全套课件 微机原理与接口技术--梁建武
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微机原理与接口技术课件PPT
汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。
现代微机原理与接口技术ppt课件
4
;.
2.不可屏蔽中断(NMI) 属性：硬件、不可屏蔽、向量。
现代微机原理与接口技术(第2版)
中断请求：中断请求的信号送到CPU的NMI引脚。
中断类型号：固定为2。 CPU不需要进行中断识别，直接处理中断。
NMI由0跳变到1以后要维持至少4个连续的处理器时钟周期的高电平才被识 别。
NMI由1跳变到0以后要维持至少4个连续的处理器时钟周期的低电平，新的 NMI中断才能被识别。
指定轮转：指定的IR的优先级降至最低。
PC机初始化为缺省屏蔽特性，固定优先权
16
;.
嵌套方式：
现代微机原理与接口技术(第2版)
全嵌套：禁止同优先级和低优先级请求发生；
特殊全嵌套：禁止低优先级请求发生。
应用：级联时主片特殊全嵌套，从片全嵌套。 结束方式（ISR复位方式）：
级联结构
现代微机原理与接口技术(第2版)
第7章 中断与异常
1
;.
7.1 中断基本概念 7.1.1 中断基本概念
现代微机原理与接口技术(第2版)
定义：CPU暂停现行程序，转而处理随机到来的事件，待处理完后再回到被暂停的程 序继续执行，这个过程就是中断。
中断过程：
中断请求
中断响应
中断服务
中断结束
中断处理 中断处理的隐操作：程序状态及程序断点地址的进栈及出栈。
先 级 编 码
& &
寄 存 器
A2
器
&
&
IR7
11
;.
CPU响应可屏蔽中断条件： 当前指令执行完毕； EFLAGS中IF=1； INTR信号有效。
现代微机原理与接口技术(第2版)
中断响应过程：8259向CPU送中断类型号。
微机原理与接口技术课件微机第三章
常见的高级语言包括C、C、Java、 Python等，可用于开发各种应用程序 和软件。
高级语言具有易学易用、可移植性好 的特点，但执行速度较慢，占用内存 较多。
05
微机操作系统
操作系统定义与功能
操作系统定义
操作系统是计算机系统中用于管 理和控制计算机硬件与软件资源 的系统软件，是计算机系统的核 心组成部分。
微机发展历程
总结词
微机的发展经历了从早期的大型机、小型机到现在的个人计算机和移动设备的演变。
详细描述
微机的发展始于20世纪70年代，最早的微机是苹果电脑和IBM PC。随着技术的不断发展，微机的性能不断提高， 体积不断减小，价格也逐渐降低。同时，随着互联网的普及，微机已经成为人们获取信息、交流沟通、娱乐休闲 的重要工具。
。
执行指令
执行指令是指根据指令的操作 码执行相应的操作，完成指令
的功能。
访存取数
访存取数是指根据指令中的地 址码从内存中读取或写入数据
。
04
微机编程语言
机器语言
机器语言是计算机能够直接执 行的指令集合，由二进制数0和 1组成。
机器语言具有执行速度快、占 用内存少的特点，但编写复杂， 易出错，可移植性差。
实时操作系统
实时操作系统主要用于实时控制系统，要求系统能够快速、准确地响 应外部事件，具有实时性和高可靠性。
网络操作系统
网络操作系统是用于管理网络资源的操作系统，支持网络中计算机之 间的通信和资源共享。
常见微机操作系统介绍
Windows
微软公司开发的桌面操作 系统，广泛应用于个人计 算机领域。
Linux
02
微机硬件组成
中央处理器
中央处理器（CPU）是微机的核心部 件，负责执行指令和处理数据。
微机原理及接口技术课件
外存储器是微机系统中的低速存储器， 用于长期存储大量数据和程序。
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现
微机系统与接口技术概述ppt课件
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1.1.4 I/O设备及其接口电 路
I/O设备的种类很多，有电子式、电 磁式、机械式等，I/O接口电路的种类最 基本的接口电路有8255可编程并行接口 电路、8253可编程定时/计数器、8251可 编程串行接口电路、8237直接存储器存 取电路（DMA）、82380多功能接口电 路以及现代微型计算机系统中的系统控 制逻辑芯片等。
3．系统存储器
