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接口技术总结
第一章微型计算机
1.什么是微处理器、微型计算机、微型计算机系统?
⏹微处理器
指采用大规模集成技术,集成在一片芯片上的包括运算器和控制器的中央处理器。
即:
CPU
⏹微型计算机
以微处理器为核心,配上大规模集成电路的随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路和相应的辅助电路而构成的微型化的计算机装置,是具有完整运行功能的计算机。
⏹微型计算机系统
以微型计算机为主体,配上系统软件和相应的外部设备(如打印机、显示器、磁盘机)及其他专用电路、电源、面板、机架之后,就成了微型计算机系统。
图1微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系
2.三总线结构
三总线结构是:
数据总线DB、控制总线CB、地址总线AB。
第二章微处理器结构
3.为什么8086被称为16位机,而8088被称为准16位机?
字长:
CPU能同时处理的数据位数
8086的字长是16位,对外对内都是16位,而8088只有8根数据线,但是内部结构和8086一样按照16位设计的,对内是16位,对外是8位,所以被称为准16位机。
4.8086编程结构
⏹编程结构
编程结构:
就是指从程序员和使用者的角度看到的结构。
在编程结构图中可以看到,从功能上8086分为两部分:
总线接口部件BIU和执行部件EU
⏹总线接口部件BIU的功能
总线接口部件的功能是:
负责与存储器、I/O端口传输数据。
首先,从
然后,
最后,将
⏹执行部件EU的功能
执行部件的功能是:
负责指令的执行。
5.8086总线周期
取指令或传送数据,就需要CPU的总线接口部件执行一个总线周期
在8086/8088中,一个基本的总线周期由4个时钟周期组成,当然也可以插入等待状态Tw。
时钟周期是CPU的基本时间计算单位,它由计算机主频决定。
4个时钟周期分别称为4个状态,即T1状态,T2状态,T3状态,T4状态
图28086总线周期
6.最小模式与最大模式
为了尽可能适应各种各样的适用场合,在设计8086/8088CPU芯片时,使他们可以在两种模式下工作:
最大模式和最小模式。
最小模式就是在系统中只有一个微处理器,可以通过引脚
来判断。
(引脚名称可以通过MIN和MAX记忆)
最大模式就是在系统中有两个或多个微处理器,引脚
表示当前为最大模式
7.复位操作
复位之后各寄存器的值的变化我们只需要记忆CS:
IP的值变为:
FFFF:
0000就行,具体情况如下图:
图3复位时各内部寄存器的值
8.总线操作
⏹总线读操作
我们只要知道在读操作的时候,T3时刻开始读数据
图4总线读操作
⏹总线写操作
我们只需要知道在写操作的时候,T2时刻开始写数据
图5总线写操作
第三章汇编语言
掌握三个常用的命令MOV,IN,OUT,加上另外芯片初始化程序出现的命令
第四章存储器接口
9.存储器的三层结构
主存储器、外存、缓冲存储器。
图6存储器的三层结构
10.存储器的分类
图7存储器的分类
11.存储器芯片的扩展
会出大题,计算每个芯片地址的范围。
芯片存储容量
其中,M:
芯片的地址线根数,N:
芯片的数据线根数
字扩充
需要扩展的芯片字节数不够的时候,需要进行字扩充,即多个芯片串联,芯片片选CE每次只能一个有效,那个芯片片选CE信号有效即表示该芯片在被使用。
位扩充
需要扩展的芯片数据位数不够的时候,需要进行位扩充,即多个芯片并联连接,所有CE,OE引脚分别连接在一起,每个芯片的数据线分别接8088的数据线。
例1:
用
的2716芯片构成
的存储系统
答案见课本122页
例2:
用
的2114芯片组成
的储存系统
答案见课本123页
第五章输入输出接口与DMA
12.8086I/O端口的编址方式
考点:
了解8086I/O端口的编址方式,单独编址
I/O端口单独编址
I/O地址空间独立于存储地址空间
如8086/8088
图88086单独编制
优点:
1)I/O端口的地址空间独立
2)控制和地址译码电路相对简单
3)专门的I/O指令使程序清晰易读
缺点:
1)I/O指令没有存储器指令丰富
13.CPU和外设之间的数据传送方式
考点:
了解CPU与外设的控制方式以及他们的优缺点和适用范围
程序控制下的数据传送——通过CPU执行程序中的I/O指令来完成传送,又分为:
无条件传送、查询传送、中断传送
直接存储器存取(DMA)——传送请求由外设向DMA控制器(DMAC)提出,后者向CPU申请总线,最后DMAC利用系统总线来完成外设和存储器间的数据传送
图9四种传送方式的比较
图10I/O接口典型结构
1)无条件传送
在CPU和外设传输信息时,如果计算机能确信外设已经准备就绪,就不必查询外设的状态从而直接进行信息传输。
这种方式适合于简单设备,如:
开关控制灯,灯的状态一直是就绪的
优点:
无条件传送的接口和操作均十分简单
缺点:
这种传送的前提是外设必须随时就绪。
2)查询传送
CPU需要先查询外设的工作状态,然后在外设可以交换信息的情况下(就绪)实现数据输入或输出
对多个外设的情况,则CPU按一定顺序依次查询(轮询)。
先查询的外设将优先进行数据交换
A.查询环节
●寻址状态口
●读取状态寄存器的标志位
●若不就绪就继续查询,直至就绪
B.传送环节
●寻址数据口
●是输入,通过输入指令从数据端口读入数据
●是输出,通过输出指令向数据端口输出数据
查询传送的特点是:
工作可靠,适用面宽,但传送效率低
3)中断传送
CPU在执行程序中,被内部或外部的事件所打断,转去执行一段预先安排好的中断服务程序;服务结束后,又返回原来的断点,继续执行原来的程序
中断传送是一种效率更高的程序传送方式
