第七章 微机原理分析
微机原理实验报告
微机原理实验报告概述：微机原理是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，通过实验学习，可以加深对计算机内部运行原理的理解，提高软硬件的开发和调试能力。
本实验报告将介绍我对微机原理实验的学习和思考。
实验一：二进制转换实验在这个实验中，我首先了解了二进制数的概念以及其和十进制数的转换方法。
通过实际操作，我加深了对计算机内部数据表示方式的理解。
这对于后续学习计算机系统结构和编程语言至关重要。
实验二：逻辑门电路实验逻辑门电路是计算机硬件的基础组成部分，通过实验，我学会了使用逻辑门芯片构建各种逻辑电路，并能够通过真值表分析和验证逻辑电路的正确性。
这对于理解计算机内部的数据处理和控制逻辑有着直接的帮助。
实验三：运算器设计实验在这个实验中，我通过学习和设计算术逻辑单元(ALU)，了解了计算机的算术操作过程，并能够通过运算器实现基本算术运算。
这对于理解计算机内部数据的处理和计算机指令的执行有着重要的意义。
实验四：存储器与外设实验存储器是计算机系统的重要组成部分，通过实验，我深入了解了存储器的类型、组织结构和访问方式，并通过外设与存储器的交互，实践了计算机系统的输入和输出过程。
实验五：微处理器实验微处理器是计算机系统中最核心的部件，通过实验，我学习了微处理器的基本运行原理，能够通过汇编语言编写程序，并通过微处理器执行程序实现特定的功能。
这个实验为我今后学习计算机体系结构和操作系统打下了坚实的基础。
实验总结：通过这几个实验，我深入了解了微机原理课程的实践内容和相关知识。
实验的过程中，我不仅学会了使用仪器设备和工具，还培养了自己的动手能力和团队合作精神。
通过不断的实践，我对计算机内部结构和运行原理有了更深刻的理解，也提高了我的问题解决能力和创新思维。
未来展望：微机原理实验的学习只是计算机科学与技术专业中的一小部分。
我希望在今后的学习过程中能加深对计算机体系结构、操作系统、编程语言等方面的学习，并不断深入钻研，成为一名优秀的计算机科学与技术专业人才。
微机原理课件ppt
04
微机程序执行过程
程序加载与执行
程序加载
将程序从存储介质中读取到内存中， 为程序的执行做好准备。
程序执行
CPU按照指令逐条执行程序，完成程 序所要求的任务。
指令执行流程
取指令
CPU从内存中读取指令并存放到指令寄存器 中。
指令译码
对指令进行译码，确定指令的操作码和操作 数。
执行指令
根据译码结果，完成相应的操作，如数据传 输、算术运算、逻辑运算等。
的外设接口。进入21世纪后，微机进一步 发展为DSP（数字信号处理）和FPGA（现 场可编程门阵列）等高性能计算平台。现在 ，微机已进入物联网和人工智能时代，成为
智能硬件的核心组成部分。
微机的应用领域
总结词
微机广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、航 空航天等领域。
详细描述
由于微机具有体积小、功耗低、价格实惠等优点，它被 广泛应用于各种领域。在工业控制领域，微机可以用于 实现自动化生产线的控制和监测。在智能家居领域，微 机可以用于实现智能照明、智能安防、智能家电控制等 功能。在医疗设备领域，微机可以用于实现医疗影像处 理、医疗数据分析和医疗设备控制等功能。在航空航天 领域，微机可以用于实现飞行控制、导航数据处理和卫 星通信等功能。
立即数
表示常数或立即操作数的值。
注释
用于解释指令的含义和功能，方便阅读和理解。
指令类型
数据传输指令
用于在内存和寄存器之间传输数据，如 MOV指令。
逻辑运算指令
用于进行逻辑运算，如AND、OR、XOR等 指令。
算术运算指令
用于进行算术运算，如ADD、SUB、MUL 、DIV等指令。
控制转移指令
用于改变程序的执行流程，如JMP、CALL 、RET等指令。
微机原理知识点归纳总结
微机原理知识点归纳总结微机原理是计算机专业的基础课程之一，它是学习计算机硬件和软件原理的入门课程。
本文将对微机原理课程的主要知识点进行归纳总结，希望可以帮助读者更好地理解微机原理，并为日后的学习和工作提供帮助。
一、计算机系统计算机系统是由硬件和软件两部分组成的，硬件是计算机的物理构成，软件是控制硬件工作的程序。
