微机原理与接口技术.
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术1.系统总线是连接计算机CPU、内存、辅存、各种输入输出部件的一组物理信号线及相关的控制电路。
2.若操作数由指令中指定的寄存器给出，则采用的寻址方式是寄存器直接寻址。
3.总线性能的重要指标是总线宽带，它定义了为总线本身所能达到的最高传输速率。
4.CISC指令的特点是指令长度固定、指令种类少、寻址方式少。
5.半导体静态存储器SRAM的存储原理是依靠双稳态电路保存信息，不需要刷新。
6.异步串行通信的主要特点是通信双方不需要同步，没有专门的同步字。
7.计算机外部中断分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。
8.运算器完成的主要运算是算术运算和逻辑运算。
9.8251A工作在异步方式时最大波特率19.2Kbit/s；工作在同步方式时最大波特率64Kbit/s。
10.8255A的端口A有3种工作方式，端口B有2种工作方式。
11.同步串行通信规程规定，传送数据的基本单位是bit，其中最先传送的是同步字。
12.8259A对中断优先级的管理，可概括为完全嵌套方式，自动循环方式和特殊全嵌套方式。
13.子程序的属性可以分为near 或Far14.在中断驱动I/O方式中，当外设要和CPU交换数据时，它就通过硬件电路给CPU一个信号，这个信号叫做中断请求。
15.系统总线通常包含地址总线、数据总线和控制总线，其中地址总线的位数确定了总线的寻址能力。
16.Pentium系列微机主要采用南北桥结构和两个中心结构。
17.8259A内部主要有中断请求寄存器，中断屏蔽寄存器和中断服务寄存器。
18.DMA数据传送有2种方式：字节方式和数据块。
19.常用的主存到Cache的地址映像方式有直接映像、全相联映像和组相联映像。
20.奇偶校验法只能发现奇数个错，不能发现无错或偶数个错。
21.Cache存储器主要作用是解决协调主存和CPU的速度不匹配问题。
22.RISC指令系统中最大特点是长度固定，指令条数少，寻址种类少。
23.主机与I/O设备传送数据时，CPU的效率最低的是查询方式，较高的是中断方式。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术一、微机原理概述微型计算机，也称个人计算机或个人电脑，是一种体积小、性能强、价格低廉的计算机系统。
它主要由中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备、存储设备以及系统总线等组成。
微机原理指的是微机系统各组成部分的工作原理，包括计算机基础知识、微型计算机系统结构、指令系统和操作程序、中断系统、I/O系统等方面。
二、微机接口技术概述微机接口技术是指为将计算机和不同设备进行连接而使用的各种技术和标准。
接口技术包括计算机内部接口技术和计算机与外部设备接口技术。
其中，计算机内部接口技术主要包括总线技术和存储器技术；计算机与外设接口技术主要包括串口、并口、USB接口、SCSI接口、以太网接口等。
三、微机原理1、微机基本结构微型计算机由中央处理器、内存、系统总线以及I/O子系统组成。
CPU是微机的中枢，其功能包括指令处理、数据处理、程序控制等。
内存用于存储数据和程序，可以分为RAM（随机访问存储器）和ROM（只读存储器）两种。
系统总线用于连接CPU、内存和I/O子系统，传输数据和控制信息。
I/O子系统分为输入子系统和输出子系统，分别用于输入和输出数据。
2、指令系统和操作程序指令系统是CPU执行的指令集合，用来实现计算机的各种功能。
指令系统分为操作码和地址码两部分，操作码表示执行的操作类型，地址码表示操作的地址。
操作程序是由指令组成的一系列程序，用于实现特定功能。
3、中断系统中断指的是CPU在执行程序时，由于外部事件发生需要停止程序执行的一种机制。
中断可以分为硬件中断和软件中断，其中硬件中断由外设触发，是CPU在执行程序时被迫中断；软件中断由程序内部设置并触发，是CPU在执行程序时人为中断。
4、I/O系统I/O系统用于处理外部设备连接到计算机时的数据传输问题。
I/O系统包括两个主要组件：I/O控制器和设备驱动程序。
I/O控制器是负责和外设交换数据的组件，设备驱动程序则是实现操作系统与I/O控制器之间的通信的程序。
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5.2 I/O端口及其编址方式
5.1.2 接口电路中的信息
❖数据信息 ❖状态信息 ❖控制信息
习惯上把分别传送这三种信息的端口称为 数据口、状态口、控制口
1．数据信息
❖ （1）数字量：
通常以8位或16位的二进制数以及ASCII码的形式传 输，主要指由键盘、磁盘、光盘等输入的信息或主 机送给打印机、显示器、绘图仪等的信息。
❖ （2）模拟量：
第5章 输入输出接口
❖5.1 微机接口及接口技术 ❖5.2 I/O端口及其编址方式 ❖5.3 端口地址译码 ❖5.4 CPU与外设之间的数据传送方式
5.1 微机接口及接口技术
• 5.1.1 为什么要设置接口电路 • 5.1.2 接口电路中的信息 • 5.1.3 接口的基本功能 • 5.1.4 接口的基本结构
2． 端口选择功能
