微机接口
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术1.系统总线是连接计算机CPU、内存、辅存、各种输入输出部件的一组物理信号线及相关的控制电路。
2.若操作数由指令中指定的寄存器给出，则采用的寻址方式是寄存器直接寻址。
3.总线性能的重要指标是总线宽带，它定义了为总线本身所能达到的最高传输速率。
4.CISC指令的特点是指令长度固定、指令种类少、寻址方式少。
5.半导体静态存储器SRAM的存储原理是依靠双稳态电路保存信息，不需要刷新。
6.异步串行通信的主要特点是通信双方不需要同步，没有专门的同步字。
7.计算机外部中断分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。
8.运算器完成的主要运算是算术运算和逻辑运算。
9.8251A工作在异步方式时最大波特率19.2Kbit/s；工作在同步方式时最大波特率64Kbit/s。
10.8255A的端口A有3种工作方式，端口B有2种工作方式。
11.同步串行通信规程规定，传送数据的基本单位是bit，其中最先传送的是同步字。
12.8259A对中断优先级的管理，可概括为完全嵌套方式，自动循环方式和特殊全嵌套方式。
13.子程序的属性可以分为near 或Far14.在中断驱动I/O方式中，当外设要和CPU交换数据时，它就通过硬件电路给CPU一个信号，这个信号叫做中断请求。
15.系统总线通常包含地址总线、数据总线和控制总线，其中地址总线的位数确定了总线的寻址能力。
16.Pentium系列微机主要采用南北桥结构和两个中心结构。
17.8259A内部主要有中断请求寄存器，中断屏蔽寄存器和中断服务寄存器。
18.DMA数据传送有2种方式：字节方式和数据块。
19.常用的主存到Cache的地址映像方式有直接映像、全相联映像和组相联映像。
20.奇偶校验法只能发现奇数个错，不能发现无错或偶数个错。
21.Cache存储器主要作用是解决协调主存和CPU的速度不匹配问题。
22.RISC指令系统中最大特点是长度固定，指令条数少，寻址种类少。
23.主机与I/O设备传送数据时，CPU的效率最低的是查询方式，较高的是中断方式。
微机原理与接口
微机原理与接口微机原理与接口是计算机科学与技术领域中的重要概念，它涉及到计算机系统的基本结构和工作原理，以及计算机与外部设备之间的通信接口。
在现代社会中，计算机已经成为人们生活和工作中不可或缺的工具，而对微机原理与接口的深入了解，对于计算机相关专业的学生和从业人员来说至关重要。
首先，微机原理是指计算机系统的基本结构和工作原理。
计算机系统由中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和外部设备等部分组成。
中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行各种计算和控制指令，是计算机的大脑。
内存用于存储程序和数据，是计算机的临时存储器。
输入设备用于将外部信息输入到计算机系统中，输出设备则将计算机处理的信息输出到外部环境中。
而外部设备则是计算机系统与外部环境进行交互的接口，比如打印机、扫描仪、摄像头等。
了解微机原理，可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作原理，为日后的学习和工作打下坚实的基础。
其次，接口是计算机与外部设备之间进行通信的桥梁。
计算机系统与外部设备之间的通信需要通过接口来实现。
接口可以是硬件接口，也可以是软件接口。
硬件接口是指计算机系统与外部设备之间的物理连接和信号传输方式，比如USB接口、HDMI接口等。
而软件接口则是指计算机系统与外部设备之间的数据交换和通信协议，比如驱动程序、API接口等。
了解接口的原理和工作方式，可以帮助我们更好地理解计算机与外部设备之间的通信过程，为日后的设备连接和数据交换提供技术支持。
综上所述，微机原理与接口是计算机科学与技术领域中的重要概念，它涉及到计算机系统的基本结构和工作原理，以及计算机与外部设备之间的通信接口。
了解微机原理与接口，可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作原理，为日后的学习和工作打下坚实的基础；同时，了解接口的原理和工作方式，可以帮助我们更好地理解计算机与外部设备之间的通信过程，为日后的设备连接和数据交换提供技术支持。
因此，对微机原理与接口的深入了解对于计算机相关专业的学生和从业人员来说至关重要。
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术一、微机原理概述微型计算机，也称个人计算机或个人电脑，是一种体积小、性能强、价格低廉的计算机系统。
它主要由中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备、存储设备以及系统总线等组成。
