微机原理5
微机原理第5章80868088CPU总线操作与时序
读周期
CPU从内存或I/O设备读取数据的过程，包括地 址发送、数据读取和数据返回三个阶段。
写周期
CPU向内存或I/O设备写入数据的过程，包括地址发送、数据写入和数据返回三 个阶段。
03
数据传输过程
读周期
总结词
在读周期中，CPU从内存中读取数据。
详细描述
读周期是CPU从内存中读取数据的过程。在读周期开始时，CPU通过地址总线发送要读取的内存地址，然后通过 数据总线从内存中读取数据。这个过程需要多个时钟周期，具体取决于数据的存储位置和CPU的速度。
然而，随着总线技术的不断发展，也 面临着一些技术挑战。例如，如何提 高总线的传输效率、降低能耗以及优 化系统性能等。为了解决这些问题， 需要不断进行技术创新和改进。
展望
未来，CPU总线技术将继续发挥其在 微机原理中的重要作用。随着技术的 不断进步和应用需求的增加，总线技 术将更加成熟和多样化。同时，随着 人工智能、大数据等新兴技术的发展 ，总线技术也将与这些领域进行更深 入的融合，为解决实际问题提供更多 可能性。
8086/8088 CPU的总线结构
地址总线
用于传输地址信息，确定要访问的内存单元或I/O 端口。
数据总线
用于传输数据信息，实现数据在CPU和内存或I/O 设备之间的传输。
控制总线
用于传输控制信号，控制CPU和内存或I/O设备之 间的操作。
总线操作时序
时钟信号
用于同步总线上的操作，确保数据传输的正确 性。
中断源
指引发中断的事件或异常情况，如输入/输出设备、定时器、故障等。
中断向量
指中断处理程序的入口地址。
中断响应过程
保存程序计数器
当发生中断时，CPU会自动将当前的程序计数器（PC）值保存到堆栈 中，以便在中断处理完毕后能够正确返回到原程序。
微机原理第五章练习题及解.
微机原理第五章练习题及解一:单项选择题●80286在保护虚地址模式下,虚拟空间为( D 。
A:1MB B:2MB C:4MB D:16MB●80486DX和80386相比,内部增加的功能部件是( C 。
A:分段部件、分页部件B:预取部件、译码部件C:Cache、浮点运算部件D:执行部件、总线接口部件●虚拟存储器是为了使用户可运行比主存容量大得多的程序,它要在硬件之间进行信息动态调度,这种调度是由( D 来完成的。
A:硬件B:操作系统C:BIOS D:操作系统和硬●在各种辅存中,除去( D 外,大多是便于安装、卸载和携带的。
A:软盘B:CD-ROM C:磁带D:硬盘●硬盘是一种外设,而软盘驱动器属于( C 。
A:软盘B:CD-ROM C:磁带D:硬盘●常用的虚拟存储器寻址系统由( A 两级存储器组成。
A:主存——外存B:Cache——主存C:Cache——主存D:Cache——Cache●高速缓存Cache的存取速度( C 。
A:比主存慢、比外存快B:比主存慢、比内部寄存器快C:比主存快、比内部寄存器慢D:比主存慢、比内部寄存器慢●在PC机中,CPU访问各类存储器的频率由高到低为( A 。
A:高速缓存、主存、硬盘、磁带B:主存、硬盘、磁带、高速缓存C:硬盘、主存、磁带、高速缓存D:硬盘、高速缓存、主存、磁带●下列说法中正确的是( D 。
A:EPROM是不能改写的B:EPROM可以改写,所以也是一种读写存储器C:EPROM只能改写一次D:EPROM可以改写,但不能取代读写存储器●目标程序中将逻辑地址转换成物理地址称为( B 。
A:存储分配B:地址重定位C:地址保护D:程序移动●高速缓冲存储器Cache的作用是( D 。
A:硬盘与主存储器间的缓冲B:软盘盘与主存储器间的缓冲C:CPU与视频设备间的缓冲D:CPU与主存储器间的缓冲●若256KB的SRAM有8条数据线,则它有( B 地址线。
A:8条B:18条C:20条D:256条●Cache存储器一般采用SRAM,而内存条由( D 组成。
微机原理第5章80868088CPU总线操作与时序
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND
最小系统模式系统中只有8086一个处理器，所有的 控制信号都是由8086CPU产生。
最大系统模式系统中可包含一个以上的处理器，如协 处理器8087。系统规模比较大时，系统控制信号不由 8086直接产生，而通过与8086配套的总线控制器形成。
*DMA方式
•管脚分析内容： 信号流向：输入、输出、双向 管脚状态：0、1、高阻（悬空）
一、概述 二、8086管脚分类
（一）地址数据线 （二）地址状态线 （三）控制总线（1）-（17） （四) 单CPU模式管脚说明
(五) 多CPU模式引脚说明 三、8088管脚功能 §5.3 8086/8088支持的芯片及最大/最小系统 §5.4 CPU时序
