安徽大学王年副院长课的微机原理第七章.ppt
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微机原理复习课
《微机原理与接口技术》复习课件 微机原理与接口技术》
6.数的补码表示（熟练掌握） 7.BCD码（理解） 8.ASCII码（熟练掌握） 9.微机中的数据类型（熟练掌握） 10.单精度浮点数的表示（掌握）
物理与电气工程学院 2011.12
《微机原理与接口技术》复习课件 微机原理与接口技术》
模拟题
1.冯•诺伊曼机由五大部分组成 第五页 2.十进制数(－126)10，用8位补码表示多 少，用16位补码表示多少？ 3.用4个“0”和4个“1”组成的8位数中， 最小的是多少。11111001(-121) 4.已知X = 0C7H，若X是8位无符号数，X 的十进制数表示是_199_ ，若X是8位有 符号数，X的十进制数表示是______57_____
物理与电气工程学院 2011.12
《微机原理与接口技术》复习课件 微机原理与接口技术》
硬盘 软盘 外部存储器 存储器 磁带 光盘 RAM DRAM 内部存储器 PROM ROM EPROM EEPROM SRAM
物理与电气工程学院 2011.12
《微机原理与接口技术》复习课件 微机原理与接口技术》 RAM存储芯片Intel 62128为16K×8位，则62128 有____14___根地址引脚，___8___根数据引脚， 若用62128构成32K×16的存储系统，需要 ________4__块芯片。 下列存储器中需要定期刷新的是___B_______。 A．SRAM B．DRAM C．EEPROM D．Flash ROM 某RAM芯片容量为8K×8位，则其地址线最少需 要____D______根。 A．10 B．11 C．12 D．13
物理与电气工程学院 2011.12
《微机原理与接口技术》复习课件 微机原理与接口技术》
微机原理课件——很全的
3、方式2
双向选通输入输出方式 ( 仅适用于A口 )
A口及B口的工作方式相互独立，互不影响
方式1输入（A口）
DB7~DRD
INTR
PC5
STBA (选通信号) IBFA (输入缓冲器满)
外 设
PC7 PC6
PC3
INTRA
(中断请求信号)
A 组 端口C
PA7~PA0
(高4位)
PC7~PC4
外 设
RD WR A1 A0 RESET CS
B 组 控 制
内部逻辑
端口C (低4位)
B 组 端口B
PC3~PC0
（8位）
PB7~PB0
CPU接口
外设接口
5.2.1 8255A的内部结构
A 组 控 制
内部数据总线 （8位）
端口A （8位） 端口C (高4位)
CPU
外 部 设 备
CPU
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
缓冲器
D0 移位器
外 部 设 备
并行接口
串行接口
5.2 可编程并行接口8255A
5.2.1 8255A的内部结构
A 组 控 制
内部数据总线 （8位）
端口A （8位）
D7~D0
C P U
数据总线
数据 总线 缓冲器
读/写 控制 逻辑
5.1 并行通信及接口接口
通信：CPU与外部设备之间的信息交换、计算机与 计算机之间的信息交换都称为通信 并行通信：在多条传输线上同时传输多位数据 串行通信：利用单条传输线，将多位数据按照先后 顺序逐位进行传输
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 缓冲器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
微机原理PPT(第一、二、三章)
格雷码
相邻两个数之间只有一位不同，常用 于模拟量和数字量之间的转换以及误 差检测等场合。
03
微处理器结构与工作原理
微处理器内部结构剖析
微处理器基本组成
流水线技术
包括运算器、控制器、寄存器等基本 部件。
提高指令执行效率的关键技术之一。