计算机系统的主要组成部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备（I/O设备）和总线。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心部件，它负责执行计算机程序的指令和控制计算机的操作。
中央处理器由运算器和控制器两部分组成，运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责控制指令的执行顺序和数据的流动。
2. 存储器存储器是计算机系统用来存储数据和程序的设备，它分为主存储器（RAM）和辅助存储器（ROM、硬盘等）。
主存储器用来临时存储程序和数据，辅助存储器用来长期存储程序和数据。
3. 输入输出设备（I/O设备）输入输出设备用来与外部环境进行交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
它们负责将数据输入到计算机系统中或者将计算机系统的输出结果显示或打印出来。
4. 总线总线是计算机系统各个部件之间传输数据和控制信号的通道，它分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用来传输地址信息，数据总线用来传输数据，控制总线用来传输控制信号。
二、数据的表示和运算1. 二进制数计算机是以二进制形式进行运算的，因此需要了解二进制数的表示和运算规则。
二进制数由0和1组成，其表示方法和十进制数类似，但是各位上的权值是2的幂次方。
2. 字符编码计算机系统中的字符是使用字符编码进行表示的，常用的字符编码包括ASCII码和Unicode。
ASCII码是美国标准信息交换码，每个字符用一个字节表示；而Unicode是一种全球字符集，包括了几乎所有国家的字符，每个字符用两个字节表示。
3. 整数表示和运算计算机系统中的整数是通过二进制补码形式进行表示和运算的。
微机原理第七章
微机原理
2) 状态信息
状态信息反映了当前外设所处的工作状态。对于输入设备，用“准备
好 ” ( READY) 信 号 来 表 明 待 输 入 的 数 据 是 否 准 备 就 绪 ； 对 于 输 出 设 备 ， 用
“忙”（BUSY）信号表示输出设备是否处于空闲状态。
3) 控制信息
控制信息是CPU通过接口传送给外设的，以便控制外设的工作，如外 设的启动和停止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息往往随着 外设的具体工作原理不同而含义不同。
作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。
使用8255A方式1工作时，最需要引起注意的是C口的使用。对应A口或 B口方式1的输入/输出，C口提供应答线的引脚均是固定的(详见下面的输 入/输出组态)，这些引脚的功能也是固定的，且不能通过编程的方式来 改变。
微机原理
(1) 方式1的输入组态和应答信号的功能
查询传输时，需要有应答信号，此时端口A和端口B常作为数据端口，把端口C
的两部分(高、低位)用来输出一些控制信号和接收一些状态信号，这样端口C就
用来配合端口A和端口B工作。
微机原理
2．方式1
方式1是一种选通I/O方式，在这种方式下，A口和B口仍作为两个独立的
8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工
微机原理课后答案7
第七章部分习题解答1、指出：（1）MOV AX，V AR；（2）LEA AX，V AR；（3）MOV AX，OFFSET V AR三条指令之间的异同（V AR为数据段的一个变量名称）解: (1)将V AR的一个字送AX，相当于MOV AX，[V AR](2) 将VAR的偏移地址送AX(3) 将VAR的段内偏移地址送AX，功能与(2)相同。
2、若程序中多次使用某一程序段，问将该程序段设计成子程序和定义成宏指令各有何优缺点？答:设计成子程序在整个程序占用内存少，但执行时间长；定义成宏指令程序汇编后占用内存多，但执行时间短。
3、下面列出的是一个汇编源程序中的一个程序段。
试以图形表示出DATA段中各变量在存储器中的存储位置（标明偏移地址及有关单元的内容，制表示）；写出CODE段内汇编后的可执行指令。