❖微机系统中常有多个外设，而CPU在任一 时刻只能与一个端口交换信息，因此需要 通过接口的地址译码电路对端口进行寻址。
3. 信号转换功能
❖外设所提供的数据、状态和控制信号可能 与微机的总线信号不兼容，所以接口电路 应进行相应的信号转换。
4． 接收和执行CPU命令的功能
❖CPU对外设的控制命令一般以代码形式输 出到接口电路的控制端口，接口电路对命 令代码进行识别、分析，分解成若干控制 信号，传送到I/O设备，并产生相应的具 体操作。
模拟的电压、电流或者非电量。对模拟量输入而言， 需先经过传感器转换成电信号，再经A/D转换器变成 数字量；如果需要输出模拟控制量的话，就要进行 上述过程的逆转换。
❖ （3）开关量：
用“0”和“1”来表示两种状态，如开关的通/断、电 机的转/停、阀门的开/关等。
2．状态信息
CPU在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
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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。
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2. 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？ 解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码 (-128~+127）、（-32768~+32767） 反码（-127~+127）、（-32767~+32767）4.一般来说，其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。
高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。
二 1.总线接口单元BIU （Bus Interface Unit ）包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。
负责与存储器、I/O 设备传送数据，即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。
20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加，产生20位物理地址。
总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。
IP 指针由BIU 自动修改，平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址；遇到跳转指令后，8086将IP 压栈，并调整其内容为下条要执行指令地址。
2.执行单元EU （Execution Unit ）包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。
负责指令的执行。
将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。
3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件（1）每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时，BIU 就会自动把指令取到指令队列中。
（2）每当EU 要执行一条指令时，它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码，然后执行指令。
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微机原理及接口技术一、前言随着信息时代的到来，计算机技术的不断发展，微机技术已经得到了广泛的应用和发展。
微机原理及接口技术作为微机技术的重要基础，对于了解微机的结构和工作原理，以及实现微机与外部设备的通信具有十分重要的意义。
本文将围绕着微机的结构、工作原理以及微机与外部设备的接口技术进行详细的介绍和分析。
二、微机的结构微机是由中央处理器(CPU)、内存(MEM)、输入/输出(I/O)接口电路、总线(BUS)等部分组成的。
CPU是微机的核心部分，它能对数据进行处理、控制微机的运作；内存是储存数据和指令的地方，CPU可以直接对内存进行读取和写入操作；I/O接口电路是微机与外部设备之间进行数据交换的桥梁；总线则是将CPU、内存和I/O接口电路连接在一起，并传递数据和控制信息。
三、微机的工作原理微机的工作过程主要由指令执行和数据存取两个部分组成。
当CPU需要执行下一条指令时，会从内存中读取这条指令，然后进行解析并执行相应的操作。
当CPU需要访问数据时，会从内存中读取数据，并将数据写入内存中。
而CPU与输入/输出设备之间的通信也是通过I/O接口电路完成的。
CPU可以根据需要对内存进行读写操作，这是因为内存与CPU的速度非常接近，对内存的操作是非常快速的。
而CPU与外设之间通过I/O接口电路进行通信，则是因为I/O接口电路需要实现对不同类型的设备接口进行适配，对设备的操作速度也受到限制。
