微型计算机原理(第六版)(章 (8)
微型计算机原理及接口技术第8章8253
计数器/定时器的内部结构
8253内部包含三个完全一样的计数器/定时器通道， 每个通道的工作是完全独立的
每个通道包含：
① 一个8位控制字寄存器：由编程设定该通道的工作方式、读 写格式和数制
② 一个16位计数初值寄存器：由程序设定初始计数值，可分 成高8位和低8位两个部分，可作8位寄存器使用
③ 一个计数器执行部件（实际的计数器）：实际上是一个16 位减法计数器，它的起始值是初始寄存器的值，由程序设 定。可分成高8位和低8位两个部分
优点：电路结构简单，价格便宜，通过 改变电阻或电容值，可以在一定的定时 范围内改变定时时间
缺点：电路在硬件已连接好的情况下， 定时时间和范围就不能由程序来控制和 改变，而且定时精度也不高
555定时器外部引脚和内部结构
可编程硬件定时
定时原理：利用可编程定时器/计数器芯 片附加硬件电路实现定时
输出信号的波形由工作方式决定，同时还要受 到GATE引脚上的门控信号控制，它决定是否 允许计数
计数器/定时器的定时功能
当加到CLK引脚上的脉冲为精确的时钟脉 冲，可实现定时的功能。
定时时间决定于计数脉冲的频率和计数 器的初值。
定时时间＝时钟脉冲周期×预置的计数初值
计数器/定时器的计数功能
方式1：可编程单稳态输出方式
写入控制字后OUT初始状态：高电平 门控信号GATE的作用：①高电平或低电平均不起作用；
②只有在GATE发生由低到高的正跳变，输出OUT由高
到低跳变，并开始计数；③在计数过程中，若GATE产 生负跳变，不影响计数；④在计数器回0之前，GATE 又产生由低到高的正跳变，8253又将初始值装入，重 新开始计数，使生成脉冲加宽。 计数过程中OUT状态：保持低电平 计数结束OUT状态：发生由低到高的正跳变。 计数器回0后，是否重新计数：否 应用：用于定时
微型计算机原理与接口周荷琴第六版课后答案
微型计算机原理与接口周荷琴第六版课后答案第一章简介1.计算机是什么？它有哪些基本组成部分？计算机是一种能够完成自动计算和处理各种数据和信息的机器。
它的基本组成部分包括中央处理器（CPU）、内存和输入输出设备。
2.什么是微型计算机？微型计算机是一种小型的计算机，通常用于个人和小型企业的办公和娱乐等用途。
它体积小、价格低廉，但功能强大。
3.什么是计算机接口？计算机接口是指计算机与外部设备之间的连接方式和通信协议。
它允许计算机与外部设备进行数据的输入和输出。
第二章计算机的数制与编码4.什么是数制？数制是一种表示数值的方式，它是一种进位制。
常见的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。
5.什么是位和字节？位是计算机中最小的数据单位，它只能表示0或1。
字节是计算机中常用的数据单位，它包含8个位。
6.什么是ASCII码？ASCII码是一种字符编码标准，它用于表示英文字母、数字、标点符号和控制字符等。
每个字符都对应一个唯一的ASCII码。
第三章计算机中的信息表示与运算7.什么是补码？补码是一种用于表示有符号整数的方式。
正数的补码和原码相同，负数的补码是其原码取反再加1。
补码具有唯一性。
8.什么是浮点数？浮点数是一种用于表示带有小数的实数。
它由符号位、阶码和尾数三部分组成，使用科学计数法表示。
9.什么是逻辑运算？逻辑运算是一种对逻辑值进行操作的运算。
常见的逻辑运算符包括与、或、非和异或等。
第四章计算机中的程序运行原理10.什么是指令？指令是计算机中最基本的操作单位，用于执行各种计算和处理。
指令由操作码和操作数组成。
11.什么是程序？程序是一系列指令的集合，它描述了计算机要完成的任务和操作流程。
12.什么是存储器层次结构？存储器层次结构是指计算机中不同层次的存储器按照速度和容量的大小排列组成的结构。
它包括寄存器、高速缓存、内存和硬盘等。
第五章输入输出系统13.什么是输入输出设备？输入输出设备是计算机与外部世界之间的接口，用于实现数据的输入和输出。
微机原理及接口第八章习题解答
“微机系统原理与接口技术”第八章习题解答（部分）1. 什么叫总线和总线操作？为什么各种微型计算机系统中普遍采用总线结构？答：总线是模块与模块之间传送信息的一组公用信号线；而模块间信息传送时与总线有关的操作统称为总线操作；模块间完成一次完整信息交换的时间称为一个总线操作周期。
总线标准的建立使得各种符合标准的模块可以很方便地挂在总线上，使系统扩展和升级变得高效、简单、易行。
因此微型计算机系统中普遍采用总线结构。