指令执行过程
取指、译码、执行、访存、写回等阶 段。
指令系统概述及分类方法
实现不同进制数之间的转换。
计算机中数的表示方法
原码表示法
将最高位作为符号位，其余各位表示 数值本身。
反码表示法
正数的反码与其原码相同，负数的反 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反。
补码表示法
正数的补码与其原码相同，负数的补 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反后加1。
移码表示法
02
计算机中的数与编码
进制数及其转换方法
十进制数
以10为基数，采用0-9共10个 数字符号组成的数值表示方法
。
二进制数
以2为基数，采用0和1两个数字 符号组成的数值表示方法。
十六进制数
以16为基数，采用0-9和A-F共 16个数字符号组成的数值表示 方法。
进制数转换方法
包括整数部分和小数部分的转换 ，通过除基取余法和乘基取整法
微机原理ppt(第一、二 、三章)
目录 CONTENT
• 绪论 • 计算机中的数与编码 • 微处理器结构与工作原理 • 汇编语言程序设计基础 • 输入输出接口技术与应用 • 中断系统与定时/计数器应用
01
绪论
微机原理课程概述
课程性质
微机原理是一门研究微型计算机 基本组成、工作原理、接口技术
及其应用的课程。
微机原理第7章ppt
DMA方式
利用专用的接口电路直接在内存与外设端口之间直 接进行数据块传送，而不经过CPU中转的一种数据 传送方式。
特点：
无需CPU参与，无需软件介入，传送速度快，在 整个数据传输过程中都是由DMA控制器来控制 管理。
7.3
DMA控制器8237A
wws1996@
一、课前思考
1、8237A由哪几部分组成?
权，用DMA方式实现外部设备和存储器之间的
数据高速传输。
将DMA控制器中和某个接口有联系的部分
为一个通道。而一个DMA控制器一般由几个通
道组成。
wws1996@
7.3.1 8237A的主要功能
• 数据总线缓冲器
• 读写逻辑电路 • 工作方式寄存器 • 状态寄存器 • 优先选择逻辑 • 4个DMA通道
2、如何设置8237A的控制字?
3、8237A有哪些工作方式?各有何特点?
4、如何对8237A进行初始化编程?
二、学习目标
1、了解8237A的内部结构和引脚功能； 2、熟练掌握8237A控制字的设置； 3、熟练掌握8237A的工作方式及编程和应用。
wws1996@
三、难重点 1、8237A的内部结构及功能； 2、8237A的控制字的设置及其工作方式； 3、8237A的编程及应用。 四、主要知识点 1、8237A的控制字设置； 2、8237A的工作方式； 3、8237A的初始化及应用。
第7章 2、查询式输出 CPU通过执行程 序不断地读取并 测试外设的状态， 如果外设处于空 Y（忙） BUSY=1？ N 输出数据 输入状态信息
闲状态，则CPU
执行输出指令，
否则就等待。
查询式输出程序流程图
第7章
DATA_PORT
微机原理微机原理讲义第7章课件
缓冲器 (1)
CS
CPU DB
数据口 42H
M / IO
42H
15
查询式输入如图，状态线占用一根数据线D0，STB是选通 信号，在输入时随着数据一起从输入端口出现，是表示输 入数据已就绪的状态信号。CPU先读状态口，若状态就绪， 再读数据口。
…… …… ……
D7
D7
锁存器
缓冲器 (2)
D0
CS D0
STB
1
D CSLETRQ
Q CLR
STROBE: 选通信号
输入缓冲器
输出设备
输入设备
12
当外设作输入设备，输入数据的保持时
间相对于CPU的处理时间长，所以可以直接
用缓冲器；
外设作为输出设备，由于外设速度比较
慢，CPU的数据必须在接口保持一段时间，
因此必须采用锁存器。
无条件传输时，输出时，必须确认输出
ห้องสมุดไป่ตู้
锁存器的原数据无效，才能正确输出；输入
时，必须认为输入缓冲器中的数据已准备好，
6) 数据缓冲功能
