微机接口总复习2011

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1、微机接口技术 复习纲要 西安交通大学 计算机科学与技术系 微机课程组 2011年6月10日 1 CH1：微型计算机概论（5） l需要标记的基本概念 微处理器、微型计算机、微型计算机系统 单片机（微控制器） 微型计算机结构、主机板结构 IBM PC、IBM PC/XT、IBM PC/AT 三总线（AB、DB、CB） l了解微处理器的发展历程 第一台微处理器：4004 第一台计算机：ENIAC 8086-8088-80386-奔腾-双核-多核 2 CH1：术语解释 l(1)微处理器 解:指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处 理器. l(2)微型计算机 解:指以微处理器为基础,配以内存储器以及输

2、入输 出接口电路和相应的辅助电路构成的裸机. l(3)微型计算机系统 解:指由微处理器配以相应的外围设备及其它专用 电路,电源,面板,机架以及足够的软件而构成的系 统. l(4)单片机 解:把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在 一块芯片之中的计算机. 3 CH2：微处理器（15）-1/8 l标记8086、8088的内部结构 EU + BIU 字长、寻址空间（16/8，1MB） 引脚分类（AB、DB、CB） 指令队列（6字节/4字节）（管理方法不同） l熟悉8086、8088的引脚功能 地址复用（AD015/AD07)(A1619/S36)的目的 地址数据分离方法 （锁存器，373或8282

3、） 模式选择（不同模式，某些引脚功能不同） 4 CH2：微处理器 2/8 l l 掌握掌握80868086、80888088的编程结构的编程结构 通用寄存器（通用寄存器（8 8个个1616位、位、8 8个个8 8位）位） 段寄存器（段寄存器（4 4个个1616位）位） 专用寄存器（专用寄存器（2 2个个1616位）位） l l 熟悉熟悉80868086、80888088的基本时序的基本时序 指令周期、总线周期和时钟周期指令周期、总线周期和时钟周期 总线周期（总线周期（4T + 4T + nTwnTw) ) (T=210ns, When OSC=4.77MHz)(T=210ns, When OS

4、C=4.77MHz) 存储器、存储器、I/OI/O独立时序（独立时序（M/IO)M/IO) l8086系统中的存储器结构 分为偶体、奇体；（分为偶体、奇体；（/BHE/BHE、A0A0） 如何读存储器中的字节和字如何读存储器中的字节和字（奇地址（奇地址/ /偶地址的区别）偶地址的区别） 存储空间与存储空间与I/OI/O空间独立编址，空间独立编址，但大小不同但大小不同 l l 80868086中断响应周期中断响应周期 IP FLAG S 5 ISA总线的形成 l标记ISA总线的结构及其形成方法 I S A 总 线 6 CH2：微处理器-3/8 l l 了解了解8038680386的内部结构的内部

5、结构 CRCR寄存器的特殊作用（寄存器的特殊作用（CR0CR3CR0CR3） 包括包括6 6个模块（个模块（执行单元，分段单元，分页单元，总线单元执行单元，分段单元，分页单元，总线单元 ，指令预取单元和译码单元，指令预取单元和译码单元） 工作模式及转换方法工作模式及转换方法( (实模式，虚拟模式和虚拟实模式，虚拟模式和虚拟80868086模式模式) ) l l 熟练掌握保护模式下的存储器管理机制熟练掌握保护模式下的存储器管理机制 虚拟地址到线形地址的变换虚拟地址到线形地址的变换 描述符、描述符表、描述符寄存器描述符、描述符表、描述符寄存器 线形地址到物理地址的变换线形地址到物理地址的变换 38

