微型计算机复习重点.docx

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微型计算机复习重点

第一章微型计算机概述

1、微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念和区别

微处理器是大规模集成电路的CPU（简称up或Mp），是微型计算机的核心。

微型计算机是由微处理器、存储器（RAM或ROM）、输入输出（I/O）接口电路和系统总线构成。

以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了微型计算机系统。

2、总线概念

总线是为CPU和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道。

第二章16位和32位微处理器

1、总线接口部件和执行部件及其之间的配合工作

总线接口部件（BIU）负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。

执行部件（EU）负责指令的执行。

总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：

1）每当8086的指令队列中有两个空字节，或8088的指令队列中有一个空字节时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。

2）每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。

在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I/O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I/O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。

3）当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。

4）在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。

2、8086的总线周期

一个最基本的总线周期有4个状态，即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。

1）在T1状态，CPU往多路复用总线上发出地址信息，以指出要寻址的存储单元或外设端口的地址。

2）在T2状态，CPU从总线上撤销地址，而使总线的低16位浮置成高阻状态，为传输数据作准备。

总线的最高4位（A19-A16）用来输出本总线周期状态信息。

3）在T3状态，多路总线的高4位继续提供状态信息，而多路总线的低16位出现由CPU写出的数据或者CPU从存储器或端口写入的数据。

4）在T3、T4期间，数据在CPU和存储器或I/O端口之间传输。

若这两个时钟周期为外部逻辑提供的时间不足以响应访问要求，即数据未准备好，则在T3和T4之间可插入1-n个等待周期Tw来延长总线周期。

5）在T4状态，总线周期结束。

3、最小模式和最大模式的概念

所谓最小模式，就是系统中只有一个8088/8086微处理器。

在最大模式下，系统中至少包含两个微处理器，其中一个为主处理器，即8086/8086CPU，其它的微处理器称之为协处理器，他们是协助主处理器工作的。

4、了解8086在最小模式和最大模式下的典型配置

如下图，是8088/8086在最小模式下的典型配置，它具有以下几个方面的特点：

1）

端接+5V，决定了CPU的工作模式；

2）有一片8284A，作为时钟信号发生器；

3）有一片8282或74LS273，用来作为地址信号的锁存器；

4）当系统中所连的存储器和外设端口较多时，需要增加数据总线的驱动能力，这时，需要2片8286/8287作为总线收发器。

如下图所示，是8088/8086在最大模式下的典型配置。

最大模式和最小模式在配置上的主要区别在于最大模式下，要用8288总线控制器来对CPU发出的控制信号进行交换和组合，以得到对存储器或I/O端口的读/写信号和对锁存器8282及总线收发器8286的控制信号。

最大模式系统下，需要总线控制器来交换与组合控制信号的原因在于：

在最大模式的系统中，一般包含2个或多个处理器，这样就要解决主处理器和协处理器之间的协调工作，和对系统总线的共享控制问题，8288总线控制器就起了这个作用。

在最大模式的系统中，一般还有中断优先级管理部件。

8259A用以对多个中断源进行中断优先级的管理，但如果中断源不多，也可以不用中断优先级管理部件。

5、了解8086在最小模式的读写时序

1.最小模式下的总线读操作时序

2.最小模式下的总线写操作时序

6、8086的中断分类、中断向量和中断向量表

从产生中断的方法来分，256种中断可以分为两大类：

一类叫硬件中断；一类叫软件中断。

其中，硬件中断又可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。

中断向量：

把各个中断服务子程序的入口都称为一个中断向量；每个中断类型对应一个中断向量。

中断向量表：

将这些中断向量按一定的规律排列成一个表，就是所谓的中断向量表，当中断源发出中断请求时，即可查找该表，找出其中断向量，就可转入相应的中断服务子程序。

7、可屏蔽中断和时序

可屏蔽中断由INTR引脚引入，它受中断允许标志的影响，也就是说，只有当IF=1时，可屏蔽中断才能进入，反之则不允许进入，可屏蔽中断可有多个，一般是通过优先级排队，从多个中断源中选出一个进行处理。