四、微机的接口技术为了实现微机与外部设备的通信，需要通过不同的接口技术来实现对不同类型设备的连接。
常用的接口技术有串行接口(Serial Interface)、并行接口(Parallel Interface)、通用串行总线(USB)、蓝牙接口(Bluetooth Interface)等。
其中，USB接口已经成为目前最为普遍的接口技术之一。
串行接口技术和并行接口技术是早期应用比较广泛的接口技术，它们的主要区别在于对数据的传输方式不同。
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中断请求信号 请求CPU再次输出数
据
方式1输出引脚：B端口
PB7~PB0
INTEB
PC2
PC1
PC0
ACKB OBFB
INTRB
外设响应信号 表示外设已经接收
到数据
输出缓冲器满信号 表示CPU已经输出了
数据
中断允许触发器
中断请求信号 请求CPU再次输
出数据
WR OBF
INTR
ACK 输出端口
共40个引脚，其中24个外设引脚： ①分3个端口：A口、B口、C口（3个8位并行数据
输入/输出口，通过编程设置3个口作为输入口还是 输出口）
②共3种输入输出工作方式 方式0－基本输入/输出 方式1－选通输入/输出 方式2－双向选通输入输出
③2组控制：A组控制、B组控制（C口的部分信 号线被分配作为专用的联络应答信号线）
3）.读写端口C：归纳3
对端口C的数据输出有两种办法 通过端口C的I/O地址
向C端口直接写入字节数据 这一数据被写进C端口的输出锁存器,并从输
出引脚输出,但对设置为输入的引脚无效
通过控制端口
向C端口写入位控字,使C端口的某个引脚输 出1或0,或置位/复位内部的中断允许触发器
端口C的位控制字
7407
RD WR A0 A1 RESET CS D0~D7
PA0~PA7 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0
P267例题
键盘 允许/清除键盘 控制键盘时钟为低
KBD DATA SPK DATA TIM2 GATE SPK
可作数据、状态和控制端口 分两个4位,每位可独立操作 控制最灵活,最难掌握
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RTS：请求发送，输出、高电平有效。当终端要发送 数据时，使该信号有效（高电平），向MODEM或外 设请求发送。
CTS：允许发送，输入、高电平有效。是对请求发送 信号RTS的响应信号。当MODEM或外设已准备好接 收终端传来的数据，使CTS信号有效，通知终端开始 沿发送数据线TXD发送数据。
GND RESET DRV
+5V IRQ2
-5V DRQ2
-12V CARD SLCTD
+12V GND MEMW MEMR IOW
IOR DACK3
DRQ3 DACK1
DRQ1 DACK0 CLOCK
IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 +IRQ3 -DACK2
T/C ALE
-5V OSC GND
7.2.2 RS-232总线
目前最常用的一种串行通信接口标准
电气特性
逻辑电平定义为负逻辑 1:低于-3V 0:高于3V
机械特性
RS-232C常用25线或9线D型插件作为数据终端设 备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间通信电缆 的连接器。
名称
次信道发送数据 发送时钟
次信道接收数据 接收时钟 未用
8位ISA
GND RESET DRV
+5V IRQ2
-5V DRQ2
-12V CARD SLCTD
+12V GND MEMW MEMR IOW IOR DACK3 DRQ3 DACK1 DRQ1 DACK0 CLOCK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 +IRQ3 -DACK2
T/C ALE -5V OSC GND
外总线的种类也很多，常用的有三种
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“微机原理与接口技术” 1. 微机系统的硬件由哪几部分组成？答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2. 什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3. 8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。
执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
4. 8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。
5. 8086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址？完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么？答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。