2．微机总线有哪些种类？其数据传输的主要过程是什么？答：微机中目前普遍采用的总线标准包括系统内总线标准和系统外总线标准两类：系统内总线标准一般指微机主板插槽（系统扩展板）遵循的各种标准，如PC/XT总线标准、ISA 总线标准（PC/AT总线标准）、VL总线标准（VESA具备总线标准）、PCI局部总线标准等；系统外总线标准指系统互连时遵循的各种标准，多表现为微机对外的标准接口插头，有时也称为接口标准，如EIA RS-232异步串行接口标准、USB通用串行接口标准、IEEE-488通用并行接口标准等。
一个总线操作周期一般分为四个阶段，即：总线请求及仲裁阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。
在含有多个主控制器的微机系统中，这四个阶段都是必不可少的；而在仅含一个主控制器的单处理器系统中，则只需要寻址和传数两个阶段。
3．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为系统外总线（通信总线）；用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线（板级总线）；CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为片内总线。
4．一次总线的信息传送过程大致可以分为4个阶段，依次为总线请求及仲裁阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。
8．同步总线有哪些优点和缺点？主要用在什么场合？答：同步并行总线时序是指总线上所有信号均以同步时钟为基准，所有接在总线上的设备的信息传输也严格与同步时钟同步。
同步并行总线的优点是简单、易实现；缺点是无法兼容总线上各种不同响应速度的设备，因为同步时钟的速度必须以最慢的响应设备为准，这样总线上的高速设备将无法发挥其高速性能。
微型计算机原理
内容提要本书是教育部高职高专规划教材。
全书共10章，主要内容包括：计算机系统概述，计算机中数据的表示，运算方法与运算器，控制器，Intel80X86微处理器，存储系统，80X86的寻址方式与指令系统，输入输出系统及接口，中断系统及DMA系统，串、并行通信及接口电路，各章后均附有习题。
[1]根据高职高专教育特点，本书将“计算机组成原理”的主要内容和“微型计算机原理”的内容有机结合、统筹安排，形成独具特色的一本教材，内容充实、结构严谨、深入浅出、通俗易懂。
目录第1章计算机系统概论1.1计算机的发展1.1.1电子数字计算机的发展1.1.2微型计算机的发展1.2计算机的分类及应用1.2.1计算机的分类1.2.2微型机的分类1.2.3计算机的应用1.3计算机的基本构成1.3.1计算机的基本硬件结构1.3.2计算机软件系统1.3.3计算机系统的层次结构1.4微型计算机的基本构成1.4.1微型计算机系统组成1.4.2微型计算机的典型结构1.4.3微型机的典型配置1.4.4微型机的特点1.5微型计算机的工作过程1.5.1存储器的组织及工作过程1.5.2微型机的工作过程1.6计算机的性能指标习题第2章计算机中数据的表示2.1计数制及其相互转换2.1.1计数制2.1.2计算机中常用的进位计数制2.1.3不同进制数之间的转换2.1.4二进制数的运算规则2.2计算机中数值数据的表示2.2.1机器数和真值2.2.2无符号数的表示方法2.2.3数的定点表示方法2.2.4数的浮点表示方法2.2.5二一十进制数字编码（BCD码）2.3计算机中带符号数的表示2.3.1原码2.3.2反码2.3.3补码2.3.4变形补码2.4计算机非数值数据的编码2.4.1字符的编码2.4.2汉字的编码2.5数据校验码2.5.1奇偶校验码2.512交叉校验2.513循环冗余校验码（CRC码）习题第3章运算方法与运算器3.1算术逻辑运算的基本电路3.1.1加法单元3.1.2加法器3.2定点加减运算的实现3.3定点乘法运算的实现3.3.1原码一位乘运算的实现3.3.2补码一位乘运算的实现3.4定点除法运算的实现3.4.1原码一位除恢复余数法3.4.2原码一位除不恢复余数法3.5浮点运算3.5.1浮点加减运算3.5.2浮点乘除运算3.6定点运算器3.6.1运算器的基本结构3.6.2运算器的组成习题第4章控制器4.1控制器的功能和基本组成4.1.1控制器的功能第5章Intel80X86微处理器第6章存储系统第7章80X86的寻址方式和指令系统第8章输入输出系统及接口第9章中断系统及DMA系统第10章串、并行通信及接口电路。
《微型计算机原理》课件
微型计算机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一块或几块芯片 上，具有体积小、重量轻、低功耗等特点。由于其体积小巧，微型计算机通常用 于对空间和能源有限制的环境，如航空航天、工业控制、智能家居等。
微型计算机的发展历程
总结词
微型计算机的发展经历了从原型机到个人电脑、再到便携式电脑和智能手机等不同阶段 。
网络化与智能化
