时，就在相应的表面产生表面电荷Q ，力F 与电荷Q 存在如下关系：Q dF = （d 为压电系数）压电系数d 对于一定的施力方向和一定的产生电荷的表面是一个常数，但上式仅能用于一定尺寸的压电元件，没有普遍意义。
为使用方便，常采用下面的公式。
ij q d σ=式中 q — 电荷的表面密度，单位为（2/c cm ）；σ— 单位面积上的作用力，单位为（2/N cm ）；ij d — 压电常数，单位为（/C N ）。
(1) 压电常数① ij d ：在“短路条件”下,单位应力所产生的电荷密度。
“短路条件”是指压电元件的表面电荷从一开始发生就被引开。
② 压电常数g ：表示在不计“二次效应”的条件下，每单位应力在晶体内部产生的电势梯度，因此有时也称为压电电压常数。
20[/]dV N g m m εε=③ 压电常数h ：表示在不计“二次效应”的条件下，每单位机械应变在晶体内部产生的电势梯度。
[/]Vmh gE m m =④ 机电耦合系数K ：表示晶体中存储的电能对晶体所吸收的机械能之比的平方根。
或者反过来，表示晶体中存储的机械能对晶体所吸收的电能之比的平方根。
2K =由机械能转变成的电能输入的机械能 或 2K =由电能转变成的机械能输入的电能机电耦合系数K 在数值上等于压电常数h 和压电常数d 乘积的平方根。
微机原理及其应用
微机原理及其应用
微机原理是指微型计算机的工作原理，包括硬件系统和软件系统两个方面。
硬件系统主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等组成部分，而软件系统则包括各种应用程序和操作系统等。
微机原理的应用非常广泛。
首先，微机可以用于个人和家庭使用。
借助微机，人们可以进行文字处理、图像处理、娱乐和互联网等方面的操作，提高了工作和生活的效率。
其次，微机也被广泛应用于办公和商业领域。
在办公环境中，微机可以用于数据处理、信息管理、会议控制等方面；在商业领域中，微机被广泛应用于计算机销售、电子商务、营销和金融等方面，为企业提供了高效和便捷的解决方案。
另外，微机也在医疗、教育和科学研究等领域得到了广泛的应用。
在医疗领域，微机可以用于医学图像处理、医疗设备控制和病历管理等方面，帮助医生提高诊断和治疗水平；在教育领域，微机可以用于教学辅助、学生管理和在线学习等方面，提供了更多的学习机会和资源；在科学研究领域，微机可以用于数据分析、模拟和实验控制等方面，为研究人员提供了更加方便和快捷的研究工具。
总之，微机原理及其应用已经深入到生活和工作的各个领域，为我们的生活带来了巨大的便利和改变。
微机原理CH6 可编程外围接口芯片8255A及应用(ok)
第六章
2、方式 1（选通输入/输出工作方式） 适用场合 查询方式或中断方式的数据传送。如：与打印机的接 口。 方式1的基本功能 ① 两个选通的8位数据端口，可输入或输出 ； ② 每个端口有三条控制线（C口提供，固定指定的，不 能用程序改变） ③ 若只有一个口工作在方式1，余下的13位可工作在方 式0； ④ 方式1的两个8位数据口的输入、输出数据都能锁存。
PB7~PB0
PC1
INTE B PC2
OBFB ACKB
PC0 WR
INTRB
29
第六章
各控制联络信号的含义
① OBF (Output Buffer Full)：输出缓冲器满信号 8255A送给外设的选通信号，低电平有效。 当它为低电平时，表示CPU已将数据写到8255A的指定 输出端口，外设可以将数据取走。OBF 由输出命令 WR 的上 升沿置成低电平，而外设应答信号 ACK 将其恢复成高电平。 PC7输出A口的输出缓冲器满信号，PC1输出B口的输出缓冲 器满信号。 ② ACK (Acknowledge)：外设的应答信号 低电平有效，由外设送给8255A。 当它为低电平时，表示CPU输出到8255A的A口或B口的 数据已被外设取走。PC6输入A口的应答信号，PC2输入B口 的应答信号。
8255
4
第六章
二、8255A的结构和功能
5
第六章
1、数据端口A、B和C
8255A内部包含3个8位的输入输出端口A、B和 C，通过外部的24根线与外设交换数据或通信联络( 其中C口被分成C口上半部分和C口下半部分)，C口 又可分为两个4位端口。