微机原理指的是微机系统各组成部分的工作原理，包括计算机基础知识、微型计算机系统结构、指令系统和操作程序、中断系统、I/O系统等方面。
二、微机接口技术概述微机接口技术是指为将计算机和不同设备进行连接而使用的各种技术和标准。
接口技术包括计算机内部接口技术和计算机与外部设备接口技术。
其中，计算机内部接口技术主要包括总线技术和存储器技术；计算机与外设接口技术主要包括串口、并口、USB接口、SCSI接口、以太网接口等。
三、微机原理1、微机基本结构微型计算机由中央处理器、内存、系统总线以及I/O子系统组成。
CPU是微机的中枢，其功能包括指令处理、数据处理、程序控制等。
内存用于存储数据和程序，可以分为RAM（随机访问存储器）和ROM（只读存储器）两种。
系统总线用于连接CPU、内存和I/O子系统，传输数据和控制信息。
I/O子系统分为输入子系统和输出子系统，分别用于输入和输出数据。
2、指令系统和操作程序指令系统是CPU执行的指令集合，用来实现计算机的各种功能。
指令系统分为操作码和地址码两部分，操作码表示执行的操作类型，地址码表示操作的地址。
操作程序是由指令组成的一系列程序，用于实现特定功能。
3、中断系统中断指的是CPU在执行程序时，由于外部事件发生需要停止程序执行的一种机制。
中断可以分为硬件中断和软件中断，其中硬件中断由外设触发，是CPU在执行程序时被迫中断；软件中断由程序内部设置并触发，是CPU在执行程序时人为中断。
4、I/O系统I/O系统用于处理外部设备连接到计算机时的数据传输问题。
I/O系统包括两个主要组件：I/O控制器和设备驱动程序。
I/O控制器是负责和外设交换数据的组件，设备驱动程序则是实现操作系统与I/O控制器之间的通信的程序。
微机原理与接口技术
5.2 I/O端口及其编址方式
5.1.2 接口电路中的信息
❖数据信息 ❖状态信息 ❖控制信息
习惯上把分别传送这三种信息的端口称为 数据口、状态口、控制口
1．数据信息
❖ （1）数字量：
通常以8位或16位的二进制数以及ASCII码的形式传 输，主要指由键盘、磁盘、光盘等输入的信息或主 机送给打印机、显示器、绘图仪等的信息。
❖ （2）模拟量：
第5章 输入输出接口
❖5.1 微机接口及接口技术 ❖5.2 I/O端口及其编址方式 ❖5.3 端口地址译码 ❖5.4 CPU与外设之间的数据传送方式
5.1 微机接口及接口技术
• 5.1.1 为什么要设置接口电路 • 5.1.2 接口电路中的信息 • 5.1.3 接口的基本功能 • 5.1.4 接口的基本结构
2． 端口选择功能
❖微机系统中常有多个外设，而CPU在任一 时刻只能与一个端口交换信息，因此需要 通过接口的地址译码电路对端口进行寻址。
3. 信号转换功能
❖外设所提供的数据、状态和控制信号可能 与微机的总线信号不兼容，所以接口电路 应进行相应的信号转换。
4． 接收和执行CPU命令的功能
❖CPU对外设的控制命令一般以代码形式输 出到接口电路的控制端口，接口电路对命 令代码进行识别、分析，分解成若干控制 信号，传送到I/O设备，并产生相应的具 体操作。
模拟的电压、电流或者非电量。对模拟量输入而言， 需先经过传感器转换成电信号，再经A/D转换器变成 数字量；如果需要输出模拟控制量的话，就要进行 上述过程的逆转换。
❖ （3）开关量：
用“0”和“1”来表示两种状态，如开关的通/断、电 机的转/停、阀门的开/关等。
2．状态信息
CPU在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
微机接口技术
微机接口技术引言随着计算机技术的不断发展，微机接口技术在各个领域得到了广泛应用。
微机接口技术是指将微型计算机通过适配器与外部设备进行连接和数据交换的技术。
本文将介绍微机接口技术的基本概念、分类、应用和前景。
基本概念微机接口技术是指通过适配器将微型计算机与外部设备连接的技术。
它包括了硬件接口和软件接口两个方面。
硬件接口是指连接微机与外部设备的物理接口，例如串口、并口、USB接口等。
软件接口是指通过编程实现微机与外部设备之间的数据交换。
分类根据接口的传输方式和规范，微机接口技术可以分为以下几类：串行接口串行接口是一种将数据按照位的顺序进行传输的接口。
它的特点是传输速度较慢，但传输距离较远，适用于长距离传输数据。
常见的串行接口有RS-232接口和RS-485接口。
并行接口并行接口是一种将数据同时按照多个位进行传输的接口。
它的特点是传输速度较快，但传输距离较短，适用于近距离传输数据。
常见的并行接口有并口（Parallel Port）和总线接口（如PCI、ISA等）。
USB接口USB（Universal Serial Bus）接口是一种通用的串行接口标准，它支持多种外部设备的连接和数据交换。
USB接口具有插拔方便、数据传输速度快等特点，已成为现代计算机中最常用的接口之一。
网络接口网络接口是指通过网络将微机与外部设备进行连接和数据交换的接口技术。
它可以实现不同地理位置的微机之间的数据传输。
常见的网络接口有以太网接口、无线网络接口等。