主存储器由动态存储器DRAM组成，这种 存储器的特点是容量较小、存取速度相对较慢， 需要进行动态刷新。这种内存常见的有DRAM、 ECC DRAM、EDO DRAM。现在还出现了更 快的内存，如DDR RAM和RAM BUS等形式 的内存，其速度更快、性能更高。
4．控制逻辑芯片组（SICL）
2．I/O端口的布局
（1）I/O端口的寻址特点 ① 端口地址空间为1KB ； ② 使用专门
的控制信号访问；③ 使用I/O指令对端口编 程。
（2）I/O端口的地址分配 I/O端口地址分配见表1.1。 I/O存储区分
配表见附录B。
1.1 I/O
表 端 口 地 址 分 配
返回本节
1.3 微机系统的I/O通 道与总线概述
中央 处理器
CPU
内存储器
I/O 接口
数据总线（DB）
控制部线（CB）
I/O 接口
地址总线（AB）
I/O 设备
I/O 设备
图1.1 微机系统结构示意图
返回本节
1.1.2 中央处理器
中央处理器（机）简称CPU，是用 来实现运算和控制功能的部件。由运算 器、控制器和寄存器三部分组成。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与 其他部件之间进行联系。在PC系列微机 中所使用的CPU主要有Intel系列、AMD 系列、CY系列 。
1.1.4 I/O设备及其接口电 路
I/O设备的种类很多，有电子式、电 磁式、机械式等，I/O接口电路的种类最 基本的接口电路有8255可编程并行接口 电路、8253可编程定时/计数器、8251可 编程串行接口电路、8237直接存储器存 取电路（DMA）、82380多功能接口电 路以及现代微型计算机系统中的系统控 制逻辑芯片等。
3．系统存储器
主存储器由动态存储器DRAM组成，这种 存储器的特点是容量较小、存取速度相对较慢， 需要进行动态刷新。这种内存常见的有DRAM、 ECC DRAM、EDO DRAM。现在还出现了更 快的内存，如DDR RAM和RAM BUS等形式 的内存，其速度更快、性能更高。
4．控制逻辑芯片组（SICL）
2．I/O端口的布局
（1）I/O端口的寻址特点 ① 端口地址空间为1KB ； ② 使用专门
的控制信号访问；③ 使用I/O指令对端口编 程。
（2）I/O端口的地址分配 I/O端口地址分配见表1.1。 I/O存储区分
配表见附录B。
1.1 I/O
表 端 口 地 址 分 配
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1.3 微机系统的I/O通 道与总线概述
中央 处理器
CPU
内存储器
I/O 接口
数据总线（DB）
控制部线（CB）
I/O 接口
地址总线（AB）
I/O 设备
I/O 设备
图1.1 微机系统结构示意图
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1.1.2 中央处理器
中央处理器（机）简称CPU，是用 来实现运算和控制功能的部件。由运算 器、控制器和寄存器三部分组成。CPU 通过数据总线、地址总线和控制总线与 其他部件之间进行联系。在PC系列微机 中所使用的CPU主要有Intel系列、AMD 系列、CY系列 。
微机原理及接口技术参考PPT
IN AL，DX
；读数据
MOV [SI]，AL
MOV DX，8002H
MOV AL，00H
OUT DX，AL
INC SI ；存放数据的内存地址加1
INC BL ；通道地址加1
MOV AL，BL OUT DX，AL ；送通道地址 MOV DX，8002H
DEC BH JNZ GOON POP AX
MOV AL，01H
•14
9.3 A/D转换器ADC0809及应用
➢ 采样：对连续变化的模拟量要按一定的规律和周期取出其 中的某一瞬时值。
➢ 采样频率：一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2 倍，实际应用中采样频率一般是信号频率的4~8倍。
➢ 采样周期：相邻两次采样的间隔时间。一次A/D转换所需 要的时间必须小于采样周期。
•10
➢ 应用举例：利用D/A 转换器来构造波形发生器，如图所 示。假设地址译码输出端口为360H。
图９.8 采用DAC0832 构造的波形发生器
•11
(1) 矩形波。给DAC0832 持续256 次送数据0，然后256 次送 数据FFH，依次重复处理。输出矩形波的程序段如下：
MOV DX，360H ；设定地址译码输出端口 DD0： MOV CX，0FFH
2
多2
N位
路
电
二进制数
… …
模
阻
拟
网