6
第六章
每个数据端口在不同的工作方式下的具体功能：
中断允许信号
微机原理及应用CH6 总线技术与I／O接口基础
（1）模块化的小板结构、开放式的灵活组态
STD 总线使得微机系统被划分成若干模块，并
制作成标准的功能模板（插件卡）。用户可根据需
要选择功能模板组成自己的微机，插件卡与外设之 间可用其他方式连接，因此可以灵活方便地构成适 应不同要求的微机系统。图6.5是基于STD总线的微 机系统的典型结构。
微机原理及应用
（2信号、1电源、1地）
引脚数目 25、 9 同上 同上 4 24
推出年份 1962年推出 1969年公布 1977 1983 1996 1975年推出 1977年公布
自动测试系统 并行接口总线
微机原理及应用
1. RS-232C、RS-422A和RS-485总线 （1）RS-232C总线 RS-232C是一种串行通信总线标准，也是数据终端 设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口标准， 是1969年由美国电子工业协会（EIA）从CCITT远程通 信标准中导出的一个标准。当初制定这一标准的目的 是为了使不同厂家生产的设备能达到接插的兼容性， 这个标准只保证硬件兼容而不保证软件兼容。 RS-232C标准包括机械指标和电气指标，其中机械 指标规定：RS-232C标准接口通向外部的连接器（插针 和插座）是一个“D”型保护壳25针插头。
微机原理及应用
表6.3 微型计算机通信中常用的RS-232C接口信号
息通路。如CPU内部ALU、寄存器组、控制器等部件之
间的总线。 局部总线（也称内部总线）：通常指微机主板上各部 件之间的信息通路。由于是一块电路板内部的总线， 故又称在板局部总线。较典型的局部总线如：IBMPC总线，ISA总线，EISA总线，VL和PCI总线等。
微机原理及应用
系统总线（也称外部总线）：是指微机底板上的总线， 用来构成微机系统的各插件板、多处理器系统各CPU 模块之间的信道。较典型的系统总线如：STD-BUS， MULTI-BUS，VME等。 通信总线：它是微机系统与系统之间、微机系统与其 它仪器仪表或设备之间的信息通路。这种总线往往不 是计算机专有的，而是借用电子工业其它领域已有的 总线标准并加以应用形成的。流行的通信总线如： EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488， VXI等总线标准。
微型计算机原理及应用
微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用微型计算机指的是体积小、功耗低、功能强大、适合个人使用的计算机。
自从20世纪70年代开始，微型计算机逐渐流行起来，现在已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
微型计算机的原理微型计算机的核心部件是微处理器，它是一种能够执行计算机程序的集成电路。
微处理器内部包括运算器、控制器、寄存器等基本部件，能够完成数据运算、存取程序、控制输入输出等操作。
除了微处理器以外，微型计算机还包括内存、外设、总线等组成部分。
内存主要用来存储程序和数据，外设包括键盘、鼠标、显示器等输入、输出设备，总线则是各组成部分之间的通信线路，用于数据传输和控制信号的传递。
微型计算机的应用微型计算机的应用非常广泛，不仅用于个人娱乐、办公和学习，也广泛用于工业生产和科研领域。
以下是一些典型的应用领域：1. 个人娱乐：微型计算机可以处理音频、视频等多种媒体格式，支持游戏、音乐、视频等多种娱乐形式，成为人们日常生活中重要的休闲方式。
2. 办公和学习：微型计算机可以用来处理文本、表格、报表等各种办公和学习资料，更加高效和便捷。
许多公司、学校和机构都必须使用微型计算机来完成各种管理和工作任务。
3. 科研领域：微型计算机可以被用来控制和数据处理，以及进行实验和模拟计算等科研操作。
在许多科学领域，微型计算机已经成为不可或缺的工具。