6. 段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。
7. 设存储器的段地址是4ABFH，物理地址为50000H，其偏移地址为多少？答：偏移地址为54100H。
（物理地址=段地址*16+偏移地址） 8. 8086/8088CPU有哪几个状态标志位，有哪几个控制标志位？其意义各是什么？答：状态标志位有6个： ZF，SF，CF，OF，AF，PF。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术第一章 微型计算机基础1、试说明微处理器、微型计算机和微机系统的概念。
答：微型处理器： ①大规模核心芯片；②由运算器、控制器、寄存器组 组成。
微型计算机是由微型处理器、内存储器、总线、输入输出接口电路组成。
微型计算机系统：①微型计算机；②外部设备和软件组成。
2、两个数1234H 和9ABCH 分别存储在10000H 和21000H 开始的存储单元中，试画图表示存储情况。
3、现代计算机与冯诺依曼计算机的区别？答：①从存储器的结构来讲：冯诺依曼式计算机是单一的，现代计算机的存储器是由内存和外存组成的。
内存储器有主存、高速缓存、寄存器组；外存储器有硬盘、光盘、磁带等光驱。
②从控制器方面来讲：冯诺依曼式计算机通过CPU 集中控制来工作；现代计算机是由分散控制来实现。
③从通信方面来讲：冯诺依曼式计算机是通过CPU 通信；现代计算机通过总线通信。
4、微机系统的工作过程？以一个模型为例如来说明微机的工作过和，假设计算12H + 34 H ,程序如下：MOV AL , 12H ; 将12H 送到累加器中ADD AL , 34H ; 计算12H +34H ,结果送回累加器，编绎后丙坤指令对应的机器指令为：10110000 00010010 “ MOV AL ,12H ”, 00000100 00110100 ; “ ADD AL ,34H “PC ：程序计数器 AR ： 地址寄存器 AB ：地址总线 M:存储器 RD:读 WR:写DB:数据总线 DR:数据缓存器 IR ：指令寄存器 ID ：指令译码器 PLA:控制信号ALU ：运算器34H 12H ... BCH 9AH 10000H 10001H ... 21000H 21001H BOH 12H 04H 34H 10000H 10001H 10002H 10003H①首址在程序计数器PC中，首址送到地址寄存器AR中，PC -> AR，程序计数器加1，PC+1 -> PC，（PC）=10001H，AR -> AB找到存储器M，CPU发读信号，BOH -> DB -> DR -> IR -> ID -> 发出各种控制信号；② PC -> AR，程序计数器加1，PC+1 -> PC，（PC）=10002H，AR -> AB找到存储器M，CPU发读信号，12H -> DB -> DR ->AL；③ PC -> AR，程序计数器加1，PC+1 -> PC，（PC）=10003H，AR -> AB找到存储器M，CPU发读信号，04H -> DB -> DR -> IR -> ID -> 发出各种控制信号；④ PC -> AR，程序计数器加1，PC+1 -> PC，（PC）=10004H，AR -> AB找到存储器M，CPU发读信号，34H -> DB -> DR -> ALU IN1； AL -> ALU IN2ALU IN1 + ALU IN2 = 46H -> AL第二章8086/8088微处理器1、微型计算机的硬件主要由哪里几部分组成？运算器、控制器、存储器、寄存器、输入输出设备。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术一、微机原理1.1. 微机的概念与发展微机是现代计算机的一种，通常包括中央处理器、存储器、输入/输出设备等部分，以及操作系统、应用软件等方面。
它是一种小型化的，具有高度自主、灵活性和可扩展性的计算机设备。
微机的发展源于计算机科学技术，始于19世纪60年代，经历了五十多年的演化发展，逐渐成为现代计算机的一个主要系列之一。
1.2. 微机的工作原理微机是一个高速度的计算机设备，它包括硬件和软件两个方面。
从硬件上看，微机包括中央处理器、内存、输入/输出设备等；软件方面主要包括操作系统和各种软件、程序。
微机的工作原理就是这两个方面的协同作用，首先通过输入设备将数据输入微机中，并与处理器和存储器进行交互，由操作系统控制各种资源，最后通过输出设备将结果反馈给使用者。
1.3. 微机的组成微机由中央处理器、存储器、输入/输出设备和操作系统等部分组成。
具体包括：中央处理器：是微型计算机最重要的组成部分，主要负责控制计算机运行、处理各种运算、指令执行等。
存储器：微机中的存储器由各种存储器构成，丰富的存储器可保证微计算机运行数据的高速存取、临时数据缓冲、预测等结果处理。
输入/输出设备：微机的输入设备主要包括键盘、鼠标等，输出设备主要包括显示器、打印机等。
操作系统：微机所使用的操作系统主要有Windows、Linux等，不同操作系统的功能、应用、兼容性也存在差别。
1.4. 微机的分类与应用微机根据不同的功能和应用可以分为不同的类别，如个人计算机（PC）、工作站、小型机、超级计算机等。
在应用方面，微机主要应用于办公、生产、控制、娱乐、医疗等广泛领域，其使用普及也是世界各地的各种行业、企业和机构。
