微机原理与接口技术(第二版)马维华主编-复习资料知识分享

微机原理与接口技术(第二版)马维华主编
-复习资料
第二章(8086/8088)
微处理器的工作方式：实地址方式，保护地址方式，虚拟86方式，系统管理方式，IA-32E.
8086/8088(16位)：外部地址线20条，最大可寻址1MB。

（8086外部数据线16条，8088 8条）地址线与数据线分时复用（20根线包括了20条地址线和16/8条数据线）
由两个部件：BIU和EU组成。

工作模式：最大模式，最小模式。

8086/8088总线周期：一个基本的总线周期包括四个时钟周期的时间（T1，
T2，T3，T4）
T1：输出地址信息并锁存
T2：撤销地址，为传送数据做准备。

T3：如果外部准备好，则数据稳定在总线上
T4：读/写总线上的数据
80286：外部数据线16条，地址线24条，存储器容量 16MB（增加了保护模式，支持虚拟存储器，支持多任务操作）。

保护模式下允许80286使用16MB的实际物理地址空间和1GB的虚拟地址空间，单寻址方式与实地址方式不同。

BU：信息交换。

IU：从预取队列中取代码并进行译码。

AU：负责物理地址生成。

EU：负责指令执行。

80386：（32位）通用寄存器和数据总线都是32位，外部地址总线为32位宽，可寻址到4G内存，以及存取到64TB的虚拟内存空间。

与80286相比的优点：寻址能力增强，增强内存管理，增加了虚拟86方式。

总线部件BU（提供与外部(I/O)的接口环境），指令预取部件IPU,指令译码部件IDU，执行部件EU，分段部件SU，分页部件PU。

80486：增加了8K的Cache（高速缓存）和FPU（浮点部件）。

与80386相比的优点：可模拟多个80286处理器；首次部分吸取RISC技术；采用突发总线方式与内存交换数据；集Cache与FPU于一体，提高了微处理器的处理速度。

主要包括：BIU,EU,IU,FPU,MMU，Cache.
寄存器：
分类：通用寄存器、专用寄存器，段寄存器，控制寄存器，系统地址寄存器，排错寄存器，调试寄存器。

16位处理器复位后内部除CS=FFFF H外，其他均为0，段的起始地址为段寄存器的内容左移四位，因此复位后的第一条指令的地址为
FFFF0H(CSX16+IP)。

IA32复位后第一条指令地址为：段基地址+偏移地址
=FFFF0000H+FFF0H=FFFFFFF0H
处理器的时钟信号：处理器时钟（CPU时钟），机器周期(CPU周期)，指令周期，总线周期（倒数不是总线频率）。

8086/8088的CLK是处理器的工作时钟，也是外部总线时钟、系统时钟。

实地址方式：只支持存储器的段式管理，即将1MB大小的实际物理地址空间分成若干个最大64KB的段。

（32位IA32寄存器只有A0~A19有效，4位段地址，16为段内偏移地址）。

实地址方式下的物理地址是通过段地址X16+偏移地址得到的。

如：
（1200H:0560H->12000H+0560H=12560H）.
段式管理与页式管理：实地址下只支持存储器的段式管理。

保护方式下，内置分页部件的处理器既可以分段也可以分页管理，一个段可分成若干个固定大小的页。

无论何种方式，存储器的物理地址是基地址(段or页在存储器中的首地址)与偏移地址之和。

保护方式：保护方式下实际的物理地址空间大小不仅取决于微处理器的地址线，还取决于系统实际配置的内存容量，程序和数据是以虚拟地址（逻辑地址）体现的。

保护方式下的存储器管理：采用描述符的结构来寻找物理地址。

段描述符与段选择子，
保护方式下IA-32处理器的地址转换。

P66。

第六章（8253/8254,8255）
I/O接口功能：地址译码，提供联络信号，信号特性匹配，信息格式的转换，数据缓冲与锁存，对外设进行中断处理，提供时序控制。

微处理器与外设通过I/O接口交换的信息：数据信息，状态信息，控制信息。

I/O接口的编址方法：存储器映射编址（统一编址），I/O映射编址（独立编址）。

I/O控制方式：
1.直接程序控制方式：直接在程序控制下进行微处理器与外设之间的数据传送。

可分为无条件传送方式和条件传送方式。

2.中断控制方式：为提高微处理器工作效率，让微处理器平时做应该做的事情（如监控），在外设状态满足要求时，外设通过I/O接口向微处理器发出要求数据传送的请求信号，接到请求信号后，微处理器才去响应，执行I/O操作。