总结词
网络化与智能化是微型计算机发展的未来趋势，它将 计算机技术与网络通信、人工智能等技术相结合，拓 展了微型计算机的应用领域。
详细描述
随着网络通信和人工智能技术的不断发展，微型计算机 正朝着网络化与智能化的方向发展。通过网络通信技术 ，微型计算机可以实现远程控制和数据传输，拓展了其 应用领域。同时，与人工智能技术的结合，使得微型计 算机能够具备更强大的数据处理和分析能力，为各种智 能化应用提供了可能。未来，网络化与智能化将成为微 型计算机发展的重要趋势，推动着微型计算机技术的不 断创新和应用领域的拓展。
存储器
01
存储器是微型计算机中用于存 储数据和程序的部件。
02
存储器分为内存储器和外存储 器两类，内存储器包括RAM和 ROM，外存储器包括硬盘、U 盘、光盘等。
03
存储器的容量和速度也是微型 计算机的重要性能指标，直接 影响着计算机的运行速度和存 储能力。
输入输出设备
01
输入输出设备是微型计算机中用于输入和输出数据 的部件。
谢谢
THANKS
主频与外频
主频
指计算机的时钟频率，即CPU的工作频率。主频越高，计算 机的运算速度越快。
外频
指计算机主板的总线频率。外频越高，计算机的数据传输速 率越快。
内存容量与速度
微型计算机原理
微型计算机原理引言：微型计算机是指集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、输入输出设备（如键盘、显示器等）和总线等功能于一体的计算机系统，它具有体积小、功耗低、价格低廉等特点，广泛应用于家庭、办公和工业等领域。
本文将从微型计算机的组成、工作原理以及应用等方面，进行详细阐述。
一、微型计算机的组成1.中央处理器（CPU）：是微型计算机的核心部件，由运算器和控制器组成，负责执行指令并完成数据处理工作。
2.存储器（RAM和ROM）：RAM（随机存储器）用于存储程序和数据，是临时存储器，断电后数据会丢失；ROM（只读存储器）用于存储一些固化的程序和数据，不会丢失。
存储器的大小决定了微型计算机的性能。
3.输入输出设备（I/O）：包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于与外部设备进行数据交互。
4.总线（Bus）：用于连接CPU、存储器和输入输出设备，传输数据和控制信号。
常见的总线有地址总线、数据总线和控制总线。
二、微型计算机的工作原理1.指令的执行：微型计算机通过从存储器中读取指令，并根据指令中的操作码和操作数，执行相应的操作。
指令的执行流程包括取指令、译码、执行和结束四个阶段。
取指令：CPU从存储器的起始地址读取指令。
译码：CPU解析指令中的操作码和操作数，确定执行的操作。
执行：根据指令的操作类型，执行相应的运算和数据处理。
结束：指令执行完毕后，将结果存储到指定的位置，同时更新程序计数器（PC），准备执行下一条指令。
2.数据的处理：微型计算机通过运算器（ALU）对数据进行运算和处理。
运算器包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器（Register）。
ALU用于执行算术和逻辑运算，寄存器用于存储运算结果。
三、微型计算机的应用1.家庭和个人领域：微型计算机作为家庭娱乐和办公工具被广泛使用，如电脑、平板电脑、智能手机等。
它们可以用来上网冲浪、办公、娱乐等。
2.工业控制领域：微型计算机在工业自动化和控制系统中得到了广泛应用，如机器人、数控设备等。
微型计算机原理(第六版)(章 (1)
1.1 计算机和微处理器发展概述 1.2 常用数制与编码表示方法 1.3 微型计算机中的数据的表示方法 1.4 计算机的基本结构及其整机工作原理 习题与思考题
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第1章 微型计算机基础知识 1.1 计算机和微处理器发展概述
微处理器(Microprocessor Unit，MPU)或微处理机是微计算 机中的中央处理单元(Central Processing Unit)， 简称CPU。 它是将计算机的控制逻辑和运算单元集成在一个芯片上实现的。 通常，微处理器中不包含内存储器及输入/输出接口电路。内存 储器是独立于CPU之外的芯片或芯片组；输入/输出接口电路也常 独立地做在一个芯片上。由于输入/输出设备的多样性，使得接 口电路各有特色。有时，为了满足特殊外部设备的要求，用户还 必须自己设计专用的接口电路。
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第1章 微型计算机基础知识 1.1.1 机械计算器时代
英文computer主要指的是电子计算机，而在电子计算机发明 之前，用于计算的机器就已经存在，但是不叫计算机(computer)， 而是叫计算器(calculator)。
