微机原理重点

第一章概述

1.超线程

超线程的英文是HT技术，全名为Hyper-Threading，原先只应用于Xeon处理器中，当时称为Super-Threading。之后陆续应用在Pentium 4中，将技术主流化。在某些程序或未对多线程编译的程序而言，超线程反而会降低效能。除此之外，超线程技术亦要操作系统的配合。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行速度。

2.多核

指在一枚处理器（chip）中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)，仅仅提高单核芯片(one chip)的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此，通过划分任务，线程应用能够充分利用多个执行内核，并可在特定的时间内执行更多任务。多核处理器是单枚芯片（也称为“硅核”），能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。

3.8086系列96位16位8 位

Intel 8086是一个由Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是x86架构的鼻祖。不久，Intel 8088就推出了，拥有一个外部的8位数据总线，8086 CPU有20条地址线，可直接寻址1MB的存储空间，每一个存储单元可以存放一个字节（8位）二进制信息。Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器（包含了堆栈指标）。资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置

4.主板BIOS

它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。。一块主板

性能优越与否，很大程度上取决于主板上的BIOS管理功能是否先进。NORFlash从奔腾

时代开始，现代的电脑主板都使用NORFlash来作为BIOS的存储芯片。除了容量比EEPROM更大外，主要是NORFlash具有写入功能.

5.指令系统

主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板上最重要的构成组件是芯片组（Chipset）。而芯片组通常由北桥和南桥组成，北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP

插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33（66）EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（Host Bridge）

6.CPU 内部结构

7.CPU 三总线内存接口内存<-->总线

数据总线，控制总线，地址总线

PC机的设计师将1MB中的低端640KB用作RAM，供DOS及应用程序使用，高端的384KB则保留给ROM、视频适配卡等系统使用。从此，这个界限便被确定了下来并且沿用至今.

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

地址空间的大小和物理存储器的大小并不一定相等。举个例子来说明这个问题：某层楼共有17个房间，其编号为801～817。这17个房间是物理的，而其地址空间采用了三位编码，其范围是800～899共100个地址，可见地址空间是大于实际房间数量的。

对于386以上档次的微机，其地址总线为32位，因此地址空间可达2的32次方，即4GB。（虽然如此，但是我们一般使用的一些操作系统例如windows xp、却最多只能识别或者使用3.25G的内存，64位的操作系统能识别并使用4G和4G以上的的内存。

第二章8086

1. 8086 结构功能图

第六章存储器

1.半导体存储器的分类

双极型RAM：晶体管触发器制成速度快集成度低

MOS RAM：SRAM， DRAM 六管构成的触发器集成度高价格便宜

区别： SRAM不需刷新 DRAM 需

ROM的种类：掩模ROM，只读PROM，可擦写EPROM，电可擦写EEPROM

第七章输入输出

1. I/O 寻址方式8086/8088有七种基本的寻址方式：立即寻址，寄存器寻址，直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，基址变址寻址，相对基址变址寻址。后五种寻址方式属于存储器寻址存储器寻址，固定寻址和I/O端口寻址

1.CPU 与IO 设备之间的接口message

Data, Status, Control

CPU 接口电路数据传送：并行，串行

2.

CPU与IO设备间数据传输主要有四种方式：

查询控制方式：

CPU通过程序主动读取状态寄存器以了解接口情况，并完成相应的数据操作。查询操作需要在时钟周期较少的间隔内重复进行，因而CPU效率低。

中断控制方式：

当程序常规运行中，若外部有优先级更高的事件出现，则通过中断请求通知CPU，CPU 再读取状态寄存器确定事件的种类，以便执行不同的分支处理。这种方式CPU效率高且实时性好。

DMA控制方式：

直接内存存取即数据传送的具体过程直接由硬件（DMA控制器）在内存和IO之间完成，CPU只在开始时将控制权暂时交予DMA，直到数据传输结束。这种方式传送速度比通过CPU快，尤其是在批量传送时效率很高。

通道控制方式：

基本方法同上述的DMA控制方式，只是DMA通过DMA控制器完成，通道控制方式

有专门通讯传输的通道总线完成。效率比DMA更高。

3.设计存储器芯片

4.存储器的结构分类

1.8251 initial

异步通信方式

两个端口：数据端口,控制端口（也叫偶端口和奇端口）

控制端口写入时，是往8251A的模式,控制,同步字符寄存器写入，依照写入的顺序来区分写入的寄存器。

1、8251A作软件复位操作，向8251A控制口顺序写入3个0和1个40H将引起8251A复位

2、配模式寄存器，异步模式

3、配控制寄存器。控制字中R x R D Y位为1，那么8251A就开始扫描R x D引腿，接收数据

4、：将8251A设置为异步通信、数据位7位，偶校验，停止位1位、波特率因子16、允许接收。8251A控制口地址为81H。

M O V A L,0

M O V D X,81H

O U T D X,A L

O U T D X,A L

O U T D X,A L

M O V A L,40H

O U T D X,A L；向控制口写入3个0、1个40H，使8251A复位

M O V A L,37H；模式字：异步通信、数据位7位，偶校验，停止位1位、波特率因子16

O U T D X,A L

M O V A L,00010100B；控制字：清除错误标志、允许接收

第八章中断

1.8086的中断源

8086可以处理256种中断，用中断类型码来区分每一种中断。这些中断源可以是硬件，也可以是软件；有的来自CPU内部，有的来自外围芯片。中断程序的编写主要就是将程序的偏移地址和段地址装载到向量表中。