4. 工业生产：微型计算机在自动化生产领域得到广泛应用。
例如，它可以用来控制机器人、传送带、仪表等设备，自动监测和调节生产过程中的各种参数，使生产更加精准和高效。
总结微型计算机的原理和应用，对我们的生活产生了深远的影响。
从个人娱乐到工业生产，从学校办公到科研领域，微型计算机已经成为不可或缺的工具。
未来，微型计算机的发展将更加快速和广泛，为我们的生活和工作带来更多便利和创新。
Ch6
中断服 务程序
6 中断系统
6.1 概 述
中断工作过程
开中断：允许响应中断请求 中断服 原程序 务程序 关中断：禁止响应 中断 应 矢量 使用中断术语，描述中断 断响 中 中断请求 中 工作过程：计算机执行原 断 源 程序，某中断源突然发出 中断 返回 断点 中断请求，计算机若允许 返回 指令 响应该中断请求，则暂停 执行原程序、转去执行中 断服务程序；若不允许，则继续执行原程序；执行中断服务程序结束后， 中断返回，返回到断点处继续执行原程序。
6 中断系统
6.3 中断编程与应用
中断编程
中断服务程序 清除中断请求：一旦响应中断请求，必须立即清除中断源。否则，中 断服务程序执行结束后，该中断请求信号会再次得到CPU的响应。 TF0和TF1：响应中断请求后，自动复位； TI和RI：在中断服务程序中使用指令(CLR TI、CLR RI)进行复位； /INT0、/INT1：下降沿触发时，自动复位； 电平触发时，先使中断请求信号无效，再手动复位。 保护与恢复断点现场 参数传递：入口参数、出口参数。 中断功能程序 中断嵌套：中断响应后，将自动关闭中断。如果希望在中断服务程序 能响应更高级的中断，必须打开中断。 中断返回： RETI
中断分类
根据中断源类型：硬件中断、软件中断(中断指令) 根据计算机对中断响应的控制能力：可屏蔽中断、不可屏蔽中断
6 中断系统
6.1 概 述
中断优先级
当由多个中断源同时发出中断请求时，先响应优先级高的中断请求； 当优先级高的中断服务完成后，再响应优先级较低的。
中断嵌套
当正在为一个中断服务时，又出现了新的 中断请求时，可以响应另外一个更高优先 级的中断请求，就像子程序嵌套。
微机原理ch6
I/O接口和总线 第六章 I/O 接口和总线主要内容： §6-1 §6-1 I/O 接口电路的设计 接口电路的设计 I/O 接口电路的设计一、I/O 接口的功能 1、采用 I/O 接口的必要性键盘通信 鼠标器 绘图仪 显示器扫描仪键盘、鼠标、扫描仪是常用的输入设备；磁盘、显示器、打印机、扫描仪是常用的输出 设备。
这些设备统称为计算机的外部设备，简称外设或者是 I/O 设备。
计算机和外设之间的 信息的交换称为通信。
由于外部设备的种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不相同， 这样就给计算机与 外设之间的信息交换带来了一些问题，如下： （1）速度不匹配 CPU 的速度很高，而外设速度要低的多，一个快速的设备和一个慢速的设备通信时应该 要适应慢速设备的要求，所以会降低 CPU 的工作效率。
（2）信号电平不匹配 CPU 所使用的电平标准 TTL 电平，5V 高电平表示 1，0V 低电平表示 0；而外设的电平标 准较复杂，不同的外设有不同的电平标准。
（3）信号格式不匹配 CPU 总线上传送的通常是 8、16、32 位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相 同。
（4）时序不匹配 各种外设都有自己的定时和控制逻辑，与计算机 CPU 时序不一致。
因此输入输出设备不能直接与计算机的系统总线相连，必须在 CPU 与外设之间设置专门1 16线总和口接外设 打印机 磁盘页章六第 义讲》理原机微《 共页 第计算机 计算机 计算机 计算机I/O接口电路。
2、接口功能 接口电路是专门为解决 CPU 与外设之间不匹配而设置的电路，它一般应具备以下基本功 能： （1）设置数据缓冲器解决速度不协调问题 经常使用锁存器和缓冲器实现此功能。
（2）设置信号电平转换电路 通过在接口电路中设置电平转换电路解决外设和 CPU 之间信号电平不一致的问题。