TABLDA TA SEGMENTTABL DB‘ABCD’2 DUP（2 DUP（1，2），3）V AR DW 4 DUP（？）DA TA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS：CODE，D S：DATAORG 100HLEB1：LEA SI，TABLMOV BX，OFFSET V ARMOV AX，LENGTH V ARMOV AX，TYPE V ARMOV AL，SIZE V ARMOV AH，SIZE TABLMOV CX，（OFFSET V AR－（OFFSET TABL）V ARLEA DX，LEB1解: DATA段各变量的存储情况如右图所示，对CODE段可执行指令注释如下：LEB1：LEA SI，TABL ;将TABL的偏移地址送SIMOV BX，OFFSET V AR ;将V AR的偏移地址送BXMOV AX，LENGTH V AR ;将V AR的项数(4)的送AXMOV AX，TYPE V AR ;将V AR的符号名类型值02送AXMOV AL，SIZE V AR ;将为V AR分配的字节(08)送ALMOV AH，SIZE TABL ; 将为TABL分配的字节(0EH)送ALMOV CX，（OFFSET V AR）－（OFFSET TABL）;将OEH送CXLEA DX，LEB1 将LEB1(100H)送DX。
微机原理与接口技术第七章3PPT课件
( DS :DX ) = 限制最多输入的字符数
功能号
AH = 0AH
类型号
21H
出口参数 ( DS : DX+1 ) = 实际键入的字符(不 含回车符) 从( DS : DX+2 )开始顺序存放键入的字符 串， 回车符0DH为串尾最后一字符。
实现功能 等待从键盘输入字符串，并存入设定 的缓冲区内，同时回显字符串，光标随着移动， 回车符使光标回到行首。
§7.3 DOS功能调用
一、概述 : 例:编写完整汇编语言程序，要求：
（1）清屏，在10行5列上显示“ Hello China!”
（2）将0AH功能输入的字符串, 用09H功能显示出来。
结果如下:
data SEGMENT max DB 11，?，4 DUP(?)
string DB ‘ Hello World! ’,’$’
注意事项：应按要求先定义缓冲区，再调用。
.
13
例 应用0AH功能输入字符串。
data
SEGMENT
;定义缓冲区
max
DB 11
;定义限制最多输入个数
lenth DB ?
;用于存放实际输入个数
stri
DB 11 DUP(?) ;用于存放输入的字符串
data
ENDS
code
SEGMENT
ASSUME CS:code, DS:data
① 入口参数
无
功能号
AH = 01H
类型号
21H
出口参数 AL = 键入字符的ASCII码
实现功能 等待从键盘输入一个字并在屏 幕上回显，光标移动, 检测Ctrl-Break键
.
9
例
利用键盘输入的字符产生分支：
微机原理 第七章中断控制器
CAS2
3
2 . 8259A的编程结构和工作原理
4
编程结构 （1）上半部分：处理部件 中断请求寄存器IRR 中断优先级裁决器PR 当前中断服务寄存器ISR （2）下半部分：7个寄存器 ICW1～ICW4 OCW1～OCW3
5
中断请求寄存器IRR
保存8条外界中断请求信号IR0-IR7的请求状态 Di位为1表示IRi引脚有中断请求；为0表示无请求
1. 中断优先权管理方式： 可见，8259A （1) 全嵌套方式 （2）特殊全嵌套方式 有多中工作方式， （3）自动循环方式 （4）特殊循环方式 使用起来很灵活， 2. 屏蔽中断源的方式 不易掌握，所以介 （1）普通屏蔽方式 （2）特殊屏蔽方式 绍编程之前，先对 3. 中断结束方式 其工作方式分类进 （1） 自动结束（AEOI)方式 行简要的介绍。 （2） 非自动结束（EOI)方式： ① 普通EOI方式；② 特殊EOI方式 4. 系统总线的连接方式(8259A级连方式） （1） 缓冲方式 （2）非缓冲方式 5. 中断请求的引入方式 （1） 边沿触发 （2）电平触发 （3）中断查询
• 优先级特殊循环方式：初始优先级队列是由编程确定的。 也可由操作命令字OCW2来设定。
10
2、屏蔽中断源的方式
• 普通屏蔽方式：8259A的每个中断请求输入端都可以通过 对应屏蔽位的设置被屏蔽，通过设置操作命令字OCW1使 屏蔽器中任一位或几位置1（对中断的屏蔽总是暂时的， eg：计算机网络通信）
5.