一、微概机述原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序 •8086、8088为40条引脚， DIP封装 •典型工作模式：
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
第1章
第2章
课 第3章
程
第4章 第5章
教 第6章
学
第7章 第8章
单 第9章
第10章
元 第11章
第12章
微机原理第五章 存储器
（00000H~007FFH）
A11
CPU
A19
…
A0~A10
6116 CS
2）部分译码法 系统总线中的地址总线除片内地址外，部分高位地址（不是
全部高位地址）接到片外译码电路中参加译码，形成片选信号。 因此对应于存储芯片中的单元可有多个地址 。
（二）内存与CPU连接时的速度匹配
对CPU来说，读/写存储器的操作都有固定的时序（对8086 来说需要4个时钟周期），由此也就决定了对内存的存取速 度要求。
（三）内存容量的配置、地址分配 1. 内存容量配置
• CPU寻址能力（地址总线的条数） 软件的大小（对于通用计算机，这项不作为主要因素）
2. 区域的分配 RAM ROM 3. 数据组织 （按字节组织） 16位数据，低位字节在前，高位字节在后，存储器奇偶分体 （四）存储器芯片选择 根据微机系统对主存储器的容量和速度以及所存放程序的不同等 方面的要求来确定存储器芯片。它包括芯片型号和容量的选择。
24V
S
SiO2 G
D
字线
Vcc 位 线 输 出
P+ + + P+ N衬底
浮栅MOS
位
D
线
浮栅管
S
特点： 1）只读， 失电后信息不丢失 2）紫外线光照后，可擦除信息， 3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序） 典型芯片（27XX） 2716（2K×8位），2764（8K ×8位）……
D0 D8
CE
址
线
存储体
启动
控制逻辑 控制线
读 写
数 据 CPU
电寄
路存
器数
第五章微机原理课后习题参考答案
习题五一. 思考题⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。
答：按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。
RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。
一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM 芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。
RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU或外部设备交换信息。
而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。
断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。
ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。
根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。
双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。
⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。
答：存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。
存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。
每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。
地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。
通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。
地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。
微机原理第5版周荷琴
采样脉冲S(t)是周期Δ、宽度t0的矩形脉冲序列。 采样脉冲出现时, S接通t0秒, 其余时间断开。 结果, 输出宽度t0、周期Δ的脉冲序列x(nΔ), 序列幅