开
络
N
关N
运算 放大器
图9.2 D/A转换器框图
模拟电压输出
•3
1. 加权电阻网络D/A转换器的工作原理
VREF
K1
R1
K2
R2
K3
R3
Kn
Rn
chap41微机原理与接口技术课件课件
探索系统时钟的原理及其在计算机中的作用。
时序控制
了解时序控制的概念和应用，确保计算机的正确运行。
中断控制与异常处理
中断控制
异常处理
学习中断控制的原理和处理方法，实现系统的响应能力。 了解异常处理的概念和应用，确保系统的稳定性。
总线技术及其应用
1 总线结构
2 总线应用
深入了解计算机总线的结构和工作原理。
中断控制
学习单片机中断处理和优先级设 置。
IO口设计及应用
探索IO口的设计和在单片机应用 中的应用。
操作系统基础知识介绍
1 进程管理
学习操作系统中进程的创建和管理。
2 内存管理
了解操作系统中内存的分配和回收。
3 文件系统
深入研究操作系统中文件的组织和访问方法。
微机原理与接口技术
这个课件将带您深入了解微机原理与接口技术，从基础知识到嵌入式系统的 设计和应用。
微机基础知识介绍
1
内存管理
2
深入研究内存的结构和管理，优化系统性
能。
3
CPU结构
学习CPU的架构和工作原理，理解计算机的 核心。
输入输出设备
了解各种输入输出设备的接口及其应用。
系统时钟与时序控制
时钟原理
探讨总线应用的各种场景和案例。
DMA技术及其应用
1
DMA原理
学习直接内存访问（DMA）的工作原理。
2Hale Waihona Puke DMA应用探索DMA在过程控制和数据传输中的广泛应用。
嵌入式系统概述及应用
概述
深入理解嵌入式系统的概念和应用领域。
应用
探讨嵌入式系统在各行各业中的应用案例。
单片机概述及应用
指令集介绍
了解单片机的指令集和编程原理。
时序控制
了解时序控制的概念和应用，确保计算机的正确运行。
中断控制与异常处理
中断控制
异常处理
学习中断控制的原理和处理方法，实现系统的响应能力。 了解异常处理的概念和应用，确保系统的稳定性。
总线技术及其应用
1 总线结构
2 总线应用
深入了解计算机总线的结构和工作原理。
中断控制
学习单片机中断处理和优先级设 置。
IO口设计及应用
探索IO口的设计和在单片机应用 中的应用。
操作系统基础知识介绍
1 进程管理
学习操作系统中进程的创建和管理。
2 内存管理
了解操作系统中内存的分配和回收。
3 文件系统
深入研究操作系统中文件的组织和访问方法。
微机原理与接口技术
这个课件将带您深入了解微机原理与接口技术，从基础知识到嵌入式系统的 设计和应用。
微机基础知识介绍
1
内存管理
2
深入研究内存的结构和管理，优化系统性
能。
3
CPU结构
学习CPU的架构和工作原理，理解计算机的 核心。
输入输出设备
了解各种输入输出设备的接口及其应用。
系统时钟与时序控制
时钟原理
探讨总线应用的各种场景和案例。
DMA技术及其应用
1
DMA原理
学习直接内存访问（DMA）的工作原理。
2Hale Waihona Puke DMA应用探索DMA在过程控制和数据传输中的广泛应用。
嵌入式系统概述及应用
概述
深入理解嵌入式系统的概念和应用领域。
应用
探讨嵌入式系统在各行各业中的应用案例。
单片机概述及应用
指令集介绍
了解单片机的指令集和编程原理。
概述 单片机
《微机原理与应用》多媒体课件 江南大学
认真完成实验。实验前，分析每个实验程序，独 立地完成思考题的编程，掌握程序的各种调试方 法。对于综合设计的内容要注意程序的整体结构 （程序流程图），调试方法和步骤，要学会如何 利用调试软件使用不同的方法来调试、运行程序、 寻找程序中的错误。 要有一本好的参考书。
《微机原理与应用》多媒体课件
4004微处理器
江南大学
微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型 计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总 线（DB）和控制总线（CB）相连。
地址总线AB 数据总线DB 微 处 理 器 存储器 I/O接口 控制总线CB
I/O设备
《微机原理与应用》多媒体课件
江南大学
二、微型计算机的应用形态 从应用形态上，微机可以分成三种： （1）多板机（系统机）
《微机原理与应用》多媒体课件 江南大学
