微机系统与接口技术总复习

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1、1,总 复 习,复习按章进行，每章提出若干个要点，要求记住各要点，并由此为中心进行深入的复习。 本课程以开卷考试的方式进行，尽管是开卷考试，但要记忆的知识较多。若每个知识点都靠翻书获得，则考试时间不够。因此应当适当的进行记忆，考试时 70% 的知识来源于记忆，30% 来源于书本，这样才能顺利攻克难关，获得较好的成绩。,2,描述符表、描述符、描述符表寄存器,1描述符表 系统中 GDT、IDT 仅一个，LDT 多个，每个任务对应一个 LDT。 全局描述符表 GDT：用于存放各任务公用段描述符、任务状态段 TSS 描述符和局部描述符表 LDT 描述符。 局部描述符表 LDT：用于存放某一任务的专用描

2、述符，包含代码段、数据段描述符等。 中断描述符表 IDT：用于存放中断或异常描述符，中断或异常描述符称为中断门、异常门。 2描述符 包含段描述符、系统描述符和中断描述符。 段描述符：描述代码段、数据段属性，包括段基址、段限和其他属性，存放在 GDT 或 LDT 中，长度为 8 个字节。,3,描述符表、描述符、描述符表寄存器, 系统描述符：描述任务状态段 TSS 和局部描述符表 LDT 的属性，包含 TSS 或 LDT 基址、段限和其他属性，存放在 GDT 中。 中断描述符：描述中断门、异常门的属性，包含中断或异常服务程序首址和其他属性，存放在中断描述符表 IDT 中。 3描述符表寄存器 全局描

3、述符表寄存器 GDTR：存放 GDT 表头指针，包含 32 位线性基址和 16 位限长，指向 GDT 首地址。 局部描述符表寄存器 LDTR：存放 GDT 表项指针，即 LDT 描述符的选择符，指向 GDT 表中的 LDT 描述符所在表项。 中断描述符寄存器 IDTR：存放 IDT 表头指针，包含 IDT 的基址和限长，指向 IDT 首地址。 任务寄存器 TR：存放 GDT 表项指针，即 TSS 描述符的选择符，指向 GDT 表中的 TSS 描述符所在表项。,4,选择符、描述符寄存器,1选择符 存放描述符在相应表中的序号、表的种类和请求特权级。用段寄存器存放 16 位选择符。 15 3 2 1

4、 0 2描述符寄存器 在保护模式下，当把选择符装入段寄存器时，自动地将选择符指向的描述符装入相应的描述符寄存器中。 段描述符中段限单位由属性 G 限定， G = 0 为字节， 32 位段限高 12 位为 0，描述符中的 20 位段限为实际段限，最大段限 FFFFFH，段寻址范围 1MB。 G = 1 为页（4KB）， 32 位段限为描述符中的 20 位段限左移 12 位后加上 00000FFFH，最大段限 FFFFFFFFH，段寻址范围 4GB 。,TI = 0 GDT TI = 1 LDT,5,各种模式对应的地址类型,实地址模式、虚拟 8086 模式和保护模式的 16 位模式采用 16 位寻

5、址方式，保护模式的 32 位模式采用 32 位寻址方式。 实地址模式和虚拟 8086 模式的段长为 64KB，程序空间为 1MB。全地址为： 16 位段值 16 位偏移量 16 位保护模式的段长为 64KB，程序空间为 1GB。全地址为： 16 位选择符 16 位偏移量 32 位保护模式的段长为 4GB，程序空间为 64TB。全地址为： 16 位选择符 32 位偏移量 选择符用于检索 GDT、LDT 中的描述符，前 13 位指向对应表中的表项，第 14 位 TI 指定对应的表，TI = 0 为 GDT，TI = 1 为 LDT。前 14 位与 16 位偏移量拼接寻址空间为 1GB，与 32 位