6、6386中断与中断与80868086的中断的不同的中断的不同 l l 不要求记描述符的格式不要求记描述符的格式 7 CH2：微处理器-4/8 l熟悉微机接口中常用的一些汇编指令和编程 方法 MOV、JNC、JNZ、CMP、TEST、IN、OUT LOOP l熟练掌握IN和OUT指令的工作过程（时序） 只有运行访问存储器指令和I/O指令才能产生RD# 或WR#，以及IO/M# l了解80386的寻址方式 8 基本概念 (1)执行部件EU 解:8086微处理器内部的一个功能部件,由通用寄存器,标志寄存 器,运算器和EU 控制系统等组成,负责全部指令的执行,向BIU提 供数据和所需访问的内容和I/O

7、端口的 地址,并对通用寄存器,标 志寄存器和指令操作数进行管理. (2)总线接口部件BIU 解:8086微处理器内部的另一个功能部件,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,BIU同外部总 线连接为EU完成所有的总线操作,并计算形成20位的内存物理 地址 (3)最小方式 与最小方式 答:8086微处理器的种工作方式,在该方式下,由8086提供系统 所需要的全部控制 信号,用以构成一个单处理器系统.此时 MN/MX*线接VCC(高电平). 8086微处理器的另一种工作方式,在该方式下,系统的总线控制 信号由专用的总 线控制器8288提供,构成一个多处理机或协处 理机

8、系统.此时MN/MX*线接地. 9 基本概念 (5)指令周期 解:执行一条指令所需要的时间称为指令周期包括取指令,译码 和执行等操作所需的 时间. (6)总线周期 解:CPU通过总线操作完成同内存储器或I/O接口之间一次数据 传送所需要的叫间. (7)时钟周期 解:CPUJ时钟脉冲的重复周期称为时钟周期,时钟周期是CPU 的时间基准 (8)等待周期 解:在CPU对内存或外设接口进行读写操作时,当被选中进行数 据读写的内存或外设 接口无法在3个T(时钟周期)内完成数据读 写时,就由该内存或外设接口发出一个请求延 长总线周期的信 号,CPU在接收到该请求情号后,就在T3与T4之间插入个时钟 周期

9、一称为等待周期Tw,在Tw期间,总线信号保持不变. 10 基本概念 (1).简述8086中逻辑地址与物理地址的关系. 解;逻辑地址是允许在程序中编排的地址,8086的逻辑地址有 段基值和段内偏移量两 部分.段基值存放在对应的段寄存器 中,段内偏移量由指令给出.物理地址是信息在存储器 中实际 存放的地址.在8086系统中,物理地址形成过程为:将段寄存 器中存放的段基值 (16位)左移4次再加偏移量,得20位的物 理地址. (2).说明8086引脚信号AD0AD15双重总线的特点 解:AD0AD15这16条总线传送32个信号,A0A15,D0D15, 在一个读写总线周期的4个T周期中,T1时刻传送

10、地址信号 A0A15,T2以后传送数据信号D0D15. 可见这16条双重总 线的特点是分时复用. 11 基本概念 (3) 指令的寻址方式 解:所谓指令的寻址方式是指指令中操作数的表 示形式, 操作数用一个数据直接给出的称为立即寻址,例 如MOV AL,80H中的80H. 操作数是一个寄存器的符号,例如上条指令中的 AL,称为寄存器寻址. 操作数是一个内存地址,则称为存储器寻址,存储 器寻址中,根据内存地址给出的方式又分为直接寻 址,寄存器间接寻址,基址 寻址和变址寻址等. 12 作业解答-1/3 l2、BIU和EU如何协同工作？（提高CPU效率） l答： (1)BIU监视着指令队列。当指令队列

11、中有2个空字节时 ，就自动把指令取到队列中。 (2)EU执行指令时，从指令队列头部取指令，然后执行 。如需访问存储器，则EU向BIU发出请求，由BIU访 问存储器。 (3)在执行转移、调用、返回指令时，需改变队列中的 指令，要等新指令装入队列中后，EU才继续执行指 令。 (4)当指令队列已满，而且执行部件对总线接口部件又 没有总线访问请求时，总线接口部件便进入空闲状态 13 作业解答-2/3 l8、为什么要地址复用？如何分离？ 引脚数 用锁存器分离 l11、8086被复位以后，各个寄存器的状态是 什么？从何处开始读取第1条指令？ F8086从FFFF0H处执行第一条指令。 F16、8086中B

