微机原理课件

null微机原理微机原理制作者： 张幸 在此幻灯片插入公司的徽标 从“插入”菜单 选择图片 找到徽标文件 单击“确定” 重新设置徽标大小 单击徽标内任意位置。徽标外部出现的方框是“调整控点” 使用这些重新设置对象大小 如果在使用尺寸调整控点前按下 shift 键，则对象改变大小但维持原比例。第七章 I/O接口第七章 I/O接口概念 输入输出：微型计算机通过外围设备同外部世界通 信交换信息称为输入输出 输入输出接口（I/O接口）：把外围设备同微型计算 机连接起来的电路称为I/O接口电路 一、I/O接口功能 二、简单输入输出 三、I/O端口及其寻址方式 四、CPU与外设数据传送方式 五、I/O译码一、I/O接口功能一、I/O接口功能采用I/O接口必要性 I/O接口功能 采用I/O接口必要性 通过I/O接口可解决如下问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 速度不匹配 信号电平不匹配 信号 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 不匹配 时序不匹配 I/O接口的功能 协调定时差异 实现电平转换 转换信息格式 同步CPU和外设的工作 提供地址译码 提供状态信号 可编程二、简单输入输出二、简单输入输出缓冲器74LS244和74LS245 缓冲器的表示形式 XYENXYEN 74LS244和74LS245是八路数据缓冲器，后者是 双向。 74LS244 8路分两组 1G=0，1Ai1Yi i=1~4 2G=0，2Ai2Yi i=1~4 74LS245 8个双向，三态缓冲器 真值表 G DIR OUT 0 1 X 高阻态 0 BA 1 AB 锁存器74LS373 具有三态，8D锁存器 真值表 OE G D OUT 低 高 高 高 低 高 低 低 低 低 X 锁存 高 X X 高阻态三、I/O端口及其寻址方式三、I/O端口及其寻址方式 外 设数据信息状态信息控制信息数据口状态口控制口DBABCBCPUI/O接口I/O端口 把I/O接口电路中能被CPU直接访问的寄存器或某些特定的器件称之为端口(Port) 1、数据端口：完成CPU与外设数据信息传送 数据信息有数字量、开关量、模拟量 2、状态口：表示外设当前所处的状态 READY准备就绪位 BUSY 忙碌位 表示外设空闲，还是工作 ERROR 错误位 传送过程是否发生错误 3、控制端口：CPU用于控制I/O接口工作方式和 I/O设备启动输入 外设把数据I/O端口， BUF 满 输出 外设把数据取走 ， BUF 空 I/O端口寻址方式 1、I/O单独编址方式 2、存储器映象寻址方式 1、I/O单独编址方式DBAB M I/O MER MEWIOR IOW 控制逻辑CPU内存空间I/O空间 1M 64K I/O单独编址方式特点： M和I/O端口用两个独立的地址空间 用MER和MEW对存储器读写，用IOR和IOW对I/O读写 I/O单独编址方式优点： I/O端口地址译码简单，M和I/O操作指令不同 I/O端口不占用M的地址 I/O单独编址方式缺点： 设置专用的I/O指令，因指令较简单，程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 灵活性较差 2、存储器映象寻址方式CPUM或I/O接口控制逻辑MEMR MEMWCBDBABI/O端口1M存储单元 存储器映象寻址方式特点： M或I/O共用一个地址空间 对M和I/O的读写操作均MEMR和MEMW 存储器映象寻址方式优点： 不需要设置专用的I/O指令 I/O空间是存储器的一部分，可大可小 存储器映象寻址方式缺点： 内存空间减少 访问I/O时指令长，地址长，访问时间增加四、CPU与外设数据传送方式四、CPU与外设数据传送方式程序控制方式 中断方式 DMA方式程序控制方式程序控制方式程序控制传送方式是指CPU与外设之间数据传送 是在程序控制下完成 程序控制传送分成无条件传送和条件传送 无条件传送（同步传送）：适用于外设操作简单 外设的定时是固定或已知的场合74LS2441A1 1A22A41Y1 1Y22Y4D0 D1D7+5V1G2GM/IO CS RD 74LS2731Q 2Q8Q1D 2D8DD0 D1D7M/IO CS WRCLK 条件传送（查询方式） 通过执行一条输入指令，读取外设的当前状态 根据状态判别未准备好，重复测试 准备好，进行I/O传送 +5VDCI/O译码CS1RD数据锁存器数据缓冲器D7~D0M/IO A15~A0CS2READY输入设备RDRQ1、查询方式的输入接口 初试化读入状态 准备好？输入数据送CPU数据送内存缓冲传送完？ 