二、接口技术2.1. 接口的定义与分类接口是指连接两个或多个系统、设备、技术等的一种机制，可以使它们之间进行数据传输和控制交互等。
接口按照数据传输的方向分为输入、输出或双向接口；按照数据传输的方式分为并行接口、串行接口等多种类型；按照物理连接方式，则分为USB、RS232、SCSI、IDE等种类。
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
3. 符号数的算术运算
通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
65
[例]
X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？
[X]原=10110100
将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
37
三、无符号二进制数的运算
算术运算
无符号数 二进 制数的运算 有符号数
38
逻辑运算
主要内容
无符号二进 制数的算术运算
无符号数的表达范围 运算中的溢出问题 无符号数的逻辑运算 基本逻辑门和译码器
39
1. 无符号数的算术运算
加法运算
1+1=0（有进位）
减法运算
0-1=1（有借位）
55
[例]
X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
57
补码
定义：
微机原理与接口技术总结
• 中断到来后，CPU的响应过程
– – – – – – – – 检测 INTA 获得中断号 将FLAG寄存器入栈，将下一条指令的CS：IP入栈； 在中断向量表中找到中断服务程序的入口地址； CS：IP实现ISP的跳转； 执行ISP 中断返回
中断需要解决的问题
第四步：设计片选；
2K * 8 1K * 4 1K * 4
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 WR
8086与存储器
存储器数学模型
房间号
取地址为2000单元的内容 2000 a
学生
CPU
2001
2002
2003 a 2004
地址
内容
存储器需要解决的
• • • • • 存储器的模型什么样？ 存储器里存的是什么？ 存储器的分类？为什么？ 存储器的层次结构是什么？为什么？ 存储器的扩展
总线技术
• CPU与外部设备相连的通路 • 冯诺依曼体系的改变
CU
总线（Bus）是计算机各 种功能部件之间传送信息 的公共通信干线，它是由 导线组成的传输线束。
数据总线 地址总线 控制总线
ALU
这条线到底是什么？
I/O
I/O
I/O
MEMORY
I/O
8086总线工作原理及应用-读时序
8086总线工作原理及应用-写时序
CPU 控制器
输入设备
运算器
输出设备
存储器
程序（软件）
• 机器指令：机器可识别的命令，二进制表示 • 汇编语言：和机器指令一一对应，靠助记符帮助人类记忆； • 汇编语言指令集：由所有汇编语言指令组成的集合；有限 集；
– – – – – – – – 数据传输指令 算术/逻辑运算指令 判断（或比较）指令 跳转指令 位操作类指令 串操作类指令 处理机控制类指令 伪指令（不属于计算机可执行指令）
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术微机原理与接口技术是计算机科学与技术领域中的重要内容，它涉及到计算机硬件、软件以及二者之间的协同工作。
微机原理是指微型计算机的基本工作原理，包括CPU、内存、输入输出设备等组成部分的工作原理；而接口技术则是指计算机与外部设备之间的连接方式和通信协议，它对计算机系统的扩展和应用起着至关重要的作用。
首先，微机原理是微型计算机系统中最基本的部分。
微型计算机由中央处理器（CPU）、存储器（内存和外存）、输入设备和输出设备等组成。
CPU是微型计算机的核心部分，它负责执行程序指令和控制各个部件的工作。
内存用于存储程序和数据，而外存则用于长期存储大量数据。
输入设备包括键盘、鼠标等，输出设备包括显示器、打印机等。
微机原理研究的重点是各个部件的工作原理、相互之间的协作关系以及计算机系统的整体结构。
其次，接口技术是微型计算机与外部设备之间的桥梁。
计算机系统通常需要与各种外部设备进行交互，比如打印机、扫描仪、摄像头等。
而这些外部设备往往采用不同的通信协议和接口标准，因此需要通过接口技术来实现它们与计算机系统的连接和数据交换。
接口技术涉及到物理接口、逻辑接口、通信协议等多个方面，它的设计和实现直接影响着计算机系统的扩展性、兼容性和性能。
微机原理与接口技术的研究对于计算机科学与技术领域具有重要意义。
首先，它有助于深入理解计算机系统的工作原理和内部结构，为计算机系统的设计、优化和调试提供理论基础和技术支持。
其次，它对于扩展和应用计算机系统具有重要的指导意义，比如在嵌入式系统、网络通信、图像处理等领域的应用。
此外，微机原理与接口技术的研究还为计算机硬件和软件的教学提供了丰富的案例和实践基础。
总的来说，微机原理与接口技术是计算机科学与技术领域中的重要内容，它涉及到计算机系统的基本工作原理和与外部设备的连接方式。