应用微机接口技术在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用场景：工业自动化在工业自动化领域，微机接口技术被广泛应用于监控系统、控制系统和数据采集系统中。
通过与传感器、执行器等外部设备的连接，微机可以实时监测和控制生产过程，提高生产效率和质量。
医疗设备在医疗设备领域，微机接口技术被应用于各种医疗仪器和设备中。
例如，心电图仪、血压计、血糖仪等设备可以通过与计算机的接口连接，实现数据的传输和分析。
微机与接口技术实验报告
微机与接口技术实验报告微机与接口技术实验报告引言微机与接口技术是计算机科学中的重要领域，它涉及到计算机与外部设备之间的通信和数据传输。
本实验报告旨在介绍微机与接口技术的基本概念、实验过程和结果，以及对实验结果的分析和讨论。
一、实验目的本实验旨在通过设计和实现一个简单的数据输入输出接口，加深对微机与接口技术的理解。
具体目标包括：1. 理解接口技术的基本原理和工作方式；2. 掌握接口电路的设计和实现方法；3. 学会使用编程语言控制接口电路进行数据输入输出。
二、实验原理1. 接口技术的基本原理接口技术是计算机与外部设备之间进行数据传输的关键。
通过接口电路，计算机可以与各种外部设备进行通信，实现数据的输入和输出。
接口电路通常由硬件和软件两部分组成，硬件部分负责物理连接和信号转换，而软件部分则负责控制和管理数据传输。
2. 接口电路的设计和实现接口电路的设计需要考虑多个因素，包括外部设备的接口标准、数据传输速率、数据格式等。
常用的接口标准包括串行接口（如RS-232）和并行接口（如Centronics接口）。
设计接口电路时，需要根据具体需求选择合适的接口标准，并合理设计电路结构和信号处理方式。
3. 编程语言控制接口电路为了实现数据的输入和输出，需要使用编程语言控制接口电路。
常用的编程语言包括C、C++和Python等。
通过编写相应的程序，可以控制接口电路进行数据传输，并实现与外部设备的交互。
三、实验过程1. 硬件设计与连接根据实验要求，设计并连接适当的硬件电路，包括接口芯片、电阻、电容等。
确保电路连接正确，且与计算机的接口兼容。
2. 软件编程使用C语言编写程序，实现对接口电路的控制。
程序应能够实现数据的输入和输出，并确保数据的正确传输和处理。
3. 实验操作根据实验要求，进行相应的实验操作。
包括数据输入和输出测试、数据传输速率测试、数据格式转换测试等。
记录实验过程中的数据和结果。
四、实验结果分析1. 数据输入输出测试通过实验操作，测试接口电路的数据输入和输出功能。
微机原理及接口技术
2. 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？ 解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码 (-128~+127）、（-32768~+32767） 反码（-127~+127）、（-32767~+32767）4.一般来说，其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。
高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。
二 1.总线接口单元BIU （Bus Interface Unit ）包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。
负责与存储器、I/O 设备传送数据，即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。
20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加，产生20位物理地址。
总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。
IP 指针由BIU 自动修改，平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址；遇到跳转指令后，8086将IP 压栈，并调整其内容为下条要执行指令地址。
2.执行单元EU （Execution Unit ）包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。
负责指令的执行。
将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。
3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件（1）每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时，BIU 就会自动把指令取到指令队列中。
（2）每当EU 要执行一条指令时，它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码，然后执行指令。