（2）单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片 和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器） 等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程 序（固化在ROM中），就构成了一台单板 微型计算机（简称单板机）。
单板机
《微机原理与应用》多媒体课件
江南大学
单板机示意图：
《微机原理与应用》多媒体课件 江南大学
相关课程的主要内容及课时安排
电子CAD(选修)：32学时，主要是学习如何应用软
件绘制电子线路，逐步掌握单片微机控制和检测控 制技术的硬件设计基础（以上机练习为主，授课为 辅,建议选择机电模块的学生选修）；
创新实践(必修)： 1周，课程设计类，主要内容
为简单控制系统的硬件设计和软件编制调试；
《微机原理与应用》多媒体课件
认真完成实验。实验前，分析每个实验程序，独 立地完成思考题的编程，掌握程序的各种调试方 法。对于综合设计的内容要注意程序的整体结构 （程序流程图），调试方法和步骤，要学会如何 利用调试软件使用不同的方法来调试、运行程序、 寻找程序中的错误。 要有一本好的参考书。
《微机原理与应用》多媒体课件
4004微处理器
江南大学
微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型 计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总 线（DB）和控制总线（CB）相连。
地址总线AB 数据总线DB 微 处 理 器 存储器 I/O接口 控制总线CB
I/O设备
《微机原理与应用》多媒体课件
江南大学
二、微型计算机的应用形态 从应用形态上，微机可以分成三种： （1）多板机（系统机）
《微机原理与应用》多媒体课件 江南大学
（2）单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片 和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器） 等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程 序（固化在ROM中），就构成了一台单板 微型计算机（简称单板机）。
单板机
《微机原理与应用》多媒体课件
江南大学
单板机示意图：
《微机原理与应用》多媒体课件 江南大学
相关课程的主要内容及课时安排
电子CAD(选修)：32学时，主要是学习如何应用软
件绘制电子线路，逐步掌握单片微机控制和检测控 制技术的硬件设计基础（以上机练习为主，授课为 辅,建议选择机电模块的学生选修）；
创新实践(必修)： 1周，课程设计类，主要内容
为简单控制系统的硬件设计和软件编制调试；
《微机原理与应用》多媒体课件
微机原理与接口技术课件PPT
1 统一编址方式
从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O 接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置 专门的I/O指令 优点： 访问I/O端口可实现输入/输出操作，还可以对端口内 容进行算术逻辑运算、移位等等； 能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和 数据通信系统是很有意义的；
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。
用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息， 它总是由外设通过接口输入给CPU的。 状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或 多个，含义也随外1 为什么要设置接口电路
CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻 辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低
若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就 会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的 效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖 于CPU，对外设本身的发展不利。