深入研究微机原理与接口技术，有助于理解计算机系统的内部结构和工作原理，为计算机系统的设计、优化和应用提供理论基础和技术支持。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术引言微机原理与接口技术是计算机科学与技术专业的一门核心课程，也是了解计算机硬件原理以及设备与外部世界的接口的基础。
本文将介绍微机原理与接口技术的基本概念、原理与应用，并探讨其在计算机科学领域的重要性。
一、微机原理微机原理是指对微型计算机的组成结构和工作原理进行研究的学科。
微机原理研究的内容包括微型计算机的硬件组成、数据传输方式及控制方式、指令系统、中央处理器、存储器、输入输出设备等。
了解微机原理对于掌握计算机的工作原理以及进行系统级的调试和优化非常关键。
微型计算机由中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、存储器（Memory）、输入设备（Input Device）、输出设备（Output Device）等几个基本部分组成。
中央处理器是计算机的核心，负责执行计算机程序的指令，控制计算机的运行；存储器用于存储程序和数据；输入设备用于将外部信息输入到计算机中；输出设备则是将计算机处理的结果输出给外界。
二、接口技术接口技术是将计算机系统与外围设备、网络或其他系统进行连接和通信的技术。
计算机与外界设备的接口技术包括串行通信接口、并行通信接口、USB接口、网络接口等。
接口技术的发展与进步可以提高计算机的扩展性和连接性，实现计算机与外界的无缝衔接。
2.1 串行通信接口串行通信接口是一种利用串行方式进行数据传输的接口技术。
串行通信接口由发送端和接收端组成，通过使用不同的协议和信号电平进行数据的传输。
串行通信接口的优点是可以通过串行线路同时传输多个数据位，适用于长距离传输。
常见的串行通信接口有RS-232、RS-485等。
2.2 并行通信接口并行通信接口是一种利用并行方式进行数据传输的接口技术。
并行通信接口将数据分成多个位同时传输，速度较快。
常见的并行通信接口有并行打印口（LPT口）、并行接口总线（Parallel Interface Bus，简称PIB）等。
2.3 USB接口USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口是一种用于连接计算机与外部设备的通信接口标准。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术（单片机）1.计算机的基本结构：1946年美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出的。
由运算器、控制器、存储器、输出设备和输出设备五部分构成。
2.两个基本能力：（1）能够存储程序（2）能够自动的执行程序3.技术机系统的组成（1）硬件系统、主要指物理设备（2）软件系统、是指管理计算机系统资源，控制计算机系统运行的程序、命令、指令和数据等。
4.硬件系统的组成：（1）主机：包括①中央处理器CP U又包括控制器又称逻辑运算和运算器又称数字运算。
②内存包括只读存储器ROM不可修改（程序）和随机存储器RAM可修改（数据）（2）外部设备：①输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、和光笔等②输出设备：显示器、打印机和绘图仪等。
③外存储器：磁盘、光盘和U盘等④通信设备：网卡和调制解调器5.软件系统（1）系统软件①操作系统②服务软件③编译和解释系统（2）a.信息管理软件b.辅助设计软件c.文字处理软件d.图形软件e.各种程序包6.计算机的分类：（1）巨型机（2）小巨型机（3）大型机（4）小型机（5）微型机（6）工作站7.计算机的特点：（1）运算速度快（2）计算精度高（3）记忆能力强（4）具有复杂的逻辑判断能力（5）具有执行程序的能力8.计算机的运算基础十进制二进制八进制十六进制0 0000 0 01 0001 1 12 0002 2 28 1000 10 89 1001 11 910 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F9.数值转换——安全展开求和10简易微处理器由控制器、运算器、寄存器组成（1）控制器由指令寄存器IR，指令译码器ID，可编程序逻辑阵列PLA（2）运算器算术逻辑部件ALU和标志位寄存器F(3)寄存机组需画出AL、BL/AR/DR/和IP.11.微处理器主要由ALU、寄存器组、指令处理单元、数据总线和地址总线控制等组成。
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《微型计算机原理及接口技术》试题(120分钟班级姓名学号教师一. 单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案,并将其号码填写在题干后面的○中。