主机与外设速度相差很大，为了防止数据丢失，I/O接口 均设有双向数据缓冲器。
6
7) 中断管理功能
有专门的中断管理接口，能完成中断判优、中断屏蔽，向 CPU送入中断类型码等功能。
8) 错误检测功能
多数可编程芯片都能自动检测出传输过程中出现的错误。 1.传输错误，如串口中的奇偶校验 2.覆盖错误
象也不同
CS
CLK1 OUT1
A1 A0 CLK2
D7 OUT2
D0 GATE1 GATE2
2MHz
VCC
11
输入输出传送方式
1)无条件传送方式
安徽大学信号与系统课件
X
由系统框图列写微分（或差分）方程的步骤
• 选中间变量x(· )。对于连续系统，设其最右端积分 器的输出为x(t)；对于离散系统，设其最左端迟延 单元的输入为x(n)； • 写出各加法器输出信号的方程； • 消去中间变量x(· )。 如果已知系统的微分或差分方程，也可以画出相应的 框图。但解不是惟一的。
e t cos t sin t ut t
t
波形如下图
π 2 e cos t ut t 4
1
O
f 2 (t )
3 4
7 4
t
1
X
例1-2
求下列函数值
t d t e t e t (2) f t 3 τ d τ (1) f dt
X
第
12 页
由加法器的输出，得
yt a1 yt a0 yt f t
将上式除f(t)以外的各项移到等号左端，得
yt a1 yt a0 yt f t
连续系统或离散系统除用数学方程描述外，还可用 框图表示系统的激励与响应之间的数学运算关系， 一个方框图可以表示一个具有某种功能的部件，也 可以表示一个子系统。每个方框内部的具体结构并 非是考察重点，只注重其输入输出之间的关系。
习题课1
内容摘要
信号的定义、分类、描述 典型的连续时间信号
第 1 页
信号
信号的运算 奇异信号 信号的分解
信号的自变量的变换 信号的时域运算
系统
系统的定义、分类 线性时不变系统
线性特性 时不变性 微分特性 因果性
X
例题
• 例题1：画函数波形 • 例题2：冲激函数的性质
第 2 页
由系统框图列写微分（或差分）方程的步骤
• 选中间变量x(· )。对于连续系统，设其最右端积分 器的输出为x(t)；对于离散系统，设其最左端迟延 单元的输入为x(n)； • 写出各加法器输出信号的方程； • 消去中间变量x(· )。 如果已知系统的微分或差分方程，也可以画出相应的 框图。但解不是惟一的。
e t cos t sin t ut t
t
波形如下图
π 2 e cos t ut t 4
1
O
f 2 (t )
3 4
7 4
t
1
X
例1-2
求下列函数值
t d t e t e t (2) f t 3 τ d τ (1) f dt
X
第
12 页
由加法器的输出，得
yt a1 yt a0 yt f t
将上式除f(t)以外的各项移到等号左端，得
yt a1 yt a0 yt f t
连续系统或离散系统除用数学方程描述外，还可用 框图表示系统的激励与响应之间的数学运算关系， 一个方框图可以表示一个具有某种功能的部件，也 可以表示一个子系统。每个方框内部的具体结构并 非是考察重点，只注重其输入输出之间的关系。
习题课1
内容摘要
信号的定义、分类、描述 典型的连续时间信号
第 1 页
信号
信号的运算 奇异信号 信号的分解
信号的自变量的变换 信号的时域运算
系统
系统的定义、分类 线性时不变系统
线性特性 时不变性 微分特性 因果性
X
例题
• 例题1：画函数波形 • 例题2：冲激函数的性质
第 2 页
微机原理与接口技术第七章.ppt
用户编程原则 ①尽可能使用DOS的系统功能调用，
提高程序可移植性。 ②在DOS功能不能实现情况下，
考虑用BIOS功能调用。 ③在DOS和BIOS的中断子程不能解决问题时,
使用IN/OUT指令直接控制硬件。 3
1. 调用方法
设置入口参数
在AH设置功能号m 执行中断指令INT N
分析、应用出口参数
4
