微型计算机及其接口技术复习资料.doc
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1、微型计算机及其接口技术复习大纲 微型计算机及其接口技术是计算机应用专业(专科)非常重要的一门专业课,也是难度较大的一门课。考生不仅要熟悉计算机硬件的功能特点,还要纯熟的编制、调试软件,对考生的综合能力规定比较高。本课程的先修课程为:1 模拟电路与数字电路2 计算机组成原理3 汇编语言程序设计微型计算机及其接口技术复习大纲是我根据教科书内容反复整理与总结的,剔除了教材上的冗余,精简了基本理论。若考生在读懂、读通教科书的基础上,能所有掌握此大纲的内容(一定要所有掌握,本大纲已经很精简了),那么通过考试会很有把握的。此外,希望考生准备一本南京大学出版的微型计算机及其接口技术应试指导在手边,以便查阅。
2、微型计算机及其接口技术复习大纲第1章 微型计算机概论微解决器-由运算器、控制器、寄存器阵列组成微型计算机-以微解决器为基础,配以内存以及输入输出接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机微型计算机系统-由微型计算机配以相应的外围设备及其它软件而构成的系统单片机-又称为“微控制器”和“嵌入式计算机”,是单片微型计算机单板机-属于计算机系统总线-是CPU、内存、I/O接口之间互相互换信息的公共通路,由数据总线(双向)、地址总线和控制总线组成微机系统中的三种总线:1 片总线,元件级总线2 内总线(I-BUS),系统总线3 外总线(E-BUS),通信总线第2章 80X86解决器8086CPU两个独立的功能部
3、件:1 执行部件(EU),由通用计算器、运算器和EU控制系统等组成,EU从BIU的指令队列获得指令并执行2 总线接口部件(BIU),由段寄存器、指令指针、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成,负责从内存中取指令和取操作数8086CPU的两种工作方式:1 最小方式,MN/MX接+5V(MX为低电平),用于构成小型单解决机系统支持系统工作的器件:(1) 时钟发生器,8284A(2) 总线锁存器,74LS373(3) 总线收发器,74LS245控制信号由CPU提供2 最大方式,MN/MX接地(MX为低电平),用于构成多解决机和协解决机系统支持系统工作的器件:(1) 时钟发生器,8284A(2)
4、 总线锁存器,74LS373(3) 总线收发器,74LS245(4) 总线控制芯片,8288控制信号由8288提供指令周期、总线周期、时钟周期的概念及其互相关系:1 执行一条指令所需要的时间称为指令周期2 一个CPU同外部设备和内存储器之间进行信息互换过程所需要的时间称为总线周期3 时钟脉冲的反复周期称为时钟周期4 一个指令周期由若干个总线周期组成,一个总线周期又由若干个时钟周期组成5 8086CPU的总线周期至少由4个时钟周期组成6 总线周期完毕一次数据传输涉及:传送地址,传送数据等待周期-在等待周期期间,总线上的状态一直保持不变空闲周期-总线上无数据传输操作MMX-多媒体扩展SEC-单边接
5、口,PENTIUM2的封装技术SSE-数据流单指令多数据扩展,PENTIUM3的指令集乱序执行-不完全按程序规定的指令顺序执行(PENTIUM PRO)推测执行-碰到转移指令时,不等结果出来便先推测也许往哪里转移以便提前执行(PENTIUM PRO)8086CPU逻辑地址与物理地址的关系:1 CPU与存储器互换信息,使用20位物理地址2 程序中所涉及的都是16位逻辑地址3 物理地址 = 段基值 * 16 + 偏移地址4 20条地址线 = 1M,(00000H FFFFFH);16条数据线 = 64K,(0000H FFFFH)5 段起始地址必须能被16整除8086的结构,各引脚功能,所有要掌握