度被x(t)所调制, 这个过程就是采样。
x(nΔ)序列即为采样所得的离散模拟量。
➢量化单位q：每个 分层包含的电压 范围;
➢q越小, 采样精度 越高。
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10.1 概述
第10章 A/D和D/A
数字量编码：数字量可用若干种代码来编码。 图中为3位二进制编码，即用000~111表示数字 量0~7。
采样率fS：采样间隔t的倒数，t越小，fS越高， 即每秒采集的点数越多，数字信号越接近于原 信号。
N=d12-1+d22-2+…+dn2-n ➢ 系数di=0或1，是二进制小数中第i位上的数码。 ➢ 2-n是小数各位上的加权。第1位加权最大为1/2（最高
有效位MSB）；最右边第n位加权最小为1/2n（最小 有效位LSB），等于量化单位q。
➢ 自然二进制编码的小数点不表示出来。
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10.1 概述
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10.1 概述
2. 编码
第10章 A/D和D/A
数字量编码：经采样和量化后，模拟量数 字量，数字量要用代码表示。
编码的形式：如，二进制码、BCD码、ASCII 码等。
常用编码形式：自然二进制编码，双极性二 进制编码。
选定编码方式：特定器件中编码方式是固定 的，有些器件可通过外部连线来选择几种编 码方式。
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10.1 概述
自然二进制码
第10章 A/D和D/A
量化过程将参考电压VR设定的满量程（FSR）电压 值分成2n等分，然后看采样值落在哪个分层内，便量 化成相应的数字量。因此输入模拟量与满量程的比值 是小于1的小数。用二进制小数形式表示数字量，即 自然二进制码。
微机原理习题5及答案解析
微机原理习题5及答案解析7.4 中断标志IF的作⽤是什么?解：IF中断标志位，IF=1表⽰允许CPU响应可屏蔽中断。
7.5 什么是中断向量? 中断向量表?解：中断向量是中断服务程序的⼈⼝地址，包括段地址和偏移地址两部分。
中断向量表是将各个中断服务程序的⼊⼝地址有次序地存放在内存⼀⽚连续区域中，所形成的地址表被称为中断向量表，也称为中断服务程序的⼊⼝地址表。
7.6 中断类型码为50H，则其对应的中断向量存放在哪⼏个存储单元？解：存放在0000段，偏移地址分别为 140H、141H、142H、143H四个单元内。
7.7 设78H号中断的中断向量为1000:2340H，写出该中断向量在内存中的具体存放情况。
解：0000：8.1 什么是I/O端⼝？8086CPU最多可以访问多少个I/O端⼝？访问时⽤什么指令？解：I/O接⼝是位于系统与外设间、⽤来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，I/O接⼝中可以由CPU进⾏读或写的寄存器被称为I/O端⼝。
64K个8位端⼝，或者32K个16位端⼝。
输⼊输出指令。
8.6 通常I/O接⼝内有哪三类寄存器？它们各⾃的作⽤是什么？解：⽤于存取数据的寄存器，存取命令信息的寄存器以及存取外设所处状态的寄存器，习惯上把这些寄存器称为端⼝： 1、数据端⼝；2、命令端⼝；3、状态端⼝。
1数据端⼝：⽤于传送数据信息。
⼀种情况是CPU通过数据总线，将待传送给外设的数据先传送到数据端⼝的锁存器，然后由I/O设备通过与接⼝电路相连接的数据线取得该数据；另⼀种情况是I/O设备⾸先将输⼊数据锁存于数据端⼝，然后，CPU通过数据端⼝将该数据读⼊CPU中。
2命令端⼝：⽤于传送对I/O设备的命令信息。
CPU将命令信息通过数据总线写⼊I/O接⼝电路的命令寄存器中，然后传送到I/O设备，以便控制外设的操作。
3状态端⼝：⽤于传送外设所处的状态信息。
状态端⼝是输⼊端⼝，CPU通过读取状态端⼝的数据，以此了解外设当前所处的⼯作状态。
微机原理5_8086指令系统08
• 指令中的操作数：
– 可以是一个具体的数值 – 可以是存放数据的寄存器 – 或指明数据在主存位置的存储器地址
6
双操作数指令
MOV dst, src ; (dst) (src) ↑ ↑ ↑ 助记符 目的 源操作数 操作数 例: MOV AH,BL MOV AX,1234H
ADD dst, src ; (dst) (dst)+(src) ↑ ↑ ↑ 助记符 目的 源操作数 操作数 例: ADD AL,36H ADD BX,CX 大多数运算型指令都是双操作数指令，对这种指令， 有的机器（大中型）使用“三地址”指令：除给出参加 运算的两个操作数外，还要指出运算结果的存放地址 7