微机原理接口
微机原理接口
微机原理接口是计算机系统中用于连接外部设备的接口，用于实现数据和控制信号的传递。
接口通常由硬件和软件组成，硬件部分包括物理接口和逻辑接口。
物理接口是指连接计算机与外部设备之间的电缆、插座、连接器等物理连接部分。
不同的外部设备需要的物理接口类型各不相同，常见的物理接口有USB接口、HDMI接口、VGA接口等。
物理接口的设计需要考虑带宽、传输速率、信号噪声等因素。
逻辑接口是指连接计算机与外部设备之间的软件接口，通过逻辑接口可以实现数据的读写、设备的控制等功能。
逻辑接口通常由驱动程序提供，驱动程序负责将计算机的指令转换为硬件操作，使计算机与外部设备进行有效的交互。
在计算机系统中，各个设备的接口需要进行标准化，以确保不同厂商生产的设备可以互相兼容。
例如，USB接口就是一种标准接口，使得不同品牌的计算机可以连接同一种类型的USB设备。
接口的设计需要考虑可靠性、易用性、扩展性等因素。
良好的接口设计能够提高系统的稳定性和性能，使得不同外部设备能够方便地连接到计算机系统中，为用户带来更好的使用体验。
- 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)。
3个控制位
控制位：用于设置控制条件。 方向标志DF：在进行字符串操作时，每执行一条串操作指令， 对地址要进行一次调整，由DF决定地址是增还是减，若DF=1， 则为减量；若DF=0则为增量 中断允许标志IF：表示系统是否允许外部的可屏蔽中断。若 IF=1，表示允许中断，IF=0，表示禁止。IF对非屏蔽中断及内 部中断请求不起作用 跟踪标志TF：当TF=1时，CPU每次执行完一条指令，便自动 产生一个内部中断，对程序进行逐条检查，常用于程序的调试
8286收发器
A8~A15 中8位地址信号（输出，三态）。
2014-2-26
17
1、地址/数据信号
A16~A19/S3~S6 ： 地址/状态复用的引脚（输出，三态） 在8088执行指令过程中，某一时刻从这4个引脚上送
出地址的最高4位A16~A19，而在另外时刻，这4个引脚送
出状态信号S3~S6。 这些状态信息中，S6恒等于0， 表示8086当前与总线相连； S5表明中断允许标志位IF的 状态；S4、S3的组合指示 CPU当前正在使用的段寄存 器
代码段寄存器CS：指向当前的代码段，指令由此段取出 堆栈段寄存器SS：指向当前的堆栈段，堆栈操作所需的就是该段存储 单元的内容 数据段寄存器DS：指向当前数据段，通常用来存放程序变量 附加段寄存器ES：指向当前附加段，通常也用来存储数据
DS 数据段 X Y --ES 附加段 A B ---
堆栈段 SS CS IP
数据总线 23
最小工作模式（MN）：只包含一个处理器8086
2014-2-26
24
最大工作模式（MX）：包含有两个或多个处理器
2014-2-26
25
VCC 8088CPU MN/MX*
8282锁存器
STB
A8~A19 AD0~AD7
I0~I7 O0~O7 OE
地址总线
存储器
I/O设备
数据总线 2014-2-26 26
2014-2-26
22
VCC 8088CPU vcc 8284A 时钟发生器 READY MN/MX* RD* WR* M/IO*
RES* 8282锁存器
ALE
STB STB I0~I7 O0~O7 OE 存储器 I/O设备
A8~A19 AD0~AD7
DEN* DT/R*
地址总线
T OE* 2014-2-26 8286收发器
用来区分当前操作是访问存储器还是访问IO端口。该引脚高电平 时，访问存储器；该引脚低电平时，访问I/O端口
WR
写信号（三态、输出、低电平有效）
此引脚输出为低电平时，表示CPU正在对存储器或I/O端口进行写操作
RD
读选通信号（三态、输出，低电平有效）
此引脚输出为低电平时，表示CPU正在对存储器或I/O端口进行读操作
2014-2-26 18
VCC 8088CPU MN/MX*
8282锁存器
A16~A19
STB I0~I7 O0~O7 OE 存储器 I/O设备
A8~A15 AD0~AD7
地址总线
数据总线 2014-2-26 19
8286收发器
2、读写控制信号
图示
M/ IO 输入输出/存储器控制信号（输出，三态）
8088/8086CPU的内部寄存器小结
• 熟记14个16位寄存器的名称及功能 • 熟记段寄存器的使用约定
2014-2-26
13
2.2.2 8088CPU的外部引脚及其功能
一、8088CPU的引脚及工作模式 二、8088CPU的最小模式下的引脚
2014-2-26
14
一、8088CPU的引脚及工作模式
GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS0* MN / MX* RD* HOLD (RQ*/ GT0*) HLDA (RQ1* /GT1*) WR* (LOCK*) M / IO* ( S2* ) DT / R* ( S1* ) DEN ( S0 ) ALE (QS1) INTA* (QS2) TEST* READY RESET 15