6.
16
五、中断响应过程（CPU与8259A的操作过程）
1、申请中断 外设 对应IR0 ~ IR7为“1”， 为“1” CPU的INTR输入“1”，申请中断。 2、响应中断的条件 CLI 使 IF = 0，禁止中断。 STI 使 IF = 1，允许中断。 判优后使INT
微机原理第7章ppt
DMA方式
利用专用的接口电路直接在内存与外设端口之间直 接进行数据块传送，而不经过CPU中转的一种数据 传送方式。
特点：
无需CPU参与，无需软件介入，传送速度快，在 整个数据传输过程中都是由DMA控制器来控制 管理。
7.3
DMA控制器8237A
wws1996@
一、课前思考
1、8237A由哪几部分组成?
权，用DMA方式实现外部设备和存储器之间的
数据高速传输。
将DMA控制器中和某个接口有联系的部分
为一个通道。而一个DMA控制器一般由几个通
道组成。
wws1996@
7.3.1 8237A的主要功能
• 数据总线缓冲器
• 读写逻辑电路 • 工作方式寄存器 • 状态寄存器 • 优先选择逻辑 • 4个DMA通道
2、如何设置8237A的控制字?
3、8237A有哪些工作方式?各有何特点?
4、如何对8237A进行初始化编程?
二、学习目标
1、了解8237A的内部结构和引脚功能； 2、熟练掌握8237A控制字的设置； 3、熟练掌握8237A的工作方式及编程和应用。
wws1996@
三、难重点 1、8237A的内部结构及功能； 2、8237A的控制字的设置及其工作方式； 3、8237A的编程及应用。 四、主要知识点 1、8237A的控制字设置； 2、8237A的工作方式； 3、8237A的初始化及应用。
第7章 2、查询式输出 CPU通过执行程 序不断地读取并 测试外设的状态， 如果外设处于空 Y（忙） BUSY=1？ N 输出数据 输入状态信息
闲状态，则CPU
执行输出指令，
否则就等待。
查询式输出程序流程图
第7章
DATA_PORT
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DATA
CODE MAIN
ENDS
SEGMENT PROC FAR CS：CODE，DS：DATA，ES：DATA DS AX，AX AX AX，DATA DS，AX AL，1CH ASSUME
START： PUSH SUB PUSH MOV MOV MOV
MOV
INT
AH，35H
21H
PUSH
PUSH PUSH
优
先 最高
级
除法出错中断 软件中断INT n
溢出中断INTO
非屏蔽中断NMI 可屏蔽中断INTR 单步中断 最低
7.2.2
8086CPU
执行当前指令
指令执行结束吗？ Y N
的中断响应过程
取下一 条指令
Y 自动形成中断类型码0 有除法出错中断？ N Y 从指令中取出中断类型码n 有软件中断INTn？ 若是断点形成中断类型码3 N Y 自动形成中断类型码4 有溢出中断？ N Y 有非屏蔽中断？ 自动形成中断类型码2 N Y 响应中断 Y 有可屏蔽中断？ IF＝1？ 读取中断类型码 N N
7.3.1
8259A的引脚信号及结构
图7.12
8259A内部结构及引脚信号
1、8259A的外部引脚信号
8259A引脚上的信号与含义如下： D7～D0：三态双向数据总线。 INT：中断请求信号输出线。 INTA：中断应答信号输入线，低电平有效。
RD：读出信号输入线，低电平有效。
WR：写入信号输入线，低电平有效。 CS：芯片选通信号输入线，低电平有效。 A0：地址输入线。 IR7～IR0：外设的中断请求输入线
7.3.2
8259A的工作方式