（3）设置信息转换逻辑以满足对各自格式的要求 将外设信息的格式转换成 CPU 可以接受的格式，如：通过 ADC 将模拟量转换成计算机可 以接受的数字量；或者通过 DAC 将计算机送出的数字量转换成模拟量去驱动外设工作。
微机原理及其应用
微机原理及其应用微机原理是指微型计算机的基本结构、工作原理和应用技术。
微机是指采用微处理器作为中央处理器的计算机，它具有体积小、价格低、性能高、功能强大等特点，因此在现代社会得到了广泛的应用。
本文将从微机的基本原理入手，介绍微机的结构和工作原理，以及其在各个领域的应用情况。
微机的基本结构包括中央处理器、存储器、输入输出设备和总线四个部分。
其中，中央处理器是微机的核心部件，它负责执行指令、进行运算和控制各个部件的工作。
存储器用于存储数据和程序，包括内存和外存两部分。
输入输出设备用于与外部环境进行信息交换，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
总线则是连接各个部件的通信通道，它承担着数据传输和控制信号传递的功能。
微机的工作原理主要包括指令周期和机器周期两个方面。
指令周期是指微机执行一条指令所需要的时间，它包括取指令、译码、执行和写回四个阶段。
机器周期是指微机进行一次完整的操作所需要的时间，它包括取数、运算和存储三个阶段。
通过这些基本原理，微机能够高效地完成各种复杂的计算任务，实现各种应用功能。
微机在各个领域都有着广泛的应用。
在工业控制领域，微机可以用于控制生产线、机器人、仪器仪表等设备，实现自动化生产。
在通信领域，微机可以用于实现各种通信设备的控制和数据处理，如手机、路由器、交换机等。
在医疗领域，微机可以用于医学影像处理、病历管理、医疗设备控制等方面。
在家庭和办公领域，微机可以用于文字处理、图形设计、娱乐和娱乐等方面。
总之，微机原理及其应用是一个非常广泛而又深入的领域，它涉及到计算机科学、电子工程、通信技术、自动化控制等多个学科的知识，具有非常重要的理论和实际意义。
通过深入学习微机原理，我们可以更好地理解和应用微机技术，为推动科学技术的发展和社会的进步做出更大的贡献。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！。
微型计算机原理及其应用
微型计算机原理及其应用
微型计算机，又称个人计算机，是一种小型的计算机系统，广泛应用于个人办公、家庭娱乐、教育学习等领域。
本文将介绍微型计算机的原理及其应用。
首先，微型计算机由中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入设备、输出设备
等组成。
中央处理器是微型计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
内存用于临时存储数据和程序，硬盘则用于长期存储数据。
输入设备包括键盘、鼠标等，输出设备包括显示器、打印机等。
这些部件通过总线相互连接，构成了一个完整的微型计算机系统。
其次，微型计算机的应用非常广泛。
在个人办公方面，微型计算机可以用于文
字处理、表格制作、演示文稿制作等，大大提高了办公效率。
在家庭娱乐方面，微型计算机可以用于观看电影、玩游戏、上网等，丰富了家庭生活。
在教育学习方面，微型计算机可以用于教学演示、学习辅助、在线学习等，提高了教学效果和学习效率。
此外，微型计算机还广泛应用于工业控制、医疗诊断、科学计算等领域。
在工
业控制方面，微型计算机可以用于自动化生产线的控制和监控，提高了生产效率和产品质量。
在医疗诊断方面，微型计算机可以用于医学影像的处理和分析，帮助医生进行诊断和治疗。
在科学计算方面，微型计算机可以用于模拟实验、数据处理、科研论文撰写等，推动了科学研究的进步。
总之，微型计算机是一种小型但功能强大的计算机系统，具有广泛的应用前景。
通过了解其原理和应用，我们可以更好地利用微型计算机，提高工作效率，丰富生活，推动科学技术的发展。
希望本文能够为大家对微型计算机有一个更全面的了解。
微型计算机的原理和应用
微型计算机的原理和应用随着科技的不断进步，计算机已经成为了现代社会中必不可少的工具。