2.中断矢量表

8086的256种中断的中断处理程序的入口地址，用表格方式来管理，称为“中断矢量表”。

每个中断处理程序的入口地址占4字节（段地址：偏移量），256个中断处理程序的入口地址占1024字节（1KB），它们存放在存储器地址的最顶部：00000H~003FFH。

3.硬件中断

CPU的硬件中断请求线有两条：INTR（可屏蔽中断请求）和NMI（非屏蔽中断请求）。

1.可屏蔽中断请求

INTR请求的特点是：

① INTR请求信号是电平触发有效的，且必须保持到CPU响应该请求。

②仅当CPU标志IF=1时，CPU才响应INTR请求，否则，CPU不响应。即IF标志可以屏蔽INTR请求，因此INTR称为“可屏蔽中断请求”。（STI指令使IF=1，CLI指令使IF=0）。

微机中的多个硬件中断请求，一般通过"中断控制器Intel 8259A"管理它们的优先权，外设接口电路的中断请求信号经总线送至8259的IR输入端，8259把优先权最高的请求送到CPU的INTR引脚。

在IBM PC/AT（80286）及以上微机中，使用两片8259级联，可以管理15个中断请求（称为15级中断请求），其连接情况为：

图中，IRQ为ISA总线信号名（其中IRQ0、IRQ1、IRQ8、IRQ9、IRQ13不出现在ISA总线上，习惯上仍以IRQ表示）。

CPU响应INTR请求时，执行两个连续的中断响应周期，每一个中断响应周期发出INTA负脉冲信号，第一个INTA负脉冲通知8259准备中断类型码，8259收到第二个INTA负脉冲时送出中断类型码。

8259中的中断类型码可以用程序设置，缺省类型码如上图所示。

中断类型标识请求中断的设备，同时，CPU根据类型码到中断矢量表中查得中断处理程序的入口地址。

8086中断响应时序画如下图：

2.非屏蔽中断NMI 非屏蔽中断的特点是：①NMI上的正跳变信号为有效的请求信号。②当NMI上出现请求时，无论CPU标志IF等于什么值，CPU均立即响应该请求。即IF不能屏蔽NMI请求，因此NMI请求称为非屏蔽中断请求③ CPU响应NMI请求时，不发出信号。NMI请求的类型码固定为2。四.软件中断

软件中断是软件执行过程产生的，因此不可屏蔽。 1、除法错中断：执行除法时，若商超出范围，则产生该中断，其类型码为0。 2、单步中断：若TF=1，则产生该中断，其类型码为1 3、溢出中断：当OF=1时若执行INTO指令，则产生该中断，其类型码为4。当OF=0时执行INTO指令，INTO指令不起作用 4、中断指令 "INT n"。

五.8086的中断响应和处理过程

8086CPU在执行完一条指令时（指令的最后一个T状态），内部硬件自动检测有无中断请求，其检测的顺序是：软件中断->NMI中断->INTR中断->单步中断

当有INTR中断时，CPU执行两个连续的中断响应周期，获得中断类型码。对于软件中断、NMI中断，不执行中断响应周期，直接获得中断类型码。

CPU获得中断类型码后的中断处理过程为：

（1）将类型码乘以4，作为中断矢量表的指针。

（2）将标志寄存器（PSW）入栈。

（3） TF标志暂存到TEMP，接着使TF=0，使IF=0。

（4）主程序断点处的CS和IP入栈，保存返回地址。

（5）从中断矢量表取出中断处理程序的入口地址，送CS和IP。

（6）执行中断处理程序。

（7）执行中断处理程序中的IRET指令时返回中断。

第九章INTEL8253

1. intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，不同芯片只是工作的最高计数速率有所差异。8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。

执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用。

2. 8253内部结构

1.数据总线缓冲器

2.读／写控制

3.通道选择

4.计数通道0～2

5.方式选择控制字

3. 8253的通道工作方式 1.方式0：计数结束则中断2.方式1：单脉冲发生器 3.方式2：速率波发生器

4.方式3：方波发生器

5.方式4：软件触发方式计数

6.方式5：硬件触发方式计数

7.读取计数器的当前值

第十章并行芯片8255A-5

https://www.360docs.net/doc/495424400.html,/s/blog_7d9bede80100sawz.html

8255是能并行传送8位数据，具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）

8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程，所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为三个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分，见图8-7。