结束NYNY设状态口地址PORT-S1 数据口地址为PORT-IN 传送总字节数COUNT-1 MOV BX，0 MOV CX，COUNT-1 READ：IN AL，PORT-S1 TEST AL，01H JZ READ IN AL，PORT-IN MOV [BX]，AL INC BX LOOP READ 数据锁存器 R C Q DI/O译码M/IOA15~A0RDCS1CS2输出设备2、查询方式的输出接口+5VACKD7~D0WRD1 数据总线 初试化读入状态 忙好？ 从内存读数据输出数据送外部传送完？ 结束NYNY设状态口地址PORT-S2 数据口地址为PORT-OUT 传送总字节数COUNT-2 MOV BX，0 MOV CX，COUNT-2 READ：IN AL，PORT-S2 TEST AL，02H JNZ READ MOV AL,[BX] OUT PORT-OUT,AL INC BX LOOP READ 查询传送方式的优点： 能保证CPU和任意速度外设同步工作 查询传送方式的缺点： CPU与外设串行工作，各外设也只能串行工作 效率较低。中断方式中断方式中断方式是指：当外设准备就绪,向CPU提 出中断申请，CPU终止原中断服务程序， 为外设服务，服务完毕，继续原程序运行 null 三态缓冲器锁存器输入设备MASKINTRCDC DQR地址译码WRIO/MIO/MRDSTBD7~D0C+5VQINTREND7~D0INTA中断识别码D0~D7IBF 中断方式特点： 能使任意速度的外设和CPU进行数据传送 中断方式优点： CPU和外设能同时工作，提高了CPU效率 DMA方式DMA方式DMA（直接存储器传送方式） 由DMAC（DMA控制器）接管CPU的总线 直接完成存储器和外设数据传送 DMA是一种不需要CPU干预，不需要软件 介入的高速数据传送 DMA传送有三种方式 周期挪用：利用CPU不访问存储器那些周期来实 现DMA操作 CPU停机方式：当DMAC要进行DMA传送，向 CPU发出DMA请求信号，迫使CPU让出总线， 直至DMA操作完成，CPU恢复总线使用权 周期扩展：使用专门的时钟发生器/驱动器，即进 行DMA操作，把时钟周期加宽，操作结束，恢复 原周期 DMAC功能： 能向CPU发出总线请求信号 当CPU发出总线响应信号能接管对总线的控制， 进入DMA方式 能发出地址信息，能对存储器寻址并修改地址指针 能发出读/写等控制信号及存储器和I/O访问信号 能决定传送的字节数，并判断DMA传送是否结束 能发出DMA 结束信号，释放总线，使CPU恢复工作 DMA工作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 总线响应信号发存储器地址传送数据传送结束否？ DMA结束Y修改地址指针五、I/O译码五、I/O译码 G1 G2AG2B C B AY0 Y1Y2 Y7CS0 CS1 CS2 CS7A14 A15A13 A12M/IOA5A4A3CS0：C000H~C007H CS1：C008H~C00FH CS2：C010H~C017H CS7：C038H~C03FH第八章 中断系统第八章 中断系统第一节 概述 第二节 中断处理过程 第三节 中断优先级和中断嵌套 第一节 概述第一节 概述中断的基本概念 中断分类中断基本概念中断基本概念中断：指CPU正常运行程序，由于内外部事件引起CPU暂时终止正在运行的程序，转去执行请求中断的服务程序。服务完毕，返回原程序的过程 中断源、中断响应、中断矢量表、中断优先级、 中断屏蔽、中断系统功能 中段源： 引起中断的原因或事件称为中断源 中断源的类型：一般输入输出设备 数据通道 实时时钟 软件中断 中断响应：中断产生时，CPU在每条指令的最后 一个T周期 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 INTR引脚，并在满足中断响应的 条件后，向外设发INTA中断响应信号，并保护断、 点，进入中断程序，中断程序完成后，CPU返回 原断点，继续主程序 中断矢量表： 存放各外设中断服务入口地址 每个中断服务程序都有一个中断入口，在内存专 门开辟一个区域存放中断服务入口。 中断优先级：解决有多个中断源同时向 CPU提出中断申请，CPU应该响应谁， CPU 正在中断服务，又有中断请求，CPU 应该如何操作 中断屏蔽：当外设向CPU提出中断请求 时，可由软件设置，使之响应或屏蔽 中断系统功能： 中断处理： 实现中断响应，中断服务，中断返 回，中断屏蔽 中断控制：实现中断优先级排队，实现中断嵌 套 中断分类中断分类 非屏蔽中断请求中断逻辑INT N指令INTO指令除法指令单步TF=18259A可屏蔽中断NMI 外部中断 由外部引脚输入信号引起中断 非屏蔽中断：不受IF标志影响 可屏蔽中断：受IF标志影响 内部中断 由于CPU本身启动的中断或执行中断指令引起 可屏蔽中断 采用电平触发，高电平有效 受CPU内部中断请求标志IF影响 由中断管理芯片8259驱动 