6、 (教科书 P14 P18)复位(RESET)时CPU内寄存器状态:1 PSW(FR)、IP、DS、SS、ES清零2 CS置FFFFH3 指令队列变空8086CPU外部总线16位,8088CPU外部总线8位80286CPU:1 16位CPU2 两种工作方式:(1) 实地址方式,使用20条地址线,兼容8086所有功能(2) 保护虚地址方式,使用24条地址线,有16M的寻址能力80386CPU:1 32位CPU2 数据线32位3 地址线32位,直接寻址4GB4 内部寄存器32位5 三种存储器地址空间:逻辑地址,线性地址,物理地址6 三种工作方式:实方式,保护方式,虚拟8086方式80486CPU:
7、1 采用RISC2 集成FPU和CACHE第3章 存储器及其接口半导体存储器分类:1 随机存取存储器,RAM(1) 静态RAM,SRAM (HM6116,2K * 8)(2) 动态RAM,DRAM,需要刷新电路 (2164,64K * 1)2 只读存储器,ROM(1) PROM,可编程ROM,一次性写入ROM(2) EPROM,可擦除可编程ROM (INTEL2732A,4K * 8)(3) EEPROM,电可擦除可编程ROM半导体存储器的性能指标:1 存储容量2 存取速度 (用两个时间参数表达:存取时间,存取周期)3 可靠性4 性能/价格比内存条及其特点:内存条是一个以小型板卡形式出现的存储
8、器产品,它的特点是:安装容易,便于用户进行更换,也便于扩充内存容量HM6116、2164、INTEL2732A的外特性 (教科书 P50 P53)INTEL2732A的6种工作方式:1 读2 输出严禁3 待用4 编程5 编程严禁6 INTEL标记符实现片选控制的三种方法:1 全译码2 部分译码 (也许会产生地址重叠)3 线选法地址重叠-多个地址指向同一存储单元存储器芯片同CPU连接时应注意的问题:1 CPU总线的负载能力问题2 CPU的时序同存储器芯片的存取速度的配合问题16位微机系统中,内存储器芯片的奇偶分体:1 1M字节提成两个512K字节 (偶存储体,奇存储体)2 偶存储体同低8位数据总
9、线(D7 D0)相连接,奇存储体同高8位数据总线(D15 D8)相连接3 CPU的地址总线A19 A1同两个存储体中的地址线A18 A0相连接,CPU地址总线的最低位A0和BHE(低电平)用来选择存储体4 要访问的16位字的低8位字节存放在偶存储体中,称为对准字,访存只需要一个总线周期;要访问的16位字的低8位字节存放在奇存储体中,称为未对准字,访存需要两个总线周期5 8088CPU数据总线是8位,若进行字操作,则需要两个总线周期,第一个周期访问低位,第二个周期访问高位存储器的字位扩展,考试必考 (教科书 P71 习题2、习题6)74LS138的综合应用必须纯熟掌握,考试必考: (教科书 P5
10、5 P58; P71 P72 习题7、习题8; P231 第五.2题)1 存储器芯片的地址范围2 地址线的连接 (片内地址,片外地址)3 数据线的连接4 控制线的连接 (片选信号CE,写信号WE,输出信号OE等,以上信号都为低电平)第4章 输入输出与中断I/O接口-把外围设备同微型计算机连接起来实现数据传送的控制电路称为“外设接口电路”,即I/O接口I/O端口-I/O接口中可以由CPU进行读或写的寄存器被称为“端口”外设接口与CPU的信息传送:1 外设接口通过微机总线(片总线、内总线、外总线)与CPU连接2 CPU同外设接口互换的三种信息:(1) 数据信息,涉及数字量、模拟量和开关量(2) 状
11、态信息,表达外设当前所处的工作状态(3) 控制信息用于控制外设接口的工作3 数据信息、状态信息、控制信息都是通过数据总线来传送的I/O端口的编址方式及其特点:1 独立编址(专用的I/O端口编址)-存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中(1) 优点:I/O端口的地址码较短,译码电路简朴,存储器同I/O端口的操作指令不同,程序比较清楚;存储器和I/O端口的控制结构互相独立,可以分别设计(2) 缺陷:需要有专用的I/O指令,程序设计的灵活性较差2 统一编址(存储器映像编址)-存储器和I/O端口共用统一的地址空间,当一个地址空间分派给I/O端口以后,存储器就不能再占有这一部分的地址空间(1) 优点:
12、不需要专用的I/O指令,任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作,程序设计比较灵活;由于I/O端口的地址空间是内存空间的一部分,这样,I/O端口的地址空间可大可小,从而使外设的数量几乎不受限制(2) 缺陷:I/O端口占用了内存空间的一部分,影响了系统的内存容量;访问I/O端口也要同访问内存同样,由于内存地址较长,导致执行时间增长微机系统中,数据传送的控制方式:1 程序控制方式,以CPU为中心,数据传送的控制来自CPU,通过预先编制好的程序实现数据的传送2 DMA方式,直接存储器访问,不需要CPU干预,也不需要软件介入的高速传送方式程序控制传送方式分为三种:1 无条件传送方式,
13、又称“同步传送方式”,用于外设的定期是固定的并且是已知的场合,外设必须在微解决器限定的指令时间内准备就绪,并完毕数据的接受或发送2 查询传送方式,当CPU同外设工作不同步时,为保证数据传送的对的而提出的,CPU必须先对外设进行状态检测,若外设已“准备好”,才进行数据传送3 中断传送方式,解决了“无条件传送方式”和“查询传送方式”只能串行工作的缺陷,为了使CPU和外设之间可以并行工作,提出中断传送方式,采用中断方式传送数据时,CPU从启动外设到外设就绪这段时间,仍在执行主程序,当“中断服务程序”执行完毕后,则重新返回主程序DMA操作的基本方法:1 周期挪用,DMA乘存储器空闲时访问存储器,周期挪
14、用不减慢CPU的操作2 周期扩展,CPU与DMA交替访问存储器,这种方法会使CPU解决速度减慢,一次只能传送一个字节3 CPU停机方式,CPU等待DMA的操作,这是最常用的DMA方式,由于CPU处在空闲状态,所以会减少CPU的运用率DMAC及其传送方式:1 在DMA传送方式中,对数据传送过程进行控制的硬件称为DMA控制器,即:DMAC2 DMAC的三种传送方式:(1) 单字节传送方式(2) 成组传送方式(3) 请求传送方式DMAC的基本功能:1 能接受外设的DMA请求信号,并能向外设发出DMA响应信号2 能向CPU发出总线请求信号,当CPU发出总线响应信号后,能接管对总线的控制权,进入DMA方
15、式3 能发出地址信息,对存储器寻址并修改地址指针4 能发出读、写等控制信号,涉及存储器访问信号和I/O访问信号5 能决定传送的字节数,并能判断DMA传送是否结束6 能发出DMA结束信号,释放总线,使CPU恢复正常工作8086中断的特点:1 最多可解决256种不同的中断类型,每个中断都有一个中断类型码2 外部中断(硬件中断);内部中断(软件中断)8086内部中断的特点:1 中断类型码或者包含在指令中,或者是预先规定的2 不执行INTA总线周期3 除单步中断外,任何内部中断都无法严禁4 除单步中断外,任何内部中断的优先级都比任何外部中断的高中断向量表:1 中断向量表是存放中断服务程序入口地址(即:
16、中断向量)的表格2 它存放在存储器的最低端,共1024个字节,每4个字节存放一个中断向量(形成一个单元),一共可存256个中断向量3 每个单元(4字节)高地址的两个字节存放中断向量的段基值,低地址存放偏移量4 每个单元(4字节)的最低地址为向量表地址指针,其值为相应的中断类型码乘48086中断系统、中断分类 (南京大学出版的应试指导 P50 表格)中断控制器的基本规定:1 能控制多个中断源,实现中断传送2 能对多个中断源同时发出的中断请求进行优先级判别3 能实现中断嵌套4 能提供相应中断源的中断类型码可编程中断控制器8259A的重要功能:1 每一片8259A可管理8级优先权中断源,通过8259
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