①片选信号：由P2.5~P2.7经138译码器产生。若要选中8255 P2.5， P2.6， P2.7 = 111。

表 8-1 8255的工作方式

方式接口A B C

方式0基本I/O方式基本I/O方式基本I/O方式

方式1应答I/O方式应答I/O方式通信线

方式2应答I/O双向方式无通信线

1. 工作方式选择字

8255工作方式选择字共8位（如图8-9），存放在8255控制寄存器中。最高位D7为标志位，D7=1表示控制寄存器中存放的是工作方式选择字，D7=0表示控制寄存器中存放的是C口置位/复位控制字。

图8-9 8255的工作方式控制字

所谓8255初始化就是要根据工作要求，确定8255工作方式选择字，并输入8255控制寄存器。

例8-4 对8255初始化编程：

（1）A、B、C口均为基本I/O输出方式。

（2）A口与上C口为基本I/O输出方式。

B口与下C口为基本I/O输入方式。

（3）A口为应答I/O输入方式，B口为应答I/O输出方式。

解：

2．C口置/复位控制字

8255的C口可进行位操作，即：可对8255C口的每一位进行置位或清零操作，该操作是通过设置C口置/复位字实现的（图8-10）。C口置/复位字共8位，各位含义如下：

图8-10 C口置/复位控制字

由于8255的工作方式选择字与C口置/复位字共用一个控制寄存器，故特设置D7为标志位，D7=0表示控制字为C口置/复位字，D7=1表示控制字为8255工作方式选择字。D6D5D4不用，常取000。

例8-5 用8255C口的PC3引脚向外输出连续的正脉冲信号，频率=1000Hz。

解：将C口设置为基本I/O输出方式，先从PC3引脚输出高电平1，间隔0.5ms后向PC3输出低电平0，再间隔0.5ms后向PC3输出高电平1，周而复始。则可实现从PC3输出频率为1000HZ的正脉冲的目的。

例8-6 从8255B口输入8位数据，然后从8255A口输出。

解：设置8255A口为基本I/O输出方式，8255B口为基本I/O输入方式。先从8255B口输入8位数据到累加器A，然后将累加器中的8位数据输出到8255A口，重复上述过程。

例8-7 编写交通灯控制程序。用8255A口的PA7、PA6、PA5控制南北方向的红、黄、绿灯，用8255A口的PA0、PA1、PA2控制东西方向的红、黄、绿灯，如图8-11所示。控制方式为：东西方向通行30秒后，黄灯亮1秒，再南北方向通行30秒后，黄灯亮1秒，按上述方式不断循环。

解：（1）分析：

开始时，假设东西方向先通行，即东西方向为绿灯（PA2=1），南北方向为红灯（PA7=1）。显然，送入8255A口的控制码为10000100=84H。30秒延时后黄灯亮，黄灯亮的控制码为42H。延时1秒后，南北方向通行，南北方向通行的控制码为21H。然后延时30秒依次循环。具体工作过程如下：

由上述分析可知，只要将8255A口设置成基本I/O输出方式，然后将交通灯的控制码依次输出到A口，并作30秒或1秒的延时，则可编写出如下的交通灯控制程序。

（2）流程图如图8-19所示

（3）源程序

延时1秒与30秒子程序由读者自行编写。

思考题：

在上题的基础上，如何编写在八段显示管DG1DG0上，能显示30秒倒计时的交通灯程序。

提示：将延时程序，改为调用倒计时显示子程序，该子程序的流程图如图8-12所示。在图中用41H单元作为倒计数单元，延时秒数（30秒或1秒）输入41H单元中。图8-13为定时器T0延时20ms中断处理程序，流程图中内容由读者自已理解，程序也由读者自己编写。

编程时请注意，图8-20（2）中：（41H）←（41H）－1要用十进制减法运算。

第十二章ADC

1.ADC

1）取样和保持

2）量化和编码

分辨率，12 位分辨率。不能直接测量负电压，所以没有符号位，即其最小量化单位，LSB = V(ref+)/ 2^12。

转换时间，转换时间是可编程的。采样一次至少要用14 个ADC 时期，而ADC 的时钟频率最高为14MHz，也就是说，它的采样时间最短为

1us。足以胜任中、低频数字示波器的采样工作。

而参考电压正极的范围为2.4V≦V(ref+) ≦3.6V,

一．D/A 转换

12位DAC1210：

经电流型输出运算放大器Al输出负极性电压，再经运算放大器A2进行极性变换，变为正极性电压输出。

二 . A/D 转换

A/D转换接口 1. 计数器式a/d转换 2. 逐次逼近式 a/d转换

ADC0809芯片: 逐次逼近式 a/d转换， 8通道8位

AD7870 AD7875 AD7876 : 12 位

要求的启动信号：电平启动，脉冲启动 CPU use 并行接口向A/D 发送启动信号

转换完成：程序查询， interrupt， cpu 等待，延时programmor