每小题2分,本题共30分1. 8086CPU芯片的外部引线中,数据线的条数为○①6条②8条③16条④20条2. 8088CPU上READY信号为下面哪种信号有效?○①上升边②下降边③高电平④低电平3. 8088CPU中的CS寄存器是一个多少位的寄存器?○①8位②16位③24位④32位4. 当8086CPU 读写内存的一个规则(对准字(16位时,BHE和A0的状态必须是○①00 ②01③10 ④115. 当8086CPU读I/O接口时,信号M/IO和DT/R的状态必须是○①00 ②01③10 ④116. 在8088CPU中, 用于寄存器间接寻址输入输出指令的寄存器是○①AX ②BX ③CX ④DX7. ISA总线是一种多少位的内(系统总线?○①8位②16位③32位④64位8. 属于只读存贮器的芯片是○①SRAM ②DRAM ③EPROM ④SDRAM9. 需要定时刷新的存贮器是○①SRAM ②DRAM ③EPROM ④EEPROM10. 内存从A4000H到CBFFFH,共有○①124K ②160K ③180K ④224K11. 擦除EPROM是用○①+5V电压②+15V电压③+21V电压④紫外光照射12. 采用查询方式来实现输入输出是因为它○①速度最快②CPU可以不介入③实现起来比较容易④在对多个事件查询工作时,能对突发事件做出实时响应13. 实现DMA传送,需要○①CPU通过执行指令来完成②CPU利用中断方式来完成③CPU利用查询方式来完成④不需要CPU参与即可完成14 下面哪种说法不正确○①内存地址也可做为接口地址使用②内存地址不可做为接口地址使用③接口地址不可做为内存地址使用④接口地址也可做为外存地址使用15. 8255工作在方式0时,下面哪种说法正确○①A、B、C三个口输入均有锁存能力②只有A口输入有锁存能力③只有C口输入有锁存能力④A、B、C三个口输入均无锁存能力二. 多项选择(在备选的答案中选出正确的答案,每小题2.5分, 本题共10分1 . 在构成8 0 88最大模式下构成系统总线时,可用到下列哪些芯片?○①74LS373 ②8288 ③74LS245 ④74LS138 ⑤82892 . 8086CPU一个总线周期可以读(或写的字节数为○①1个②2个③3个④4个⑤6个3. 当8255的A口工作在方式2,B口工作在方式0时,其C口可用作○①全部用作联络信号②5条用作联络信号③4条用作联络信号④3条用作I/O ⑤8条用作I/O4. 当8086CPU最大模式下读内存时,下列哪些信号的状态是正确的?○①MEMR=0 ②MEMW=0 ③IOW=1 ④IOR=0 ⑤DT/R=0三. 判断题(认为正确的在题后○中打“√”号。
错误的打“×”号,并写出正确的内容。
每小题2分,本题共10分1. 8086CPU的复位启动地址为0FFFFH。
○2. 在8086CPU响应中断时,CPU内部硬件只保护CS和IP,其余的内部寄存器应由程序员编程保护。
○3. 若各中断源的优先级是一样的,则可用自动循环优先级来实现。
○4. 异步串行通信在传送每一个字符时,传送出去的第一位一定是一个低电平的启动位。
○5. 8253不能产生宽度可编程的单个负脉冲。
○四. 简单回答题(每小题3分,本题共15分1. 简要说明PCI总线的特点。
2. 试说明在8088CPU执行INT 40H指令的过程?3. 若己知8250芯片上有3条地址线A0~A2,该8250最少需占多少个接口地址?4. 说明当8253的外部时钟为1MHZ时,只用该8253如何产生宽度为1秒的负脉冲?5. 说明什么是中断嵌套?五.应用题1.(8分下图为内存芯片与系统总线的连接图,用以存放数据。
图中锁存器为输出接口,其地址为0000H,它与数据总线相连接,可将数据总线上D0~D7从其输出端Q0~Q7输出。
回答下列两个问题:D0~A0~A15MEMRMEMWD0~D7A0A16A17A18A19⑴在读写内存芯片时,首先执行下列程序。
程序执行完后,决定存储器芯片的地址。
START:MOV DX,0000HMOV AL,76HOUT DX,AL⑵若首先执行下列程序,程序执行完后,决定存储器芯片的地址。
START:MOV DX,0000HMOV AL,0F0HOUT DX,AL2.(8分下面两图均为利用锁存器74273作为输出接口的连接图,利用74273的CP 端的上升沿可以锁存数据到74273的输出端。
并且假定接口地址为0000H。
⑴利用时序的概念,解释图Ⅰ和图Ⅱ哪一种连接是错误的?⑵读下列程序,画出程序执行过程中图Ⅰ和图Ⅱ中74273的CP端的波形。
START:MOV DX,0000HGOON:MOV AL,0F0HOUT DX,ALJMP GOOND0~(图ⅠD0~(图Ⅱ3.(10分一种通过接口芯片8255将ADC0809接到8088系统总线上的连接图如下图所示。
该电路以可编程并行接口8255作为ADC0809的接口,其初始化程序规定: 8255工作在方式0之下,A口输入,B口输出,C口的低4位输出、高4位输入,并且使PC0=0,PC1=0。
结合给出的硬件连接图,回答下面两个问题:⑴若完成上述规定的8255的初始化程序如下,试在下划线处填上相应的数字或指指令。
INITI55:MOV DX,①;MOV AL,②;OUT DX,AL③;MOV AL,00HOUT DX,AL⑵一个具体的采集子程序如下,每调用一次采集子程序,可顺序对8路模拟输入IN0到IN7进行一次A/D变换,并将变换的结果存放在内存ADA TA所在段、偏移地址为ADA TA的顺序8个单元中。