从大型的超级计算机到普通的家用电脑，计算机技术已经得到了广泛的应用。
其中，微型计算机作为一种可携带性和便携性更高的计算机，已经越来越受到人们的青睐。
为了了解微型计算机，本文将从微型计算机的原理和应用两个方面进行探讨。
一、微型计算机的原理1.微型计算机的构成微型计算机主要由中央处理器 (CPU)，存储器，输入输出设备以及系统总线等部分组成。
CPU 主要负责计算和控制操作。
常用的微处理器有Intel、AMD等品牌。
除了微处理器外，处理器还需要一些辅助芯片，如芯片组、北桥芯片和南桥芯片等。
存储器主要分为内存和外存。
内存指的是计算机主机存储器，是计算机运行程序和存储数据的地方，而外存则是指硬盘、光盘等存储媒介。
输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器等，用于计算机与人之间的交互。
系统总线则是处理器、内存和输入输出设备之间的通道，负责传递数据和地址。
2.微型计算机的工作原理微型计算机的工作原理是，CPU将程序读取到内存中，然后按照程序进行计算和处理，并将结果再存放到内存中。
如果需要输出数据，CPU将数据再通过系统总线传送到输出设备中。
如果需要从输入设备中获取数据，则输入数据将通过系统总线传输到内存中，然后被CPU读取并进行处理。
二、微型计算机的应用1.家庭娱乐微型计算机在家庭娱乐中的应用非常广泛。
很多人在家里都会使用微型计算机来观看电影、听音乐、打游戏等。
通过家庭影院，人们可以在家里享受到非常逼真的影音效果。
2.办公学习微型计算机也被广泛应用于办公和学习中。
除了用于处理文档和表格外，微型计算机还可以被用来进行视频会议和在线学习等。
3.科学研究微型计算机在科学研究中也扮演着重要的角色。
很多科学家在研究中需要大量的数据处理和计算工作，微型计算机成为了这个领域不可或缺的一部分。
4.智能化家居智能化家居已经成为了未来家庭的主流趋势。
微型计算机可以被用来控制和监控家庭中的智能设备，比如智能灯光、智能锁和安全系统等。
CH6直流电动机的特性及运用
CH6 直流電動機的特性及運用(A ) 1一部220V分激式電動機，樞電阻為0.2Ω，若磁通為定值，當滿載時，樞電流為100A，速率為1400rpm，將電樞端電壓減為140V時，滿載速率為多少rpm？(A)840 (B)890 (C)980 (D)1400。
( C ) 2 一般大型直流分激式電動機均加裝失磁保護設備，防止激磁線圈發生斷路時造成(A)轉速下降(B)電樞電壓突升(C)轉速飛脫(D)激磁線圈燒毀。
( B ) 3 某分激式直流電動機之無載轉速1300rpm，已知其速率調整率為5％，則滿載轉速約為多少rpm？(A)1220rpm (B)1238rpm (C)1254rpm (D)1267rpm。
( A ) 4 直流電動機之轉速控制方法，具有定馬力運轉特性者為(A)磁場電阻控制法(B)電樞電阻控制法(C)電樞電壓控制法(D)改變起動電阻法。
( B ) 5 他激式直流電動機帶動具有固定轉矩之機械負載，電動機之電樞電阻為0.2Ω，省略電刷壓降及轉動耗損。
已知電源電壓為125V時，電樞電流為25A，轉速每分鐘為1200轉；現在將電源電壓降為105V時，則轉速每分鐘變為若干轉？(A)980 (B)1000 (C)1200 (D)1400。
( A ) 6 在無載或輕載時，下列何者有轉速過高的危險？(A)串激式直流電動機(B)分激式直流電動機(C)三相感應電動機(D)三相同步電動機。
( A ) 7 有一台串激式直流電動機，電樞電阻為0.2Ω，場電阻為0.3Ω，外接電源電壓為200V，且省略電刷壓降。
已知電樞電流為80A時，轉速為640 rpm；若轉矩不變，且希望電動機之穩態轉速改變為400rpm時，則場電阻應改變為若干？(A)1.05Ω(B)1.95Ω(C)0.05Ω(D)0.95Ω。
( B ) 8 下列何者是直流分激電動機之轉速（n）與電樞電流（I a）的特性曲線？。
( C ) 9 欲打一杯均勻細緻（需高速攪拌）的木瓜牛奶，下列何種直流電動機較恰當？(A)直流分激電動機(B)直流他激電動機(C)直流串激電動機(D)直流積複激電動機。