用来发布控制命令、控制外设工作的 信息，例如A/D转换器的启停信号。
控制信息总是CPU通过接口发出的。
返 回
5.1.3 接口的基本功能
1 ． 2． 3. 4． 5. 6 ． 7. 8. 数据缓冲功能 端口选择功能 信号转换功能 接收和执行CPU命令的功能 中断管理功能 可编程功能 返回外设状态的功能 数据宽度与数据格式转换的功能
I/O端口地址选用的原则
凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 原则上讲，未被占用的地址，用户可以选用，但 对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则 会发生I/O地址重叠和冲突，造成用户开发的产品 与系统不兼容而失去使用价值 一般，用户可使用300～31FH地址
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
64
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：
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教案ppt课件
存储器 RAM/ ROM
地址总线
数据总线
控制总线
8个
PC/XT 总线 扩展槽
8级中断 控制器
8259
4通道 DMA 8237
3通道 计数器
8253
键盘 喇叭
配置接口
8255
80x86微处理器技术指标
引脚数 主频 字长 外数据线 外地址线 物理空间 虚拟空间 高速缓存
8086 40 5/8 16 16 20
16
ALU数据总线
ALU 状态标志寄存器
EU 控制器
20
地址加法器 16
CS DS ES SS IP 内部通信寄存器
8 指令队列
外部总线 总线控制
逻辑
执行部件（EU）
总线接口部件（BIU）
8086/8088的寄存器
15 8 7 0
AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL
8088最小模式的引脚
CLK ：系统时钟（T）信号，输入。 RESET：系统复位信号，输入。 AD7~AD0 ：地址/数据复用线，双向，三态。（8086是AD15~AD0 ） A19~A8 ：地址线，输出，三态。 （8086是A19~A16 ） ALE ：地址锁存信号，输出，高电平有效。 （ T1有效） RD、WR ：读、写选通信号，输出，低电平有效。（互斥） IO/M ：存储器或I/O选通信号，输出。 （8086是M/IO ） DEN、DT/R：数据允许、数据收/发信号，输出。 （ T2 ~ T4有效） READY，TEST ：系统控制信号，输入。 NMI，INTR，INTA ：中断请求和中断响应信号，输入/出。 HOLD，HLDA：总线请求、总线允许信号，输入/出。 （DMA方式 ）
微机原理10
《微机原理与接口技术》第10 章微机接口开发技术教案作者：李芷2003.5.10第10章微机接口开发技术10.1应用系统设计概要10.2微机应用系统设计实例10.3抗干扰技术10.1 应用系统设计概要计算机应用系统的设计，一般要经过以下六个步骤：1．确定系统的功能和性能指标合理地确定系统的功能和性能指标，是系统设计和实现之前最重要的一步。
2．硬件和软件功能的划分一个计算机应用系统的功能都是由硬件和软件两部分协同完成的。
硬件，或者说接口电路的基本任务是实现信号的变换和传输，而软件则是在硬件实现功能的基础上，最终实现该应用系统的全部任务。
应用系统硬件和软件功能的划分，并不是固定不变的。
理论上说，计算机的硬件功能和软件功能是具有互换性的。
所以，应用系统设计的第一步，就是合理地划分系统中硬件和软件的功能。
10.1 应用系统设计概要3．系统硬件设计⑴选定硬件平台。
⑵把硬件的任务划分为若干个任务单一的模块。
⑶确定每个模块的工作方式，以及相关控制电路的类型。
⑷如需自行或部分设计组装，则进一步进行逻辑设计，并要验证设计的正确性（可用软件仿真、电路实验等方法）。
⑸综合各个模块设计，得到整个系统的逻辑设计。
⑹组装硬件系统并测试，确定性能和可靠性能否满足系统要求。
4．系统软件设计⑴确定软件的运行环境和选择软件的开发平台。
⑵根据系统需要完成的任务列举出全部的程序模块清单。
⑶确定每个模块的工作方式，编制流程图和源程序。
⑷测试每一个模块的功能和正确性。
⑸装配各程序模块，得到系统可执行机器代码。