8088
2014-2-26
8088有两种工作模式：
最小模式（MN）： 也称单处理器模式，只包含一 个处理器8088，且8088本身提 供系统的全部控制信号。 最大模式（MX）： 包含有两个或多个处理器，8088 本身是主处理器，它通过8288总 线控制器提供控制信号
GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND
8088是工作在最小还是最大模式由MN/MX*端状态决定。MN/ =0工作于最大模式，反之工作于最小模式
2014-2-26 16
二、8088CPU的最小模式下的引脚
1、地址/数据信号 AD0~AD7 三态） 地址/数据分时复用的信号线（输入/输出，
在访问存储器和外设的总线操作中，这些引脚先传输地 址信号的低8位，单向输出；然后传输的是数据信号，双 向信号，在时间上加以区分；在DMA方式时，这些引脚浮 空。
代码段 指令1 指令2 ---
2014-2-26
SP
10
段寄存器的使用约定
8088对访问不同的内存段所使用的段寄存器和相应的偏 移地址来源有些具体的约定：
2014-2-26
11
取指令？ 堆栈操作？
通 用 寄 存 器 组 AH BH CH DH SP BP DI SI
ALU数据总线 16位
地址总线
DT/ R 数据发送/接收控制信号（三态输出） 用于确定数据传送的方向。高电平时，CPU向存储器或I/O端口发送数 据；低电平时，CPU从存储器或I/O端口接受数据。此信号用于控制总线 (数据）收发器8286/8287的传送方向。
2014-2-26 21
2、读写控制信号
READY 准备就绪信号引脚（输入、高电平有效）
AL BL CL DL
AX BX CX DX
20位 地址加法器
数据总线 16位
CS DS SS ES IP
内部通信寄存器
段 寄 存 器
暂存寄存器
总线控 制逻辑
8088 总线
存 储 器
ALU
指令队列
EU控制 Q总线 部件 8位
1234
FLAGS
2014-2-26
执行单元 EU
总线接口单元 B IU
12
微机原理及接口技术
主讲人
蔡文霞
2014-2-26
1
第二章 微处理器与总线 第1章 概述
1
微处理器概述
2
8088/8086微处理器 80386微处理器 Pentium 4微处理器
3
4 5
2014-2-26
总线
2
2.2 8088/8086微处理器
2.2.1 8088/8086CPU的功能结构 2.2.2 8088/8086CPU的外部引脚及其功能 2.2.3 8088/8086CPU的工作时序 2.2.4 8088/8086CPU的特点
8088微处理器采用40条引线双列直插(DIP)封装 8088微处理器引线，在 逻辑上可分为三类：地址 总线信号、数据总线信号、 控制总线信号，还有一些 专用总线：电源、地、时 钟。 为了减少芯片的引线， 8088的许多引脚具有双重 定义和功能，采用分时复 用方式工作，即在不同时 刻，这些引线上的信号是 不相同的
它是由被访问的内存或I/O设备发出的响应信号，但其有效时，表示存储 器或I/O设备已准备好，CPU可以进行数据传送。 若存储器或I/O设备没准备好，则使READY信号为低电平。CPU在T3周 期采样READY信号，若其为低，CPU自动插入等待周期Tw（一个或多个）， 直到READY变为高电平后，CPU才脱离等待状态，完成数据传送过程。
2014-2-26
20
2、读写控制信号
ALE 地址锁存允许信号（三态、输出、高电平有效）
当它有效时，表明CPU地址线上有有效地址。它常作为锁存控制 信号将A19~A8、AD7~AD0锁存到地址锁存器 DEN 数据允许信号（三态输出）
该信号有效时，表示数据总线上具有有效数据。它在每次访问内存或 I/O接口以及在中断响应期间有效。常用作数据总线驱动器的片选信号。
2014-2-26 8
6、段寄存器
内存中信息按特征分为三类： 代码（指令）：表示计算机执行的操作 数据（字符、数值）：操作处理的对象 堆栈信息：保存返回地址和中间结果 为清楚起见，这三种信息通常分别存放在存储系统中 的不同存储段。
2014-2-26
9
每个段的段基地址的值存 放在段寄存器中
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
8088
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 248/S5 A19/S6 SS0* MN / MX* RD* HOLD (RQ*/ GT0* HLDA (RQ1* /GT1* WR* (LOCK*) M / IO* ( S2* ) DT / R* ( S1* ) DEN ( S0 ) ALE (QS1) INTA* (QS2) TEST* READY RESET
2014-2-26 6