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6.1.4
总线 名称 RS-232 RS-422 RS-485 USB IEEE488
通信总线 几种通信总线的比较
适用微机 系统 具有相应 接口 具有相应 接口 具有相应 接口 具有相应 接口 具有相应 接口 所属类型 通信总线 通信总线 通信总线 通信总线 通信总线 说 明 1发1收，单端输入 1发10收，差分输入 1发32收，差分输入 通用串行总线
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�电气规范： 规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态 转换时间等。
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4.总线的数据传送 （1）申请占用总线：需要使用总线的总线主设备 （如CPU、DMA控制器等）向总线仲裁机构提出占用总 线的请求，经总线仲裁机构判定，若满足响应条件， 则发出响应信号，并把下一个总线传送周期的总线控 制权授予申请者。 （2）寻址：获得总线控制权的总线主设备，通过地 址总线发出本次要访问的存储器和 I/O端口的地址， 经地址译码选中被访问的模块并开始启动数据转换。
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几种局部总线的比较
总线 名称 数据 位数 适用处 理器 8088 8086、 80286 80386 所属类型 局部总线 局部总线 局部总线 中文名称 工业标准结构总线 PC/XT总线 引脚数目 62 推出 年份 1981
ISA-8 8 (PC/XT) ISA-16 16 (PC/AT) ISA-32 (EISA) 32
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第6章 总线技术与I/O接口基础
� 6.1 总线技术 � 6.2 I/O接口基础
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6.1
总线技术
6.1.1 总线技术概述 总线定义:总线是芯片内部各单元电路之间、芯片与芯 片之间、模块与模块之间、设备与设备之间、甚至系统 与系统之间传输信息的公共通路，在物理上它是一组信 号线的集合。 总线技术研究对象:总线技术研究如何利用一组信号线 有效地传递信息，并使其具有通用性强、扩展性好、升 级容易等性能。
(MITS 公司)
所属类型 系统总线
中文名称 SBC多总线 (SBC公司) 工业控制微机系统 标准系统总线 S-100总线 专用模块互连总线
推出 年份 1974 1985 1978 1989 1979 1988
系统总线 系统总线 系统总线
M68000
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STD总线的特点 （1）模块化的小板结构、开放式的灵活组态 STD总线使得微机系统被划分成若干模块，并制 作成标准的功能模板（插件卡）。用户可根据需要 选择功能模板组成自己的微机，插件卡与外设之间 可用其他方式连接，因此可以灵活方便地构成适应 不同要求的微机系统。图6.5是基于STD总线的微机 系统的典型结构。
RTS DTR
RI
12
25
13
CTS
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① RS-232C的主要特点 信号线少：RS-232C总线共有25根线，它包括有主副 两个通道，用它可进行双工通信。实际应用中，多数 只用主信号通道（即第一通道），并只使用其中几个 信号（通常3~9根线）。 传输距离远(相对于并行 )：由于RS-232C采用串行传输 方式，并将TTL 电平转换成了RS-232C电平，在基带 传输时，距离可达30m。若是采用光电隔离 20A电流环 传送，其传输距离可达1000m 。当然，如果在串行接 口加上调制解调器，利用有线、无线或光纤进行传 送，其距离会更远。