18
寄存器寻址
19
特 点
（1） 操作数就在寄存器中，不需要访问存
储器来取得操作数（指令执行时，操作就在 CPU的内部进行），因而执行速度快。
（2）寄存器号比内存地址短 * 在编程中，如有可能，尽量使用这种寻址 方式的指令。 * 寄存器寻址方式既可用于源操作数，也可 用于目的操作数，还可以两者都用于寄存器寻 址方式（如 MOV BX , AX )
物理地址 = 16d (DS) +
BP (SS)
(SI)
(DI)
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物理地址 = 16d (SS) + (BP)
例：
MOV AX, [BX] MOV ES:[BX] , AX MOV DX, [BP] • MOV AX , [BX] ;
设 ( DS) = 2000H ,(BX) = 1000H PA ＝20000H ＋ 1000H =21000H 指令的执行结果为： (AX) = 50A0H *指令中也可以通过“段跨越前缀”取 得其他段中的数据， 例如： MOV AX,ES: [BX] PA = 16d (DS) + (BX) PA = 16d (ES) + (BX) PA = 16d (SS) + (BP)
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第九章键盘和LED显示器
9.1利用行扫描法来识别闭合键的工作原理是什么？为什么在识别一个键前，
先快速检查键盘中是否有键按下？快速识别有无闭合键的方法是什么？
答：1.从第0行开始扫描，看是否是该行的键闭合，直至最后一行扫描结束。
(每扫一行输入列值，检查此行是否有键闭合，若有键闭合则转
去识别该键；若无键闭合，则扫描下一行……)
2.为了提高程序运行的速度，在无键按下时无需进行行扫描。
3.先使所有各行同时为低电位，再检查是否有列线也处于低电位。
若
有某列线处于低电位，则说明必有键按下，否则无键按下。
9.2叙述行反转法的基本工作原理，画出行反转法的程序流程。
答：1.行反转法的基本工作原理：将行线接一个并行口，使其工作于输出方式；将列线接一个并行口，使其工作于输入方式；程序使CPU通
过输出口往各行线上全送低电平，然后读入列线的值。
若此时有某个
键被按下，则必定会使某列线值为0。
然后程序将两个并行端口的输
入/输出方式调换，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行口输出，
再读取行线的输入值，在闭合键所在的行线上的值必定为0。
这样当
一个键被按下时，必定可以读得唯一的行值和列值。
2.程序流程如右：
9.3连锁法和巡回发识别重建的基本思想是什么?
答：①连锁法识别重建的基本思想是：在所有键释放后，只承认此后闭合的第一个键，对此键闭合时按下的其他键均不作识别，直到所有键释
放以后，才读入下一个键。
②巡回法识别重建的基本思想是：等前面所识别的键被释放以后，就
可以对其他闭合键作识别。
9.4用连锁法识别重键时，对《微型计算机技术及应用》一书的图9.8中的三
种重键情况分别如何处理？看懂图8.9的流程，并说明按标准的连锁法，此流程应如何修改？
答：1.图9.8(a)，只读入A键；图9.8(b)，标准连锁法也只读入A键；图
9.8(c)则无效，两键都不读入。
2.标准连锁法的流程可按书362页图9.9来修改，即将等待释放的一部
分改为等待所有键释放即可。
方法是：在读进列值前加一个“使所有
行为低电平”既可以了。
9.5巡回法是如何识别三种重键情况的？分析图9.10的流程图，并编写一个8
行×8列的巡回法识别重键程序，端口地址用标号表示。
答：1.图9.8(a)，只识别A键；图9.8(b)，A、B键同行则识别A键而舍弃B键，不同行则两键均识别；图9.8(c)若B键处于较小行号上则只读
入B键，若B键处于较大行号上则两键均读入。
2.START: MOV AL，00H
MOV DX，RPORT ;取行端口号
OUT DX，AL ;使所有各行为低电平
MOV DX，LPORT ;取列端口号
IN AL，DX ;读入列值
CMP AL，0FFH ;判断是否有键闭合
JZ QUIT ;无键闭合，则退出
CALL DELAY ;有键闭合，则延时消抖
MOV AL，0FEH ;使第0行为低电平
MOV CX，08H ;总行数送CX
KEY: MOV DX，RPORT
OUT DX，AL ;使所选的一行为低电平
PUSH AX ;保存行值
MOV DX，LPORT
IN AL，DX ;读入列值
CMP AL，0FFH ;所选行上有闭合键吗?