1642年，数学家Blaise Pascal发明了一种机械式的计算器， 被认为是所有机械式计算器的基础。1971年瑞士人沃斯(Niklaus Wirth)把自己发明的高级语言命名为Pascal，以表达对前辈的敬 意。
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第1章 微型计算机基础知识 微型计算机由微处理器、内存储器、输入/输出设备及其接 口电路组成。若将微处理器、内存储器及输入/输出接口电路集 成在一个芯片上，则称其为单片微型计算机。微型计算机再加上 软件便构成一个微型计算机系统。 微处理器内大多数操作中的数据位数(如8位、16位、32位等) 是它的重要特征，根据这个位数分别称这些微处理器为8位CPU、 16位CPU、32位CPU等。同时，也将相应的微型计算机称为8位机、 16位机、32位机。
计算机微型工作原理
计算机微型工作原理
微型计算机工作原理是由中央处理器（CPU）、内存、硬盘和输入输出设备等组成的。
当计算机启动时，CPU首先从内存
中读取操作系统，并将其加载到内存中。
操作系统负责管理计算机的资源和控制计算机的运作。
当用户在键盘上输入指令时，CPU会将输入的数据从输入设
备中读取出来，并将其送到内存中进行处理。
内存中存储了大量的指令和数据，CPU会根据指令集从内存中读取需要执行
的指令，并对数据进行相应的处理。
CPU通过总线与内存、硬盘和其他设备进行数据传输和控制。
总线是系统中不同部件之间交换数据和信号的通信线路。
CPU 在执行指令时，会从内存中读取数据，并将计算结果存储回内存。
硬盘是计算机的主要存储设备，用于长期存储数据和程序。
CPU需要从硬盘中读取程序和数据，并将计算结果写回硬盘。
输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
用户通过输入设备将指令和数据输入计算机，CPU将数据读取出来并
进行处理，处理完成后，将结果通过输出设备显示给用户或打印出来。
在计算过程中，CPU会根据操作系统的调度算法来分配各个
进程的执行时间，以实现多任务处理。
CPU通过时钟来控制
指令和数据的执行顺序和速度。
总之，微型计算机工作的基本原理是CPU负责执行指令和处
理数据，内存用于存储程序和数据，硬盘存储长期数据和程序，输入输出设备用于用户与计算机之间的信息交流。
这些组件通过总线相互连接，实现计算机的正常工作。
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第8章 中断和异常 外部中断是由外部设备通过CPU的中断请求线(如INTR)向CPU 提出的。在一定条件下，CPU响应中断请求后，暂停原程序的执 行，转至为外设服务的中断处理程序。中断处理程序可以按照所 要完成的任务编写成与过程类似的程序段；在程序段最后执行一 条中断返回指令，退回主程序，继续按原顺序执行，如图8.1所 示。在中断的整个处理过程中，外部事件的中断请求及CPU的中 断响应(接受中断)与正在执行的指令没有关系。中断请求可能在 一个程序执行期间的任何时刻发生，且与处理器操作异步。
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第8章 中断和异常 8.2 中 断
中断由异步的外部事件引起。外部设备根据其自身需要，使 用微处理器芯片上特定的引脚，把实时中断请求信号传送给微处 理器。80386、80486支持两种类型的中断：可屏蔽中断及不可屏 蔽中断(或称非屏蔽中断)，并有相应的两个中断请求引脚信号— —INTR及NMI。
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第8章 中断和异常 处理器对中断和异常的处理通常在两条指令之间进行。尤其 需要说明的是：当执行一条带重复前缀的串操作指令时，为保证 处理器对中断的及时响应，处理器被设计成在每次重复操作后都 允许响应中断，而不丢失已完成各步的结果。例如，一条带重复 前缀的查找指令，需要在300个字节中查找一个字符，在查找到 250个字节时，仍未找到给定字符，此时发生了一个异常，具体 处理过程为：第250步是该指令成功执行的最后一个执行步，因 而，产生异常时，处理器将保存第250执行步的指针及计数值； 当异常原因排除之后，便可恢复该指令的执行，完成最后50个字 节的查找操作。