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�便于系统的扩充：对于采用标准总线构成的微机系 统，只要按总线标准和用户扩充要求设计或直接购买 插件板插到总线插槽上就达到了扩充的目的。 �便于系统的更新：随着电子技术的不断发展，新的 器件不断涌现，微机系统也要不断更新，在采用标准 总线的插件板上用新的器件取代原来的器件就可以很 方便地提高系统性能，而不必做很大改动。
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1
2 14
3 4
13 25
图 6.6 标准 25 针“ D”型插头
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表6.2 RS-232C总线引脚分配及定义
引 脚 *1 *2 *3 *4 *5 *6 *7 *8 9 10 11 说 明 保 护 地 数 输 数 输 请 输 允 输 数 备 信 接 出 电 返 空 据 发 送 ， 出 据 接 收 ， 入 求 发 送 ， 出 许 发 送 ， 入 据 设 备 准 好 ， 输 入 号 地 收 信 号 检 ， 输 入 流 环 发 送 回 ， 输 出 缩 写 PG TXD RXD RTS CTS D SR SG DCD 引 脚 14 *15 16 *17 *18 19 *20 *21 *22 备 用 *23 *24 说 第 送 发 时 第 收 接 时 未 第 送 数 备 信 测 振 输 数 率 发 元 出 未 明 二 数 据 ， 输 出 送 码 元 ， 输 出 二 数 据 ， 输 入 收 码 元 ， 输 出 定 义 发 定 接 定 RXD 缩 写 TXD
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各类总线之间的相互关系见图6.1。
主机板 CRT CPU 片内 总线 M I/O 打印机 测量仪器 通信总线IEEE-488
通信总线RS-232C
在板局部总线
存储板
I/O接口板 ... I/O接口板 S-100总线 系统总线
图 6.1 4类总线之间的关系
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6.使用标准总线的优点 �简化软、硬件设计：由于总线定义非常严格，任 何厂家或个人都必须按其标准制作插件板，有了规 范就给用户在硬件设计上带来了很大的方便，简化 了设计过程。 �简化系统结构：采用标准总线，只要将各功能模 块（板）挂在总线上就可以方便的构成微机的硬件 系统。
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（3）中断 中断是计算机对紧急事务响应的机制。当外部 设备与主设备之间进行服务约定时，中断是实现服务 约定的联络信号。 （4）错误处理 错误处理包括奇偶校验错、系统错、电池失效 等错误检测处理，以及提供相应的保护对策。
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3.总线规范的基本内容 �机械结构规范： 规定模块尺寸，总线插头、边沿连接器等的规格。
注 ： 带 者 为 主 信 道 信 号 组 。 *
电 流 环 发 送 数 据 ， 输 出 第 号 入 第 送 二 接 收 信 检 出 ， 输 二 允 许 发 ， 输 入 DCD
二 请 求 发 ， 输 出 据 终 端 准 好 ， 输 出 号 质 量 检 ， 输 出 铃 指 示 。 入 据 信 号 速 选 择 送 信 号 码 定 时 ， 输 定 义
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（3）传送数据：总线主设备也叫主模块，被访问 的设备叫从模块。主模块和从模块之间的操作是由 主模块控制在两个从模块之间通过数据总线进行数 据传送。 （4）结束：主、从模块的信息均从总线上撤除， 让出总线，以便其它主模块使用。