JNZ YE ;有键闭合，则转译码程序
POP AX ;无键闭合，恢复行值
SHL AL，1 ;选择扫描下一行
LOOP KEY
JMP QUIT ;扫描结束则退出
YE: ┆;键译码程序
PUSH AX ;AX中为键值
KEY1: MOV DX，LPORT ;读入列值
IN AL，DX
CMP AL，0FFH ;测试键是否已释放
JNZ KEY1 ;如未释放则等待
CALL DELAY ;已释放则再去抖动
POP AX ;AX中为键值
┆;键命令处理
QUIT: RET ;返回
9.6在LED显示系统中，采用硬件方法译码和采用软件方法译码各有什么优缺
点？
答：使用方便，不占用CPU过多的时间是硬件译码方法的优点，其缺点是使用局限性大（如有的硬件只能对BCD码进行译码等），成型电路改造麻烦。
软件译码正好相反。
9.7画一个实现4位显示的扫描和驱动电路，LED为共阴极器件。
然后画出
LED显示程序流程图。
答：1.实现4位显示的扫描和驱动电路见下图。
2.LED显示程序流程图也见下页图。
9.8设计计时器软件时，可以采用哪几种方案？哪一种方案最好？为什么在中
断处理程序中包含的模块越少越容易调试？
答：1.①显示程序和初始化程序等放在主程序中，键盘处理程序和计时程序放在中断处理程序中。
②显示程序、键盘处理程序和初始化程序等都放在主程序中，计时
程序放在中断处理程序中。
③键盘处理程序等作为主程序，显示和计时程序作为中断处理程序
2.第③种方案最好。
因其软件设计较为简单，显示实现较方便。
3.模块越少，程序越简单，调试自然越容易。
第十章CRT技术
10.1显示器控制系统中，字符发生器、显示存储器分别起什么作用？字符发生
器是怎样选中某个单元的？
答：1.字符发生器的作用是存放并提供每个ASCII码的显示字型码。
显示存储器的作用是存放由CPU送来的显示字符的ASCII码和属性码或
图形点阵，并能由CRT控制器和CPU读取。
2.字符发生器的单元选址由该字符的ASCII码和字符行的扫描线序号
来选中的。
10.2将一个字符显示到屏幕上，要进行什么操作？
答：①访问显存，找到该字符的ASCII码。
②顺序多次访问字符发生器，逐次读取该字符对应每条水平扫描线上
的点阵码。
③将并行格式的点阵码送到视频移位寄存器。
④移位寄存器用串行方式将视频串行数据流送到显示器。
10.3在IBM PC/XT系统中，彩色显示器的显示存储器空间在什么地方？黑白显
示器的显示存储器空间呢？分别写出这两个显示存储区的首尾地址和空间长度。
答：1.彩显在B8000H~BBFFFH单元；
2.黑白在B0000H~B0FFFH单元；
3.彩色图形方式为：B8000H~B9F3FH、BA000H~BBF3FH共16000字
节(16KB)。
黑白为：B0000H~B0F3FH共4000字节(4KB)。