10.1 应用系统设计概要5．系统测试系统测试主要是在硬件、软件两方面对正确性和性能指标的测试。
系统测试过程与开发过程恰恰相反，强调自低向上进行，即先进行模块测试，然后进行系统整体测试。
测试的顺序原则是：先硬件，后软件，最后综合测试；先测试其正确性，后测试其性能指标。
每项测试之前要制订测试方案，准备测试数据，测试过程要记录，测试完成之后要总结，得出测试结论。
《微机原理与接口技术》实验指导书--王成端周建梁(1)解析
《微机原理与接口技术》实验指导书王成端周建梁编写计算机与通信工程学院2008年6月目录实验一汇编语言程序的建立和执行 (1)实验二DEBUG调试程序实验 (6)实验三循环与分支程序设计实验 (13)实验四DOS系统功能调用（字符输入与输出） (16)实验五存储器读写 (19)实验六中断控制器8259A应用 (21)实验七并行口8255A应用 (29)实验八继电器控制实验 (35)实验九定时/计数器8253A应用 (38)实验十D/A转换0832应用 (41)实验十一A/D转换0809应用 (45)实验十二步进电机控制实验 (51)实验十三串行通信实验 (55)1,3,5,7,9,10实验一汇编语言程序的建立和执行一、实验目的1．掌握实验软件DVCC实验系统的使用方法。
2．掌握DVCC系列单片机仿真实验系统的性能。
3．掌握调用MS-DOS下的屏幕编辑程序EDIT（或其他字处理软件）来建立和修改汇编语言程序的方法。
4．掌握MS-DOS下的宏汇编MASM的使用方法。
5．掌握MS-DOS下的LINK程序连接程序的方法。
二、实验内容（一）认识实验系统1．设置系统：设置为8086/ 8088CPU系统。
对DVCC－5286JH，DVCC-598JH机型，SK1位1－5置OFF，位6、7、10置ON，SK2置OFF，SK3全部OFF，SK4、SK5全部ON，卧式开关KBB置88，立式开关KBB1置51、88位置，短路块DL1—DL4的位2、3相连。
然后将88CPU卡插入J6、J9两插座中，卡上的CZ1对应实验台J6，卡上的CZ2对应实验台J9。
2．启动系统：1（1）启动电脑。
打开直流稳压电源。
此时实验系统应显示闪动的“P”，否则按RESET 按钮，若再无显示，立即关掉电源，请指导教师检查处理后再试。
（2）运行windows桌面上的“DVCC实验系统”，在DVCC实验系统显示“P”状态下，按PCDBG键，显示器全暗。
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微机原理及接口技术
章节目录
• 第一章 微型计算机原理与接口技术概述 • 第二章 微型计算机原理浅析 • 第三章 实用接口控制语言 • 第四章 微型计算机机系统与外设接口技术 • 第五章 实用接口技术
1.1 微型计算机的发展和应用
• 1946年，世界上出现第一台数字式电子 计算机ENIAC（电子数据和计算器）
• 发展到以大规模集成电路为主要部件的 第四代，产生了微型计算机
• 1971年，Intel公司设计了世界上第一个 微处理器芯片Intel4004，开创了一个全 新的计算机时代
1.1.1 微型计算机的发展
• 第一时期微型计算机（1971年～1973年）
4位和低档8位CPU，4004-4040-8080系理统源自器总1子系.
微处线理器子系统 形
2统. 存储成器
存储器
3. I/O设备和I/O接口
I/O接口
4. 系统总线
I/O设备
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
图1.1 微型计算机的系统组成
系统总线
• 总线是指传递信息的一组公用导线 • 总线是传送信息的公共通道 • 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 • 总线信号可分成三组
– 匹配工作速度 – 匹配信息格式 – 实现信息传递
2.1 微型计算机硬件结构
指
指
时序
令 寄
令 译
1.
控和算制 术逻辑单元控制（总线运算器）
存
码
逻辑
2. 寄存器组
通用 寄存器组
3寄地.存器址指组 令处地总控址线制理单元地址（总线控制器）
内部数据总线
数据 总线 控制
数据总线
暂存器
累加器
标志寄存器
ALU
执行的流水线操作
2.1.2 8086/8088 寄存器结构
8088/8086的寄存器组有
8个通用寄存器
4个段寄存器
图示
1个标志寄存器
1个指令指针寄存器 寄存器均为16位!