硬件中断的响应过程如下图所示：

1）从数据总线上读取中断类型码，将其放入暂存器保存；

2）将标志寄存器内容压入堆栈，以保护中断时的状态；

3）将IF和TF标志清0，目的是防止在中断响应的同时又来别的中断，而将TF清0是为了防止CPU以单步方式执行中断处理子程序。

这时要特别提醒，因为CPU在中断响应时自动关闭了IF标志，因此用户如要进行中断嵌套时，必须在自己的中断处理子程序中用中断指令来重新设置IF；

4）保护断点，断点指的是在响应中断时，主程序当前指令下面的一条指令的地址。

因此保护断点的动作就是将当前的IP和CS的内容入栈，保护断点是为了以后正确地返回主程序；

5）根据取到的中断类型码，在中断向量表中找出相应的中断向量，将其装入IP和CS，即自动转向中断服务子程序。

第三章Pentium的指令系统

第四章存储器、存储管理和高速缓存技术

第五章微型计算机和外设的数据传输

1、接口的概念、组成和功能

连接计算机系统中的各种功能部件，构成一个完整的、实用的计算机系统，这就是接口技术的广义定义。

接口按功能分为两类：

一类是使CPU正常工作所需要的辅助电路，通过这些辅助电路，使CPU得到时钟信号或接收外部的多个中断请求等；另一类是输入/输出接口，利用这些接口，CPU可接收外部设备送来的信息或将信息发送给外设。

一个接口的基本功能是在系统总线和I/O设备之间传输信号，提供缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。

从广义角度，对于一个具体的接口来说主要的功能有以下几个：

1）寻址功能

2）输入/输出功能

3）数据转换功能

4）联络功能

5）中断管理功能

6）复位功能

7）可编程功能

8）错误检测功能

2、I/O端口的概念及分类

CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口。

每个端口有一个端口地址。

用于对来自CPU和内存的数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些端口叫数据端口。

用来存放外部设备或者接口部件本身的状态，称为状态端口。

用来存放CPU发出的命令，以便控制端口和设备的动作，这类端口叫控制端口。

3、CPU和外设之间的数据传送方式

1）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。

2）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。

3）I/O处理机——CPU委托专门的I/O处理机来管理外设，完成传送和相应的数据处理。

第六章串并行通信和接口技术

1、串行通信涉及的概念

串行通信：

是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。

波特率就是每秒传输多少位，也叫做串行传输率。

2、RS-232C标准

RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用25芯引脚或9芯引脚的连接器。

3、8251A控制字、初始化、数据的传送

8251A是可编程的串行通信接口，概况起来，它有下列基本功能：

1）两种工作方式

同步方式，异步方式

同步方式下，波特率为0-64Kbps，异步方式下，波特率为0-19.2Kbps。

2）同步方式下的格式

每个字符可以用5、6、7或8位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。

除此之外，8251A也允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验。

3）异步方式下的格式

每个字符也可以用5、6、7或8位来表示，时钟频率为传输波特率的1、16或64倍，用1位作为奇/偶校验。

1个启动位。

并能根据编程为每个数据增加1个、1.5个或2个停止位。

可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。

4）全双工的工作方式

其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。

5）提供出错检测

具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。

如下图所示，8251A由7个模块组成，这7个模块为接收缓冲器、接收控制电路、发送缓冲器、发送控制缓冲器、数据总线缓冲器、读/写控制逻辑电路和调制/解调控制电路。

编程的内容包括两大方面：

1）由CPU发出的控制字，即方式选择控制字和操作命令控制字

方式选择控制字的格式如下图所示：

操作命令控制字的格式如下图所示：

2）由8251A向CPU送出的状态字

状态字的格式如下图所示：

例如，若要查询8251A接收器是否准备好，可用下列程序段完成：

MOVDX,0FFF2H,状态口

L:

INAL,DX;读状态口

ANDAL,02H;查Dl＝1？

即准备好了吗？

JZL;未准备好，则等待

MOVDX,OFFF0H;数据口

INAL,DX;已准备好则输入数据

8251A的初始化流程如下：

1）芯片复位以后，第一次用奇地址端口写入的值作为模式字进入模式寄存器。

2）如果模式字中规定了8251A工作在同步模式。

3）由CPU用奇地址端口写入的值将作为控制字送到控制寄存器，而用偶地址端口写入的值将作为数据送到数据输出缓冲寄存器。

（例子见课件6-1第71张）

4、8255的内部结构：

ABC口、工作方式012、控制字、初始化、数据的传送

8255A有三种工作方式，可以通过编程来设置：

1）方式0：

基本输入输出方式

适用于无条件传送和查询方式的接口电路，A、B、C三个端口均可。

2）方式1：

选通输入输出方式

适用于查询和中断方式的接口电路，A、B两个端口均可。

3）方式2：

双向选通传送方式

适用于与双向传送数据的外设，只有A端口才有；适用于查询和中断方式的接口电路。

8255A的编程

1）初始化编程：

一个方式控制字

采用控制I/O地址：

A1A0=11

2）工作过程中：

通过数据端口对外设数据进行读写

数据读写利用端口A、B和C的I/O地址，A1A0依次等于00、01、10

3）IBMPC/XT机上，端口A、B、C和控制端口的I/O地址为60H、61H、62H和63H

4）对8255A的编程涉及两个内容：

写控制字设置工作方式等信息；使C口的指定位置位/复位的功能。

（注：

均写入控制端口）

1.写入方式控制字（例子见课件6-2第38张）

2.读写控制端口（例子见课件6-2第45张）

初始化编程后：

当数据端口作为输入接口时，执行输入IN指令将从输入设备得到外设数据；当数据端口作为输出接口时，执行输出OUT指令将把CPU的数据送给输出设备。

3.读写端口C（详细见课件6-2第46张）

（实际例子见课件6-2第55张）

第七章中断控制器

1、8259A的内部结构及各种工作方式、控制字、初始化流程

8259A有多种工作方式，可以通过编程设置或改变：

1）全嵌套方式

2）特殊全嵌套方式

3）优先级自动循环方式

4）优先级特殊循环方式

8259A的初始化编程，需要CPU向它输出一个2—4字节的初始化命令字，输出初始化命令字的流程如图所示，其中ICW1和ICW2是必须的，而ICW3和ICW4需根据具体的情况来加以选择。