2、DOS功能调用要注意的问题 使用DOS功能调用还要注意下列问题： （1）从键盘输入的字符由系统自动转换为ASCII码， 在进行数据处理时要特别注意； （2）需要在屏幕上显示的字符要在程序中将其转 换为ASCII码。
stri DB ‘Tsinghua University’, ‘$’
data ENDS
code SEGMENT
ASSUME CS:code, DS:data
start: MOV AX, data ; 置 缓 冲 区 地 址 于
DS:DX
MOV DS, AX
LEA DX, stri
MOV AH, 09H
;定义缓冲区 ;定义限制最多输入个数 ;用于存放实际输入个数 ;用于存放输入的字符串
从键盘输入‘ABCD’, 回车，内存的存放结果:
地址
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0a 0b 0c 0d 0e 0f
内容
0B 04 41 42 43 44 0D 00 00 00 00 00 00 00 00 00
INT 21H
MOV AH, 4CH
INT 21H
；返回DOS
code ENDS
END start
2
PC—DOS是IBM PC微型计算机的磁盘操作系统。 它为用户提供了许多命令，也有80多个子程序可供用 户调用。这些子程序的功能主要是实现对存储器和基 本I/O设备的管理等。为了便于调用将所有子程序顺 序编号，如PC DOS2.0有87个子程序，编号从0开始到 57H。
提高程序可移植性。 ②在DOS功能不能实现情况下，
考虑用BIOS功能调用。 ③在DOS和BIOS的中断子程不能解决问题时,
使用IN/OUT指令直接控制硬件。 3
1. 调用方法
设置入口参数
在AH设置功能号m 执行中断指令INT N
分析、应用出口参数
4
2、DOS功能调用要注意的问题 使用DOS功能调用还要注意下列问题： （1）从键盘输入的字符由系统自动转换为ASCII码， 在进行数据处理时要特别注意； （2）需要在屏幕上显示的字符要在程序中将其转 换为ASCII码。
stri DB ‘Tsinghua University’, ‘$’
data ENDS
code SEGMENT
ASSUME CS:code, DS:data
start: MOV AX, data ; 置 缓 冲 区 地 址 于
DS:DX
MOV DS, AX
LEA DX, stri
MOV AH, 09H
;定义缓冲区 ;定义限制最多输入个数 ;用于存放实际输入个数 ;用于存放输入的字符串
从键盘输入‘ABCD’, 回车，内存的存放结果:
地址
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0a 0b 0c 0d 0e 0f
内容
0B 04 41 42 43 44 0D 00 00 00 00 00 00 00 00 00
INT 21H
MOV AH, 4CH
INT 21H
；返回DOS
code ENDS
END start
2
PC—DOS是IBM PC微型计算机的磁盘操作系统。 它为用户提供了许多命令，也有80多个子程序可供用 户调用。这些子程序的功能主要是实现对存储器和基 本I/O设备的管理等。为了便于调用将所有子程序顺 序编号，如PC DOS2.0有87个子程序，编号从0开始到 57H。
微机原理7.ppt
高位字节 放 高地址单元 低位字节 放 低地址单元
▪以最低字节所在的内存地址作为 数据的存储地址。
内存中的字节、字和双字
内存地址
内存单元
…
1003H 0001 0002
1002H 0003 0004
1001H 1010 0110
1000H 1100 1011
…
内存单元
内存地址 … 1003H 1 2 1002H 3 4 1001H A 6 1000H C B
…
3）内存操作
读：将内存单元的内容取入CPU，原
单元内容不改变；
写：CPU将信息放入内存单元，单元
中原内容被覆盖；
… 1003H 1 2 1002H 3 4
…
3. 输入/输出接口
I/O接口，是CPU与外设间的桥梁.