12、HE#，存储器奇偶访问 BHE#有效访问奇地址单元 按字访问时，奇偶地址时间单元不同 14 作业解答-3/3 19、分步骤写出80386实现48位虚拟地址到线 形地址的转换过程。 20、分步骤写出80386实现32线形地址到32位 物理地址的转换过程。(注：使用4K页面） 21、80386中，CR0CR3寄存器的作用各是什 么? CR3：页目录起始地址 CR0：控制状态，工作模式转换位PE 15 CH3：总线驱动 l总线的概念与分类 片内总线、片间总线、系统总线和通信总线。 l总线的特性（物理、功能、电气、过程/时间 ） l总线的性能指标（带宽、位宽、频率） lIBM PC/XT总线及形成方法

13、 lAT、ISA、PCI、AGP总线的基本概念与作 用 l外部总线（通信总线） IDE、SCSI、RS-232、RS-422和RS-485、USB、IEEE 1394总线的基本概念 lI2C、SPI总线的基本概念与作用 （串行通信） 16 基本概念 l1、判断题 对错错对错，对对错错对 l11、利用74LS244实现245功能 两片244 l17、16b,100MHz,5个CLOCK 16*（100M/5） =320Mbps =40MBps 244 244 17 基本概念 l总线的概念与分类 ：片内总线、片间总线、系 统总线和通信总线。 片内总线是指连接集成电路芯片内部各功能单元的 信息通路，

14、 片间总线是芯片引出的总线，用来实现一个电路板 内芯片与芯片间的互联。片间总线又称为板内总线 、元件级总线、芯片间总线。 系统总线是指连接微处理器、主存储器和I/O接口等 系统部件的一组公共信息通路。系统总线又称为板 级总线、板间总线或内总线。 通信总线又称为I/O总线或外总线，是指连接微型计 算机主机与I/O设备、仪器仪表，甚至其它微型计算 机的总线。 18 基本概念 l总线特性与标准化 物理特性也称机械特性，是指总线的物理形态和 布局、机械连接性能等， 功能特性是指总线中各个信号线的功能，比如地 址总线传送地址信息，数据总线传送数据信息， 而控制总线既传送各种控制信息 电气特性是指信号的传

15、递方向、工作电平、负载 能力的最大额定值等。 时间特性（即过程特性）定义每根线在什么时间 有效，即总线上各信号有效的时序关系，一般用 信号时序图来描述。 19 基本概念 l l （3 3）简述）简述PCIPCI总线的特点总线的特点. . 解解:PCI:PCI总线是一种高性能的总线是一种高性能的3232位位/64/64位标准总线位标准总线, ,为系为系 统提供了一个高速的数据传统提供了一个高速的数据传 输通路输通路. .其特点为其特点为: : (1)(1)突出的高性能突出的高性能, ,传输速率可达传输速率可达528MB/s,528MB/s,支持突发支持突发 工作方式工作方式; ; (2)(2)良好的硬件兼容性良好的硬件兼容性, ,可支持不同结构的处理器可支持不同结构的处理器; ; (3)(3)优良的软件兼容性优良的软件兼容性, ,可完全兼容现有的驱动程序和可完全兼容现有的驱动程序和 应用程序应用程序; ; (4)(4)支持即插即用支持即插即用; ; (5)(5)支持多主设备系统支持多主设备系统; ; (6)(6)相对的低成本相对的低成本, ,采用最优化的芯片和多路复用的体采用最优化的芯片和多路复用的体 系结构系结构; ; (7)(7)适度地保证了数据的完整性适度地保证了数据的完整性, ,提供了数据和地址的提供了数据和地址的