各初始化命令字的安排与作用分叙如下：

1）ICW1（芯片控制初始化命令字）

初始化命令字1，写入8259A偶地址端口，其各位的功能及含义如下：

①D0：

IC4位，用以决定是否跟ICW4，若D0=1，则说明必须输出ICW4；若D0=0，则说明不需输出ICW4。

若ICW4的各位都为0，则说明不需要输出ICW4。

②D1：

SNGL位，取决于8259A芯片是单片工作，还是多片级联工作。

若8259A单片工作，则D1=1；若8259A多片级连工作，则D1=0。

③D2：

ADI位，只用于MCS80/85系统中，规定CALL地址的间隔，在8088/8086系统中，该位无意义。

④D3：

LTIM位，规定中断请求信号的引入方式。

若D3=1，则表示中断请求信号为高电平有效；若D3=0，则表示中断请求信号为上升沿有效。

⑤D4：

恒定为1，为ICW1的特征位。

⑥D5-7：

应用于MCS80/85系统，为入口地址中的编程位，在8088/8086系统中，无意义。

2）ICW2（设置中断类型码初始化命令字）

初始化命令字2，写入8259A奇地址端口

3）ICW3（标志主片/从片的初始化命令字）

初始化命令字3，写入相应8259A的奇地址端口

对于主8259A芯片，ICW3的格式如下：

其中每一位对应于一片从8259A芯片，若相应引脚上接有从8259A芯片，则相应位为1；否则，若相应引脚上未接从8259A芯片，则相应位为0。

对于从8259A芯片，ICW3的格式如下：

4）ICW4（方式控制初始化命令字）

初始化命令字4，写入8259A奇地址端口,只有当ICW1中的D0＝1时才需要设置，其各位的功能及含义如下：

①D0：

μPM位，取决于系统中所采用微处理器的类型，若系统中的微处理器为MCS80/85，则D0=0；反之，若系统中的微处理器为8088/8086则D0=1。

② D1：

AEOI位，规定结束中断的方式，若D1=1，则为自动中断结束方式；若D1=0，则需要用中断结束命令来结束中断。

③D2：

M/S位，缓冲方式下使用，若D2=1，则表示为主8259A；若D2=0，则表示为从8259A。

④D3：

BUF位，若8259A工作于缓冲方式，则D3=1；否则，D3=0。

⑤D4：

SFNM位：

若D4=1，则规定特殊的全嵌套模式；否则，若D3=0则规定普通的全嵌套模式。

⑥D5-7：

恒定为000

1）OCW1（中断屏蔽操作命令字）

中断屏蔽字，必须写入相应8259A芯片的奇地址端口，其格式如下：

它的每一位，可以对相应的中断请求输入进行屏蔽，若OCW1的某一位为1，则相应的中断请求输入被屏蔽；反之，则相应的中断请求输入呈现允许状态。

2）OCW2（设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字）

必须写入相应8259A芯片的偶地址端口，其格式如下：

其中D4、D3位恒定为0，是OCW2的特征位，R、SL、EOI三位的不同组合，可以组成7种不同的操作命令，用于改变8259A的工作方式。

其中三种操作命令字要用到OCW2的低三位，这三位所形成的编码指出操作所涉及到的中断源。

R—用于表示优先级是否采用循环方式；

SL—用于确定是否需要使用L2、L1、L0来明确中断源；

EOI—用于指示OCW2是否作为中断结束命令。

L2、L1、L0—当SL=1时，三位的编码用以指示8个中断源之一。

3）OCW3

必须写入相应8259A芯片的偶地址端口。

其格式如下：

① D0：

RIS位，用以决定下一个读操作所对应的寄存器，若D0=1，则下一个读操作读取中断服务寄存器ISR的内容；否则，读取中断请求寄存器IRR的内容。

②  D1：

RR位，决定下一个操作是否读操作，若D1=1，则下一个操作是读操作；否则，下一个操作不是读操作。

③ D2：

P位，用于8259的查询中断方式下，若D2=1，表示为查询命令；否则，表示不是查询命令。

④D3—D4：

恒定为10，是OCW3的特征位。

⑤D5—D6：

决定8259A是否为设置特殊屏蔽模式命令，若D6、D5为11，则为设置特殊屏蔽模式命令；若D6、D5为01，则为撤消特殊屏蔽模式、返回普通屏蔽模式命令；若D6=0，则D5无意义。

⑥D7：

无关

（例子见课件7-1第65张）

2、8259A中断方式的数据传送应用

（见课件7-1第65张）

第八章DMA控制器

1、DMA控制器的内部结构及初始化

2、8237A的从模块和主模块的信号

3、8237A的工作方式

1）DMA传送方式

单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式、级连方式

2）DMA传送类型

DMA读、DMA写、DMA检验

3）存储器到存储器的传送

（例子见课件7-2第69张）

第九章计数器/定时器和多功能接口芯片

1、定时器的内部结构

2、8253的工作方式0-5特点：

GATE信号、OUT信号、控制字、计数值（二进制和BCD）的设置