CPU
I/O
接口
外设
完成信号变换、数据缓冲、联络控制等工作 较简单的I/O接口电路与主板一体 较复杂的I/O接口电路制成独立的电路板（接口卡）
数据总线的条数决定一次可最多传送数据
的宽度。
地址总线AB
C 8 根存 P 16储器根
→I/O
接
→口
一输次传送I/8O位 一入 设 备次传送接口16位
输 出 设 备
U 32 根 → 一次传送 32位
64 根 → 一次传送 64位
数据总线DB 控制总线CB
控制总线 CB：传送各种控制信号
有的是CPU发出，如读、写控制信号； 有的是发向CPU，如外设发出的中断申请信号。
微机原理 及 应用
主讲 茹媛
计算机学院 网络与工程系
教材： 《微机原理与接口技术》
吉海彦 机械出版社 ISBN 978-7-111-21547-9 参考书： 《IBM PC 汇编语言程序设计》
▪以最低字节所在的内存地址作为 数据的存储地址。
内存中的字节、字和双字
内存地址
内存单元
…
1003H 0001 0002
1002H 0003 0004
1001H 1010 0110
1000H 1100 1011
…
内存单元
内存地址 … 1003H 1 2 1002H 3 4 1001H A 6 1000H C B
…
3）内存操作
读：将内存单元的内容取入CPU，原
单元内容不改变；
写：CPU将信息放入内存单元，单元
中原内容被覆盖；
… 1003H 1 2 1002H 3 4
…
3. 输入/输出接口
I/O接口，是CPU与外设间的桥梁.
CPU
I/O
接口
外设
完成信号变换、数据缓冲、联络控制等工作 较简单的I/O接口电路与主板一体 较复杂的I/O接口电路制成独立的电路板（接口卡）
数据总线的条数决定一次可最多传送数据
的宽度。
地址总线AB
C 8 根存 P 16储器根
→I/O
接
→口
一输次传送I/8O位 一入 设 备次传送接口16位
输 出 设 备
U 32 根 → 一次传送 32位
64 根 → 一次传送 64位
数据总线DB 控制总线CB
控制总线 CB：传送各种控制信号
有的是CPU发出，如读、写控制信号； 有的是发向CPU，如外设发出的中断申请信号。
微机原理 及 应用
主讲 茹媛
计算机学院 网络与工程系
教材： 《微机原理与接口技术》
吉海彦 机械出版社 ISBN 978-7-111-21547-9 参考书： 《IBM PC 汇编语言程序设计》
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计数和定时
定时举例：
①一天24小时的计时，称为日时钟。 ②在监测系统中，对被测点的定时取样。 ③在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。 ④在微机控制系统中，控制某工序定时启动。
2021/3/9
共113页
6
计数和定时
计数器：
在时钟信号作用下，进行减“1”计数，计数次数到 （减“1”计数回零），从输出端输出一个脉冲信号。
第七章 典型可编程接口芯片的编程和应用
I/O接口电路
数据总线DB
数据
数据寄存器
CPU 地址总线AB
控制总线CB
状态寄存器 控制寄存器
状态
外设
控制
2021/3/9
共113页
1
接口芯片的组成
1、数据输入和输出电路 I／O接口电路是为了保障主机与外设之间数据信息的交换
。依据计算机主机发出的指令进行相应的输入和输出操作。由 于数据信息的多样性，输入和输出电路应包含以下部分： ⑴ 数据的缓冲与锁存 ⑵ 信息的转换 2、地址译码电路
一个可编程接口芯片的内部一般有两个以上的I／O端口， 它们都挂在主机的系统总线上。 3、控制和状态寄存器
控制寄存器是接收并存放CPU发来的控制命令（控制字）。 状态寄存器的作用是保存外设的当前状态信息（如忙／闲、 准备就绪等）。
2021/3/9
共113页
2
接口芯片的分类
I/O接口电路的核心是集成电路芯片，称做“接口芯片”。 按功能分类：
功能: 具有计数、定时、测频、代替软件延时和产生多种频 率的脉冲信号。8253适用于许多场合，如用作可编程方波 频率产生器、分频器、程控单脉冲发生器等等。
2021/3/9
共113页
9
三、8253 定时器/计数器的内部结构 1、内部结构
内部逻辑结构 8253/8254内部有6个模块
2021/3/9
共113页
❖不可编程的接口芯片——8286、8282等。
2021/3/9
共113页
3
计数和定时