进行传送的中断服务程序是预先设计好的
中断请求是外设随机向CPU提出的
CPU对请求的检测是有规律的:
一般是在每条指令的最后一个时钟周期采样中断请求输入引脚
中断方式缺点:
比程序方式省时,但仍然由CPU执行程序实现数据传送,且每传送一次均要保护断点,标志寄存器等,返回又要恢复,所以仍然很费时。
按字节或字传输,而不是数据块,所以费时
通过执行指令实现主机和外设的传输,传输用时间,而指令的执行也用时,所以费时。
图11中断传送方式
图12中断工作过程
4)DMA方式
图13DMA传送方式
图14DMA传送的工作过程
DMA的特点:
不允许嵌套
在DMA单字节方式传送字节数如果是10个字,字节数从0减到9
14.DMA控制器8237A芯片
初始化程序:
书上153页有详细的步骤和例题。
第六章中断技术
15.中断的分类
8086/8088可以处理256种不同的中断,每个中断对应一个类型码,所以,256种中断对应的中断类型码为0~255
中断可分为硬件中断(内中断)和软件中断(外中断)。
(1)硬件中断
a、非屏蔽中断NMI
b、可屏蔽中断INTR
(2)软件中断
16.中断向量和中断向量表
中断向量:
就是中断处理子程序的入口地址,每个中断类型对应一个中断向量。
一个中断向量占4个存储单元。
其中,前2个单元存放中断处理子程序入口地址的偏移量(IP),低位在前,高位在后,后2个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址(CS),同样也是低位在前高位在后。
256*4=1024,占用0段的0000~03FFH区域
图15中断向量表
这里会出计算题,计算某中断类型码的地址。
例:
求中断类型码为17H的物理地址为____CS:
IP=2344:
1232_____
计算方式:
17H*4=00010111*4=01011100=5C
5F
23
CS
5E
44
5D
12
IP
5C
32
17.中断响应
在中断响应周期内CPU通过内部硬件自动完成三件事情:
1)关中断。
将中断允许位清零,IF=0,在响应周期不允许其他中断打扰。
2)保存断点、保存现场。
将断点和寄存器的一些值入栈保护。
3)获取中断服务程序的入口地址,即中断向量。
一旦CPU获取中断向量,中断服务程序就开始执行。
此时是允许被中断的,此时中断允许位自动置1,,即IF=1;
18.8259芯片
基本知识:
8259芯片最多扩两层,一片主8259能带8片8259从片
初始化程序:
第一组寄存器有4个,用来容纳初始化命令字(ICW1~ICW4),它们由初始化程序设定,在系统工作过程中不再改变。
只需要掌握命令字(ICW1~ICW4)初始化就行了。
图16
图17
图18
图19
图20
例2:
主片的端口地址为20H,21H,中断类型码为08~0FH
从片的端口地址为A0H,A1H,中断类型码为70~77H
从片连接在主片的IR2上
主片的初始化程序:
CLI
MOVAL,11H
OUT20H,AL
MOVAL,08H
OUT21H,AL
MOVAL,04H
OUT21H,AL
MOVAL,1DH
OUT21H,AL
从片的初始化程序
MOVAL,11H
OUT0A0H,AL
MOVAL,70H
OUT0A1H,AL
MOVAL,02H
OUT0A1H,AL
MOVAL,09H
OUT0A1H,AL
第七章可编程接口芯片
19.定时器/计数器8254芯片
8254芯片定时和计数的异同点在哪
8254本来就是一个计数器,如果时钟信号是均匀的,就可以根据计数结果算出时间,此时叫做定时器。
8254芯片的初始化程序
记住每种工作方式的波形。
考这种类型的题
图21
20.可编程并行接口芯片8255A
8255芯片哪个口有位操作功能
PC口有按位操作的功能。
初始化程序
只需写方式字就可以了
图22
应用程序
这里可能会考书上201页的开关控制灯的那个应用程序,那个最简单,而且书上也没有其他应用。
关键是先初始化芯片,然后会使用芯片做点事情,比如实验做的开关控制灯。
21.可编程串行通信接口8251A
波特率:
数据传输速率也称比特率(BitRate),每秒传输的二进制位数bps。
初始化程序
多个寄存器对应两个端口地址,一个奇地址,一个偶地址
奇地址对应:
控制寄存器、模式寄存器、
同步寄存器、状态寄存器
偶地址对应:
数据输入缓冲器
数据输出缓冲器
图23
图24
图25
22.串行同步通信与串行异步通信区别及优缺点
串行异步通信
串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送
收发双方必须遵守共同的通信协议(通信规程),才能解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题
串行异步通信以字符为单位进行传输,其通信协议是起止式异步通信协议
图26
这里可能会考传输的数据是什么,去掉第一位的起始位,去掉最后两位,校验位和停止位
例:
01101000101
01101000101
所以数据为:
10001011
串行同步通信
以一个数据块(帧)为传输单位,每个数据块附加1个或2个同步字符,最后以校验字符结束
同步通信的数据传输效率和传输速率较高,但硬件电路比较复杂
图27
23.并行通信与串行通信及优缺点
数字信号是8位二进制数,可以使用信号线传输,一种方案是使用一条数据线按照次序一个位一个位的传送,每传送完8位为一个字节,叫串行通信。
另一种方法是使用8条数据线分别传送8位,一次传送一个字节,叫并行通信。
串行通信优点是成本低,缺点速度慢
并行则是速度快,成本高。
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