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5.微机总线的分类 片内总线：它是位于大规模、超大规模集成芯片内部 各单元电路之间的总线，作为这些单元电路之间的信 息通路。如CPU内部ALU、寄存器组、控制器等部件之 间的总线。 局部总线（也称内部总线）：通常指微机主板上各部 件之间的信息通路。由于是一块电路板内部的总线， 故又称在板局部总线。较典型的局部总线如： IBMPC总线，ISA总线，EISA总线，VL和PCI总线等。
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系统总线（也称外部总线）：是指微机底板上的总 线，用来构成微机系统的各插件板、多处理器系统各 CPU模块之间的信道。较典型的系统总线如： STDBUS，MULTI-BUS，VME 等。 通信总线：它是微机系统与系统之间、微机系统与其 它仪器仪表或设备之间的信息通路。这种总线往往不 是计算机专有的，而是借用电子工业其它领域已有的 总线标准并加以应用形成的。流行的通信总线如： EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488， VXI等总线标准。
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CPU板
存储器板
功能板1
......
功能板n
图6.5 STD总线微机系统结构
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（2）高可靠性、高抗干扰能力和高信号质量： STD总线优良的物理特性使之具有抗恶劣环境的能 力。其模块化小尺寸结构使其具有抗冲击和振动的能 力，也可以减少自身发热产生的问题。由于 STD总线采 用印刷电路板边缘做接插件，可防止插件卡反插，引 脚弯曲或折断。同时STD总线的结构可使信号流有序地 从总线接口流向用户接口，提高了信号的质量。
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�功能结构规范： 确定引脚名称与功能，及其相互连接的协议。功能 结构规范是总线的核心，通常以时序和状态来描述信息 的交流、流向及管理规则。总线在功能结构方面的规范 包括： �数据线、地址线、读/写及其它控制线、状态线、时钟 线、电源线和地线等； �中断机制； �总线主控仲裁； �应用逻辑：如联络（也称握手）线、复位、自启动、 休眠维护等。
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② RS-232C总线的功能规范 引脚分配：共有25根信号线，其中，2根地线、4根数 据线、11根控制线、3根定时线、5根备用线。 引脚信号说明：在RS-232C总线中，在一般的微型计 算机串行通信中，经常使用的只有以下 9个信号线，具 体见表6.3，它们都是主信道组的信号线。这 9根引脚 分为两类：一类是基本的数据传送引脚，另一类是用于 )的控制和反映它的状态的引脚。 调制解调器(MODEM MODEM) 基本的数据传送引脚： TXD，RXD，GND（2，3， 7号引脚）是基本数据传送引脚。
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可供选择的传输速率多：RS-232C规定的标准传送速率 有：50，75，110，150，300，600，1200，2400， 4800，9600，19200波特。可以灵活地使用于不同速率 的设备。 抗干扰能力强：RS-232C采用负逻辑，空载时以 +3~+25V之间任意电压表示逻辑“0”，以-3~-25V之间任 意电压表示逻辑“1”，且它是无间隔不归零电平传送， 从而大大提高了抗干扰能力。
扩展工业标准结构总线 62+36（加 1984 长） PC/AT总线 扩展工业标准结构 总线 62+36（上 1988 层） +90+10(空) （下层） 与ISA不兼 容 62+36+90 +112（加 长） 短卡124 长卡188 1987 1992