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第8章 中断和异常 使用中断技术尤其是外部中断是提高计算机工作效率的一种 手段，能较好地发挥处理器的能力。通常处理器的运算速度相当 高，而外部设备的运行速度却较低。因此，快速的CPU与慢速的 外部设备在传送数据的速率上存在着矛盾。为了提高输入/输出 数据的吞吐率，加快运行速度，现代微型机均配有中断处理功能。 这样，仅当外部设备完成一个输入/输出操作后才向CPU请求中断。 CPU在中断处理程序中完成外设请求的操作后，便返回原程序继 续执行下去。
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第8章 中断和异常
图8.1 中断引起程序转移示意图 8
第8章 中断和异常 除此之外，中断技术还用来进行应急事件的处理，如电源掉 电、硬件故障、传输错、存储错、运算错以及操作面板控制等， 均需采用中断技术。 因此，计算机中断处理功能的强弱，是反映其性能好坏的一 个主要指标。 相对中断(外部中断)而言，异常是在指令执行期间检测到的 不正常的或非法的状态，使指令不能成功执行。它与所执行指令 有直接的联系，例如，指令执行期间检测到段异常或页异常时， 指令便不能执行下去。异常的发生源于微处理器内部，且总是与 微处理器操作同步。因而，一些文献将软件中断指令INT n及 INTO等也归类于异常。
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第8章 中断和异常 微处理器对中断源的检测主要是通过三种中断技术，即单线 中断、多级中断和矢量中断来实现的。现代微处理器大多采用矢 量(亦称向量)中断技术，即由每个中断源(经接口)向CPU提供中 断源的设备标志码，将程序转向相应中断源设备的中断处理程序。 采用矢量中断技术，每种中断或异常都有它自己的中断矢量， 用8位二进制数表示。矢量号(或称中断类型号)用来从中断描述 符表(保护虚地址方式时)或中断矢量表(实地址模式时)中选择给 定中断的处理程序首地址。80386及80486已将矢量号0～31分配 给异常；中断及软中断指令的矢量号可在0～255范围内选择，但 为避免与异常矢量号冲突，最好在32～255的范围内选择。
在8086/8088处理器时代，中断主要包括外部中断和内部中 断两种。在386/486等32位处理器时代，内部中断的数量和功能 被扩充，习惯上，称内部中断为异常，而中断则主要指外部中断。
2
第8章 中断和异常 在微处理器与微计算机系统中引入中断这一概念，其目的最 初是将中断作为微处理器与外部设备并行工作的一种方式。当计 算机与输入/输出设备进行数据传输时，如果通信过程以相对较 低的速度接收或发送数据，这时比较适合采用中断方式。 中断的定义实质上是指一种处理过程。当计算机在执行正常 程序的过程中，如果出现某些异常事件或某种外部请求时，处理 器就暂停执行当前的程序，而转去执行对异常事件或某种外部请 求的处理操作；当处理完毕后，CPU再返回到被暂停执行的程序， 继续执行，这个过程被称为程序中断，简称中断。
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第8章 中断和异常 需要注意的问题是：上面的定义用来解释内部中断和外部中 断时是可以的，但是对于软件中断(即前面章节介绍过的DOS和 BIOS中断)则不能套用这些概念。软件中断是应用程序提出的中 断，每一个软件中断都对应一个标准的功能，如：在屏幕上显示 一个字符串，或者从键盘接受一个字符，等等。本章所介绍的中 断，如果没有特别说明，不包括软件中断。
第8章
中断和异常 第8章
中断和异常
8.1 概述 8.2 中断 8.3 异常 8.4 中断和异常的暂时屏蔽 8.5 中断及异常的优先级 8.6 实地址方式下的中断 8.7 虚地址保护方式下的中断和异常 8.8 中断优先级管理器8259A-PIC 习题与思考题
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第8章 中断和异常 8.1 概 述
中断和异常是处理器处理突发事件时所采取的两种不同的处 理方法，具体来说，中断指的是处理器暂停当前的程序，转定 会暂停当前的程序。
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第8章 中断和异常 与此同时，外部设备接收到CPU在中断处理程序中发出的工 作命令后，便依自己的控制规律执行相应的输入输出操作。任务 完成后再次向CPU发出中断请求……所以采用中断技术后，CPU在 大部分时间内与外部设备并行工作，工作效率大大提高。正因为 如此，中断处理功能在输入输出技术中得到非常广泛的应用。如 键盘的字符输入操作，打印机的字符输出操作及模拟量信号的 A/D转换等，都要用到中断。
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第8章 中断和异常 8.2.1 可屏蔽中断