无需主动查询，也不需被动等待外设准备过程，而由外设通过I/O端口在条件具备时主动向微处理器提出请求。

3.DMA控制方式：直接存储器存取方式，比中断更快捷。

在内存和外设间开辟的专用数据通道，在DMA控制器硬件的控制下，直接进行数据交换而不通过微处理器，不用I/O指令。

I/O处理机控制方式：由专用I/O协处理器负责I/O的操作和处理
I/O控制实例:P243.
并行通信与串行通信：
并行通信是将一个字节或一个字的各位同时进行传输的一种通信方式。

传输速度快，传输的信息率高，比串行通信需要更多的通信信号线。

常用于传输距离短，数据传输速度要求高的场合。

并行接口：实现并行通信的接口。

串行通信：把传输的数据一位一位按顺序传送的一种通信方式。

通信线少，成本低，通信速度慢，长距离传输。

串行接口（同理）
串行通信的线路传输方法：单工方式，半双工方式，全双工方式。

串行通信方式及异步通信方式：串行通信分为串行异步通信与串行同步通信。

（P249详细）
异步通信：字符与字符间传送完全是异步的，而字符的位与位之间是同步的。

即两个字符之间的时间间隔是不固定的，随机的，而在同一个字符中相邻位代码的时间间隔是固定的。

异步通信协议：传送格式的要求，数据传送速率的要求。

同步通信：串行通信中速度较快的一种。

去掉每个字符的起始位和停止位，把字符一个个按顺序连接起来，以固定长度的字符串组成一个数据块，每个数据块前加1or2个同步字符，每个数据内部各划分为若干个段，尾部是错误校验字符。

（提高了传输效率）
可编程并行接口芯片8255（详细复习！P263）：端口A,B,C的功能。

引脚信号
工作方式：方式0，方式1（限A,B口，C口配合工作），方式2（仅限A 口）。

编程应用
8253/8254可编程定时器（P271）：具有3个功能相同，相互独立的16位减法计数器，可进行二进制计数和BCD码计数，每个计数通道有6种不同含义的用途和工作方式，方式0~5；不同工作方式在OUT端产生的输出波形不同。

:
方式0：中断信号发生器，写入初值后计数器开始以该数值进行减1计数。

方式1：单稳负脉冲信号发生器，当GATE出发使OUT变为低电平开始减1计数。

到0时，又使OUT变高。

方式2：速率信号发生器，写入初值，OUT变为高电平，下一个时钟开始减1计数，计数到1时，OUT由高变低，经过一个时钟周期后又变成高电平，重新开始下一轮减一计数。

循环。

方式3：方波信号发生器。

方式4：软件触发的选通信号发生器。

方式5：硬件触发的选通信号发生器。

8253/8254编程方法P277
第七章微型计算机的中断系统（8259）中断与异常：
中断：微处理器在执行正常程序的过程中，出现某些异常情况或者某种外部设备请求时处理器暂时停止正在执行的程序，转而去执行某个特定的程序，并在执行后返回原来被终止的程序处继续向下执行的过程。

中断的目的：让处理器在条件满足后能自动执行所设计的中断服务程序。

中断的分类：内部中断，外部硬件中断
异常：把因内部意外条件而改变程序执行流程以报告出错情况和非正常状态的过程成为异常中断。

区别：中断用于处理异步发生的外部事件，而异常用于处理同步发生的内部事件。

中断过程：从中断请求中断到中断返回所经历的时间。

分为五个阶段：
中断请求：由外部硬件中断源产生中断请求信号或内部产生某种异常都通知微处理
器。

中断判优：判断中断优先级。

中断响应：从接到中断请求到中断处理之前的时间（P288）。

中断处理：在响应过程中得到了处理程序的入口地址，便转中断服务程序，执行中断服务程序的过程。

中断返回。

中断优先级：在微机系统中，中断优先级从高到低依次为：内部异常中断(除单
步)>INTn>NMI>INTR>单步中断
实地址和保护地址方式下的中断：
实地址：
中断向量：每一个中断都有个与之对应的服务程序，每个服务程序都有唯一的入口地址，在实地址方式下，把中断服务程序的入口地址的逻辑地址（段地址：偏移地址）称为中断向量。

中断向量表：把存放256个中断向量的存储区域称为中断向量表，每个中断占4字节，高地址对应两个自解存放的是段地址，低地址为偏移地址。

256个中断对应1KB大小的中断向量表，即占用1KB的空间。

保护地址：采用中断描述符确定中断服务程序的入口地址信息。

中断描述符：描述了某中断对应中断服务程序的入口地址信息及其属性，每个中断占8个字节。

偏移地址32位，段选择子16位，放在段寄存器中。

中断描述符表：保护方式下把存放256个中断描述符的内存区域称为中断描述符表（IDT）。

占用256X8=2K的内存区域，可以在整个物理地址空间浮动。

可编程中断控制器8259（详细复习！P293）：8位。

优先级控制器。