1. 通用寄存器
8088有8个通用的16位寄存器
（1）数据寄存器: AX BX CX DX
（2）变址寄存器: SI DI
SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆 栈段中的存储单元地址
2. 指令指针寄存器
IP（Instruction Pointer）为指令指针寄存 器，指示主存储器指令的位置
– 人工智能
• 网络通信
– 计算机技术与通信技术的结合构成了计算机网络
• 计算机仿真
– 模拟器构建、虚拟环境实现
1.2微型计算机系统组成和工作原理
微型计算机
微型计算机系统
运算器 控制器 寄存器组
存储器
输入/输出 接口电路
总线
微处理器
区别
外部设备
软件
1.2.1 微型计算机的硬件系统
系统总线BUS
处
– 地址总线AB：传送地址信息 – 数据总线DB ：传送数据信息 – 控制总线CB ：传送控制信息
总线信号
• 地址总线AB
举例
– 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址
– 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围
• 数据总线DB
举例
– CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU
– CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部
2.1.1 8088/8086的功能结构
• 8088的内部结构从功能分成两个单元
– 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的 接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
– 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数 据的运算
• 两个单元相互独立，分别完成各自操作 • 两个单元可以并行执行，实现指令取指和
为什么采用汇编语言？
1.2.3 微型计算机系统工作原理
– 取指令 – 分析指令 – 执行指令
微型计算机执行程序的过程，实际上就 是重复的完成上述取指令、分析指令和执 行指令的过程，直到遇到停机指令时，CPU 处于动态停机状态，才结束整个机器的运 行。
1.3 微型计算机接口技术概述
• 接口是指两个部件之间的交接部件。 • 微型计算机接口的作用有以下几个方面：
BX 称 为 基 址 寄 存 器 （ Base address Register）
常用做存放存储器地址
CX称为计数器（Counter）
作为循环和串操作等指令中的隐含计数器
DX称为数据寄存器（Data register）
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端 口地址
（2）变址寄存器
– 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
特点
– 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号
– 控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 汇编程序 文本编辑程序 调试程序
MS-DOS MASM和LINK DEBUG.EXE
• 第二时期微型计算机（1974年～1977年）
中高档8位CPU，Z80、 MC6800
• 第三时期微型计算机（1978年～1984年）
16位CPU和微机，8086-8088-80286
• 第四时期微型计算机（1985年～1993年）
32位高档CPU， 80386- 80486
• 第五时期微型计算机（1993年～至今）
64位高档CPU，Pentium-PentiumII-PentiumIIIPentiumⅣ
1.1.2 微型计算机的应用
• 科学计算、科学研究、数值处理和信息处理方面
– 科学计算，数据处理 – 计算机辅助设计 – 功能越强越好、使用越方便越好……
• 人工智能和过程自动化控制方面
– 工业PC机、工控机、可编程逻辑控制器、微控制器、数字信号处理 器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的用 法
（3）指针寄存器
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示 堆栈段栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表 示数据在堆栈段中的基地址
（3）指针寄存器: BP SP
4个数据寄存器还可以分成高8位和低8位两个独
立的寄存器，这样又形成8个通用的8位寄存器
AX： AH AL
BX： BH BL
CX： CH CL
DX： DH DL
（1）数据寄存器
AX称为累加器（Accumulator）
使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设 传送信息等
章节目录
• 第一章 微型计算机原理与接口技术概述 • 第二章 微型计算机原理浅析 • 第三章 实用接口控制语言 • 第四章 微型计算机机系统与外设接口技术 • 第五章 实用接口技术
1.1 微型计算机的发展和应用
• 1946年，世界上出现第一台数字式电子 计算机ENIAC（电子数据和计算器）
• 发展到以大规模集成电路为主要部件的 第四代，产生了微型计算机
• 1971年，Intel公司设计了世界上第一个 微处理器芯片Intel4004，开创了一个全 新的计算机时代
1.1.1 微型计算机的发展
• 第一时期微型计算机（1971年～1973年）
4位和低档8位CPU，4004-4040-8080系理统源自器总1子系.
微处线理器子系统 形
2统. 存储成器
存储器
3. I/O设备和I/O接口
I/O接口
4. 系统总线
I/O设备
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
图1.1 微型计算机的系统组成
系统总线
• 总线是指传递信息的一组公用导线 • 总线是传送信息的公共通道 • 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 • 总线信号可分成三组
– 匹配工作速度 – 匹配信息格式 – 实现信息传递
2.1 微型计算机硬件结构
指
指
时序
令 寄
令 译
1.