六种工作方式： 中断请求方式、中断源屏蔽方式、中断嵌套方式、 优先级循环方式、中断结束方式、读8259A状态方式。 1、中断请求方式（三种）
（1）边沿触发器方式
（2）电平触发方式 （3）中断查询方式 2、中断源屏蔽方式（两种） （1）普通屏蔽方式
（2）特殊屏蔽方式
3、中断嵌套方式（两种）
图7.7
中断处理基本过程
7.2
7.2.1
8086CPU中断系统
8086CPU的中断源
256种中断可分为两大类：外部中断和内部中断。
8086 INT 3 指令 INT n 指令 CPU INT O 指令 除法 出错 单步 中断 NMI 非屏蔽 中断请求
中 断
处
理
逻
辑
INTR 8259A 可屏蔽中断请求
（5）指令中断-----------中断类型号是n
内部中断的特点：
① 内部中断的类型号都是固定的，或是在中断指令中给定的。 不需要进入INTA总线周期获取类型号； ② 不受中断允许标志位IF的影响； ③ 用一条指令或由某个标志位启动进入中断处理程序，这样
的中断没有随机性。
2、中断源的优先级
中
断
源
(1) 全嵌套方式 (2) 特殊全嵌套方式 4、优先级循环方式（两种） (1) 优先级自动循环方式
(2) 优先级特殊循环方式
5、中断结束方式（两种） (1) 中断自动结束方式（AEOI） (2) 中断非自动结束方式（两种） l）普通EOI结束方式
2）特殊EOI结束方式
6、读8259A状态方式
7.3.3
ES
BX DS
MOV
MOV MOV MOV MOV INT POP IN AND OUT
DX， OFFSET SOUND
AX， SEG DS，AX AL，1CH AH，25H 21H DS AL，21H AL，0FEH 21H，AL DI，8000H SOUND
STI
MOV
DLY：
DLY1：
MOV
(EOI) IRET
IR2 中断清除 IR4 中断请求
IR1 中断清除
IR4处理程序 IR3中断请求 IR3处理程序 开中断 STI STI 。 。 。 。 。 。 IR3 IR4 (EOI) (EOI) 中断清除 中断清除 IRET IRET
图7.6
中断嵌套管理
4、中断处理过程
中断请求 中断判优
图7.8
8086系统的中断源
1、中断源的类型
1）外部中断（硬件中断） 分为非屏蔽中断和可屏蔽中断两种。 （1）非屏蔽中断 （2）可屏蔽中断
2）内部中断（软件中断）
（1）单步中断-----------中断类型号是1 （2）除法出错中断-------中断类型号是0 （3）断点中断-----------中断类型号是3 （4）溢出中断-----------中断类型号是4
┇
Y H中断服务子程序
是H请求？ N 出错处理
恢复现场开中断 返回
图7.4 软件查询程序流程
（2）硬件排队方式
图7.5
中断优先权编码电路
(3)专用中断控制器
3、中断嵌套管理
主程序 IR2和IR4 中断请求 IR2处理程序 IR1中断请求 IR1处理程序 STI STI 。 。 。 (EOI) IRET 开中断
INTADD，试编一段程序设置该中断类型号的中断向量。
MOV
MOV MOV MOV
AX，OFFSET
［BX］，AX AX，SEG
INTADD
INTADD
［BX＋2］，AX
7.2.4
中断程序设计
中断程序设计分为主程序设计和中断服务子程序设计两部分。 主程序---用来完成相关的初始化工作，为实现中断做好准备； 中断服务子程序---用来完成相关的中断处理工作。 1、主程序设计
CAS2～CAS0：双向级联信号线。
SP/EN：编程／双向使能缓冲信号线。
2、8259A的内部结构