PROC NEARRMADPUSH BXPUSH DXPUSH PUSH PUSH MOV MOV MOV MOV GOON: MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT NOP WAIT: IN TEST JZ MOV OUT MOV IN MOV MOV MOV OUT INC DEC JNZ POP POP POP POP DS AX SI DX,SEG ADATA DS,DX ①BL,00H BH,08H DX,8001H AL,BL DX,AL DX,8002H AL, ② DX,AL AL, ③ DX,AL AL,DX AL, ④ WAIT AL,02H DX,AL DX,8000H AL,DX [SI],AL DX,8002H AL,00H DX,AL ⑤⑥ BH GOON SI ⑦ DS DX 6 ;送路地址 ;送 ALE 和 START 脉冲 ;等待变换结束 ; ; ; ;POP RET PRMAD ENDP BX 4. 分下图为采用查询方式工作的输入接口,地址译码器中 A15～A1 直接接或门输 (9 入.看图并回答下列问题: ⑴输入设备在向接口传送 8 位数据的同时,还传送负脉冲 STB,该信号的作用是什么? ⑵ D 触发器的作用是什么? ⑶编程序,用查间方式将输入设备的一个数据读入 CPU 的 BL 中. D0～D7 D7 A0 A15 A14 ≥1 ≥1 R D A1 IOR 1 ≥1 Q 触发 D 器 +5V CP 备三态门 EE 锁存器CP 入 STB 设输试题参考答案一. 1. ③ 9. ②二. 1. ①②③ 2. ①② 3. ②③ 4. ①③⑤三 . 7 2. ③ 3. ② 4. ① 5. ① 6. ④ 7. ② 8. ③ 10. ② 11. ④ 12. ③ 13. ④ 14. ② 15. ④1. ×应为 FFFF0H2. × CPU 硬件保护的是 F,CS 和 IP 三个 16 位的寄存器3. √4. √5. × 因为利用 8253 的方式 0 或方式 1, 通过编程设定计数器的计数值,可以产生不同宽度的负脉冲. 四. 1. PCI 总线的特点主要是:良好品兼容性;独立于 CPU,可与CPU 异步工作;支持构成多机系统;对 32 位 64 位使用是透明的.可提供 3.3V 和 5.0V 两种环境下工作;支持即插即用. 2. CPU 取出 INT 40H 指令,经指令译码获知这是一条中断指令.并且得到 40H 就是该软件央断的中断向量码. 接着就将 F, 和 IP 压入堆栈保护起来, CS 并关中断. 而后,将中断向量码 40H 乘 4 得到中断向量表地址,从该地址开始的顺序两个单元的内容送 IP,下两个单元的内容送 CS.这就转向了中断服务程序.当然,在此之前,中断服务程序的入口地址早已填入中断向量表中. 3. 因为地址 A0 到 A2 三条地址线共有 8 种编码,故 8250 最多占 8 个接口地址. 4. 因为计数时钟为 1MHZ,而每个计数器的计数值是 16 位的.因此,一个计数器的最大计数时间只有 65. 5mS 左右,无法满足要求.但 8253 有三个计数器,可以串联使用以解决问题. 例如,将时钟接到 CLK0 上,使 GATE0 有效(高电平并将 OUT0 输出接到 CLK1 上做为计数器 1 的计数时钟,并使 GATE1 为高电平.这就将计数器 0 和计数器 1 串到一起. 可使计数器 0 工作在方式 2 或方式 3, 使其输出连续的脉冲. 使计数器 1 工作在方式0.且使两计数器的总计数值为 1000×1000,可以计数器 0 的计数值均为 1000, OUT0 的输出就是周期为 1ms 的对称方波或窄脉冲. 则使计数器 1 的计数值为 999,则OUT1 的输出即为宽度 1 秒的负脉冲. 5. 当 CPU 正在对某一个中断源服务时,又有优先级更高的中断源提出中断请求,则 CPU 应暂仃正在进行的中断服务而转向更高优先级中断源的服务.当更高优先级中断源服务结束后再回到原先的中断服务程序继续服务. 这就是中断嵌套, 而且可以多级嵌套. 五. 1. ⑴ 20000H～2FFFFH ⑵30000H～3FFFFH 2. ⑴根据 8088CPU 的写接口的时序,结合连接图的译码电路,可以认为图Ⅰ中锁存器 CP 上的波形与 IOW 一样.IOW 锁存数据的上升沿应出现在时序一个总线周期的 T4 开始之后.同时,在写接口的总线周期里,CPU 在时钟 T2 之后开始送出数据到数据总 8线上,到时钟 T4 时,数据已传送到接口并已稳定.此时,利用 IOW 的上升沿刚好可把稳定的数据锁存到锁存器的输出端. 但是,若采用图Ⅱ所示的电路,锁存器的锁存脉冲输入端 CP 上的波形刚好为图Ⅰ的反相波形,即为 IOW 的反相.这样以来,CP 脉冲的上升沿就出现在 T2 时周期里, 这时,CPU 刚刚开始向外送数据,数据还没有到达外设,这时进行锁存必定会出错. ⑵图ⅠCP 波形图ⅡCP 波形 3. ⑴① 8003H ②10011000B ③ MOV DX,8002H ⑵① MOV SI,OFFSET ADATA(LEA SI, ADATA ②01H ③ 00H ④ 10H ⑤ INC SI ⑥ BL ⑦ AX 4. ⑴ STB 脉冲除了将输入设备的数据锁存到锁存器的输出端外,该脉冲还用来触发 D 触发器,使其输出 Q 为高电平,此高电平表示外设有数据准备好. ⑵ D 触发器的作用是用来提供外设数据准备好的状态.⑶程序如下: START: MOV DX,0001H WAIT: IN AL,DX AND AL,80H JNZ WAIT MOV DX,0000H IN RET AL,DX MOV BL,AL 9。