控和算制 术逻辑单元控制（总线运算器）
存
码
逻辑
2. 寄存器组
通用 寄存器组
3寄地.存器址指组 令处地总控址线制理单元地址（总线控制器）
内部数据总线
数据 总线 控制
数据总线
暂存器
累加器
标志寄存器
ALU
执行的流水线操作
2.1.2 8086/8088 寄存器结构
8088/8086的寄存器组有
8个通用寄存器
4个段寄存器
图示
1个标志寄存器
1个指令指针寄存器 寄存器均为16位!
1. 通用寄存器
8088有8个通用的16位寄存器
（1）数据寄存器: AX BX CX DX
（2）变址寄存器: SI DI
SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆 栈段中的存储单元地址
2. 指令指针寄存器
IP（Instruction Pointer）为指令指针寄存 器，指示主存储器指令的位置
– 人工智能
• 网络通信
– 计算机技术与通信技术的结合构成了计算机网络
• 计算机仿真
– 模拟器构建、虚拟环境实现
1.2微型计算机系统组成和工作原理
微型计算机
微型计算机系统
运算器 控制器 寄存器组
存储器
输入/输出 接口电路
总线
微处理器
区别
外部设备
软件
1.2.1 微型计算机的硬件系统
系统总线BUS
处
– 地址总线AB：传送地址信息 – 数据总线DB ：传送数据信息 – 控制总线CB ：传送控制信息
总线信号
• 地址总线AB
举例
– 输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址
– 地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围
• 数据总线DB
举例
– CPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU
– CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部
2.1.1 8088/8086的功能结构
• 8088的内部结构从功能分成两个单元
– 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的 接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
– 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数 据的运算
• 两个单元相互独立，分别完成各自操作 • 两个单元可以并行执行，实现指令取指和
为什么采用汇编语言？
1.2.3 微型计算机系统工作原理
– 取指令 – 分析指令 – 执行指令
微型计算机执行程序的过程，实际上就 是重复的完成上述取指令、分析指令和执 行指令的过程，直到遇到停机指令时，CPU 处于动态停机状态，才结束整个机器的运 行。
1.3 微型计算机接口技术概述
• 接口是指两个部件之间的交接部件。 • 微型计算机接口的作用有以下几个方面：
BX 称 为 基 址 寄 存 器 （ Base address Register）
常用做存放存储器地址
CX称为计数器（Counter）
作为循环和串操作等指令中的隐含计数器
DX称为数据寄存器（Data register）
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端 口地址
（2）变址寄存器
– 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
特点
– 协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等信号
– 控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 汇编程序 文本编辑程序 调试程序
MS-DOS MASM和LINK DEBUG.EXE
• 第二时期微型计算机（1974年～1977年）
中高档8位CPU，Z80、 MC6800
• 第三时期微型计算机（1978年～1984年）
16位CPU和微机，8086-8088-80286
• 第四时期微型计算机（1985年～1993年）
32位高档CPU， 80386- 80486
• 第五时期微型计算机（1993年～至今）
64位高档CPU，Pentium-PentiumII-PentiumIIIPentiumⅣ
1.1.2 微型计算机的应用
• 科学计算、科学研究、数值处理和信息处理方面
– 科学计算，数据处理 – 计算机辅助设计 – 功能越强越好、使用越方便越好……
• 人工智能和过程自动化控制方面
– 工业PC机、工控机、可编程逻辑控制器、微控制器、数字信号处理 器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的用 法
（3）指针寄存器
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示 堆栈段栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表 示数据在堆栈段中的基地址
（3）指针寄存器: BP SP
4个数据寄存器还可以分成高8位和低8位两个独
立的寄存器，这样又形成8个通用的8位寄存器
AX： AH AL
BX： BH BL
CX： CH CL
DX： DH DL
（1）数据寄存器
AX称为累加器（Accumulator）
使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设 传送信息等