实现定时功能主要有三种方法，即 1、软件定时：指程序执行一个固定的循环，以得到不同的 定时信号，其定时的时间常数是用每条指令的T周期数决定 。（常用在延时时间不长，精度要求不高的场合） 2、不可编程的硬件定时：一般采用计数分频器，RC单稳等 。（电路确定，定时时间和范围不能改变） 3、可编程的硬件定时：可编程的计数和定时器是专为微机 系统而设计的，其工作方式可随时由CPU编程设置，因而能 满足各种不同的计数和定时要求。
计数举例： ①对零件和产品的计数； ②对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。
Intel8253在微机系统中可用作定时器和计数器。定时 时间与计数次数是由用户事先设定。
2021/3/9
共113页
7
计数和定时
2、 8253 定时/计数器与CPU的关系 8253 定时/计数操作过程与CPU相互独立，
并行操作。
2021/3/9
共113页
4
计数和定时
Intel 8253定时器/计数器
一、概述 1、定时与计数器的概念
定时器：在时钟信号作用下，进行定时的
减“1”计数，定时时间到（减“1”计数回零）， 从输出端输出周期均匀、 频率恒定的脉冲信号。
由上述可知，定时器强调的是精确的时间。
2021/3/9
共113页
5
计数执行部件 CEH(8)
（） CEL(8)
8位状态字
输出锁存器 OLH(8)
（OL） OLL(8)
共113页
CLK GATE OUT
写入计数器0的初始值 写入计数器1的初始值 写入计数器2的初始值 写入控制寄存器控制字
读自计数器0的OL 读自计数器1的OL 读自计数器2的OL
2021/3/9
共113页
13
8253 内部的各计数器的结构
8253
CLK GATE
8254
2021/3/9
控制字寄存器 8位
计数初值寄存器（CR） CRH(8) CRL(8)
✓通用接口芯片——适用于大部分外设，例如：并行接口芯片 8255A、串行接口芯片8251等；
✓专用接口芯片——MC6845用于CRT显示接口电路； 8279用于键盘接口电路；与CPU配合使用的中断控制器 8259A、DMA控制器8237、定时/计数器8253等。
按可编程性划分：
❖可编程接口芯片——可编写程序选定芯片的某种功能或工作 方式。为设定芯片的工作方式而编写的程序段一般被称为该 接口芯片的初始化程序段。8237、8255等。
10
8253 定时器/计数器的内部结构框图
CLK0
CPU 8 数据总线缓冲器
A0 A1 RD
WR
读/写逻辑
计数器 0 计数器 1
GATE0 OUT0
CLK1 GATE1 OUT1
CS
CLK2
控制字寄存器 内部总线
计数器 2
GATE2 OUT2
2021/3/9
共113页
11
定时器/计数器的内部结构
数据总线缓冲器
它是一个三态、双向8位寄存器，用于将8253与系统数据 总线D0～D7 相连。读／写操作的信息包括：
① CPU在对8253进行初始化编程时，向它写入的控制字。
② CPU向某一计数器写入的计数初值。
③ 从计数器读出的计数值。
读／写控制电路
①CS：片选信号 ②RD：读信号，读取所选定的计数器通道中的内容。 ③WR：写信号，将计数初值写入所选中的计数通道中或 者将控制字写入控制字寄存器中。
3、8253定时/计数结束时产生的脉冲信号可用于 对某一事件进行控制，也可作为一外部中端请求 信号。
2021/3/9
共113页
8
计数和定时
二、Intel 8253 定时器/计数器的基本性能参数
1、一片8253内部有3个16位的计数器（相互独立）。 2、每个计数器的内部结构相同，可通过编程手段设置为6种不
同的工作方式来进行定时/计数。 3、每个计数器在开始工作前必须预置时间常数（时间初始）。 4、每个计数器在工作过程中的当前计数值可被CPU读出
（8254不同）。 5、最高计数频率能达到2MHz（8254为10MHz）。 6、可以按照二进制码或BCD码两种方式计数。 （注：时间常数也可在计数过程中更改）
④A1、A0：端口选择信号 ，3个计数器通道(0～2)和一个 控制字寄存器端口。（8086/8088有区别）
2021/3/9
共113页
12
8253的端口寻址及基本操作
CS RD WR A1 A0
0 10 0 10 0 10 0 10 0 01 0 01 0 01
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
传送方式