中断类型码获得是在接受到CPU中断响应信 号后，由8259A送出（扩展一片8259A，可 外接8个中断源） 非屏蔽中断 非屏蔽中断用于处理掉电，存储器读、写错误等灾难性事件 不受CPU内部IF标志影响，优先级高于可屏蔽中断 边沿触发（负沿） 中断类型码为2，不需要中断响应周期 内部中断 由中断指令 INT 引起 INT N ；N为中断类型号 由CPU的某些运行错误引起中断 * 除法出错中断： 执行DIV，IDIV指令，除数为0，商 超过范围，产生0型中断 * 溢出中断； 算术运算过程中，结果溢出（OF=1），且执行INTO指令，产生4型中断 由调试程序DEBUG设置中断 *单步中断 ： 当TF=1，8086处单步方式，每执行一条 指令，产生1型中断 *断点中断： 断点中断是单字节，中断类型码是3 内部中断的特点： 中断类型码或由指令规定，或是预定 不执行INTA总线周期 除单步中断外，内部中断无法用软件禁止 除单步中断外，内部中断比外部中断具有更高优先级第二节 中断处理过程第二节 中断处理过程中断处理过程组成： 中断请求 中断响应 保护现场 中断服务 恢复现场 中断返回 中断响应流程： 执行指令 指令结束？ 有中断请求？ 响应中断 关中断 保护断点 寻找中断源 转中断服务程序 保护现场 内部服务 恢复现场 开中断 返回 YNY取下一条指令CPU响应中断过程CPU响应中断过程CPU响应中断条件 中断请求触发器 中断屏蔽触发器 中断允许触发器 现行指令执行完毕 CPU对中断的响应 读取中断类型号 标志寄存器PSW压栈 清除IF，TF标志 CS，IP压栈 根据中断类型码转中断服务入口 中断处理程序完成，从栈中弹出IP，CS，PSW 中断源的识别 查询中断 矢量中断 查询中断：通过软件查询中断源，确定中断服务 入口的转移 特点：成本低，查询次序即是优先级次序 矢量中断：为每个外设设置一个中断矢量（中断 类型码），当CPU响应中断，外设把中断类型码 送至CPU，CPU根据中断类型码确定中断服务入 口的转移 特点：由于中断矢量可编程，程序编排较容易， 外设响应情况一致 中断向量表：存放每个设备的中断服务的入口地址 8086有256种中断类型，对应中断类型码为00~FF 每个外设中断入口地址占4字节，存放在最初1K空间 8086中断向量表分三部分：专用5个（0~4号） 保留27个（5~31号），用户使用224个（32~255号） 例：某中断的中断类型码为68H，其操作过程如下 类型67H 中断向量0：19CH0：1A0H 50 20 0：1A2H 00 A00：1A4H 类型69H 中断向量2050 IP A000 CS中断服务入口 A000：2050 STI RETI43INT 68H MOV AX，05向量地址 =68*4 =1A0H12 中断向量的设置 指令设置 DOS功能调用 通过指令设置 MOV AX，0 MOV ES，AX MOV DI，N*4 MOV AX，OFFSET INTRAD CLD STOSW MOV AX, SEG INTRAD STOSW STI INTRAD：PUSH AX STI 用DOS功能设置 AH=25H 中断矢量设置 AH=35H取某类型中断服务入口 MOV AL，N MOV AH,25H MOV AH，35H INT 21H INT 21H ；取中断矢量 POP DS PUSH ES PUSH BX POP DX PUSH DS ；保护DS POP DS MOV AX，SEG INTRAD MOV AL,N MOV DS，AX MOV AH,25H MOV DX，OFFSET INTRAD INT 21H ；恢复 MOV AL,N ；设置中矢量 中断类型号的获取 *对于除法出错、单步中断、不可屏蔽中断。断 点中断、溢出中断，CPU自动提供中断类型号 *对于自己定义的软件中断 INT N，类型号由N定 *对于外部可屏蔽中断INTR，由可编程中断控制 器8259获得中断类型号第三节 中断优先级和中断嵌套第三节 中断优先级和中断嵌套在实际系统中，会遇到这样问题： 两个或两个以上中断源同时提出中断申请 CPU在进行中断服务，又有中断申请一、中断优先级一、中断优先级IBMPC优先级的规定： 内部中断（除单步中断） 不可屏蔽中断 可屏蔽中断 单步中断可屏蔽中断优先级可屏蔽中断优先级软件查询中断优先级中断 状态 位DBCPUINT译码AB查询次序为优先级次序 INTRINTA中断回答中断请求 矢量中断优先级 中断屏蔽寄存器中断服务寄存器优先级管理逻辑中断请求寄存器中断类型寄存器二、中断嵌套二、中断嵌套中断嵌套：当CPU执行优先级较低的中断 服务时，允许响应比它优先级更高中断源。 多重中断和单级中断的区别： 加入屏蔽本级或较低级中断请求环节 在中断服务之前要开中 在中断服务结束后，为使现场不受干扰，必须关中 现场恢复，重新开放中断