（1）数据总线缓冲器 作用：连接系统数据总线和8259A内部总线。 （2）读/写控制逻辑 作用：接收 CPU 的读 / 写命令 RD 、 WR ，片选信号 CS 和 端口选择信号A0。 （3）级连缓冲/比较器
中断向量地址＝中断类型号*4
专 用 中 断 (5个)
000
类型0中断入口(除法出错)
类型1中断入口(单步中断) 类型2中断入口(NMI) 类型3中断入口(断点中断) 类型4中断入口(溢出中断) 类型5中断入口 ┇
004
008 00C
IP CS IP CS
系 统 使 用 (27个)
供 用 户 使 用 (224个)
010 014
0C7 080
类型31中断入口 类型32中断入口 ┇ IP CS
3FC
类型255中断入口
15
87
0
图7.10 8086系统的中断向量表
例7-1
解：
某中断源的类型号为34，且已知部分中断向量表如图734*4=136
地址
0087H 0088H ┋
11所示，试求中断服务程序入口的物理地址。
3、中断程序设计举例
编写一个中断处理程序，要求主程序运行时，每20秒响铃 一次，同时屏幕上显示信息‚It’s time to ring！‛ 程序分主程序和中断服务程序两个部分： （1）主程序
（2）中断服务程序
DATA
COUNT MESS
SEGMENT
DW 364 DB‘It’s time to ring！’， 0DH，0AH，‘$’
N
有单步中断吗？ Y 自动形成中断类型码1 PSW、CS、IP依次入栈并清除IF和TF标志位 由中断类型码形成中断服务程序 的入口、并执行中断服务程序 IP、CS、PSW依次出栈
图7.9 8086系统中断 响应过程的流程
1、内部中断和非屏蔽中断的响应及处理过程
1) 中断请求与检测 2) 确定中断向量地址 3）保护各标志位状态和屏蔽INTR中断和单步中断 4）保存断点
中断源提出中断请求 判优逻辑进行优先排队 CPU执行完当前指令 CPU取下一条指令 N
中断请求信号有效？
Y 中断响应 CPU关闭中断？ Y CPU关闭中断 保护断点地址
N
找出中断源，形成中断服务 程序入口地址，并转向中断服务 保护现场 中断处理 执行中断服务程序 恢复现场 CPU开放中断
中断返回
返回主程序断点处
DS
CODE
ENDS
END START
7.3
中断控制器Intel 8259A
功能： 1）具有8～64级的中断优先权管理功能； 2）每一级都可以通过编程实现中断屏蔽或开放； 3）在中断响应周期，8259A可以自动提供相应的中断类型号；
4）可以通过编程来选择8259A的各种工作方式及任意设定中断
类型号。
STI
DEC JNZ MOV MOV INT MOV
IN
AND SD： XOR
AL，61H
AL，0FCH AL，02H
OUT
61H，AL
MOV
WAIT： LOOP DEC
CX，140H
WAIT DX
JNE
MOV EXIT： CLI
SD
COUNT，364
POP
POP POP
DX
CX AX
POP
IRET SOUND ENDP
第7章
7.1 7.1.1 中断系统 中断的概念及其作用
中
断
1、中断的概念
中断-----指计算机在执行正常程序的过程中出现内部或外部某
些事件的请求时，CPU暂时停止当前程序的正常执行， 转去执行请求事件的处理操作，CPU在事件处理结束
后再回到被暂时中断了的程序继续往下执行。
当前正运行的程序 中 断 请 求 ┇ 指令A 指令B 指令C CPU响 应中断 中断处理程序 指令1 指令2 ┇ ┇
DEC JNZ DEC JNZ POP POP MOV MOV INT RET
SI，0
SI DLY1 DI DLY DX DS AL，1CH AH，25H 21H