6、偏移量拼接寻址空间为 64TB。,6,中 断 与 异 常,1中断与异常的分类 中断分类： 可屏蔽中断 INTR：可由 EFLAGS 中的 IF 位屏蔽或开通的中断。 非屏蔽中断 NMI：不能由软件屏蔽的中断。 异常分类： 自陷 Trap：在出现异常条件的指令后边界检测并处理，处理后返回下一条指令。如除数为 0、溢出、单步自陷异常等。 故障 Fault：在出现异常条件的指令前边界检测并处理，处理后返回当前指令。如段、页不存在异常等。 中止 Abort：无法精确定位出现异常条件的指令位置，用于报告严重错误。这类异常无法启动，为双异常，属于硬件错误。,7,中 断 与 异 常,2中断处理过程 CPU

7、根据中断 / 异常向量号在 IDT 中找到中断门或异常门描述符，门描述符中的选择符指向 GDT 或 LDT 中的可执行代码段描述符，描述符中的段基址指向程序代码段基地址，门描述符中的偏移量指向中断、异常处理程序入口。 中断处理对断点进行保护，将处理程序入口地址压入 IP，由当前程序转入中断处理程序。运行处理程序，对中断进行处理后返回。 3响应可屏蔽中断的条件 当前指令运行结束 EFLAGS 寄存器中 IF = 1 外设发送中断请求 该请求未被屏蔽 当前未处理中断或该请求的优先级大于正在处理中断的优先级。,8,任 务 转 换,1任务转换的启动 通过段间转移 JMP、段间调用 CALL 指令进行转

8、换。将指令中的选择符直接加载 TR。 发生对应 IDT 的中断或异常时，通过处理实现任务转换，转向中断或异常处理程序，用中断描述符中的选择符加载 TR。 当 EFLAGS 中的任务嵌套位 NT = 1，执行返回指令时实现任务转换。用 TSS 中的 LINK 字段加载 TR，转回父任务。 2任务转换涉及的数据结构 TSS：任务状态段，保存任务的运行状态信息，包括通用寄存器信息、页目录表基址、任务的 LDT 选择符和父任务链接信息等。 TSS 描述符：位于 GDT 中，用于描述 TSS 的相关信息。,9,任 务 转 换,TSS 描述符的选择符：任务转换时存入 TR，指向 GDT 中的 TSS 描述

9、符。 任务的 LDT 选择符：存放在 TSS 的 60H 单元，任务转换时装入 LDTR，指向 GDT 中 LDT 描述符。 任务的父任务 TSS 描述符的选择符：位于该任务 TSS 中的 LINK 字段，与 EFLAGS 寄存器中的 NT 位配合，在任务返回时，将选择符装入 TR，转向父任务。 页目录表基地址：存放在 TSS 的 1CH 处，任务转换时装入 CR3，实现页表变换。,10,存 储 系 统,1半导体存储器相关指标 存储元：存储 1 位二进制信息的物理器件。 存储单元：由 8 个存储位组成 1 个字节存储单元，由 2n （n = 0 3）个字节存储单元组成 1 个字存储单元。 存储

10、体：主板上可有多个存储体，微机每个内存插槽中可插入一个存储体。存储体可独立工作，其位数取决于 CPU 数据总线的宽度。 存储器：由 1 n 个存储体组成存储器，目前 n 最大为 8。 存储单元地址：为存储单元统一编号称为编址，编号即地址。 存储容量：存储器中存储单元的数量，以 KB、MB 和 GB 表示。1KB = 210B，1MB = 220B。1GB = 230B。 存储周期时间：两次存储操作之间的时间间隔。,11,存 储 系 统,2存储器刷新 DRAM 的读出是一种破坏性读出，读的同时 CS 上的电荷会部分泻放，加上静态下的自然泄放，信息保存时间通常小于 2ms。 刷新操作执行只有 的访

11、问周期，刷新时行地址递增，经译码后选择一行中的所有存储元，各存储元的输出与放大器的输入和输出端相连，信号经放大后再回写存储元，实现刷新。 刷新方法有集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方法。,12,可编程定时 / 计数器 8254,1功能：计数和定时 2结构：包含 3 个计数器。每个计数器有三个引脚 CLK、GATE 和 OUT，内部包含 16 位装入器 CR（存放计数初值）、16 位计数器 CE（进行减计数）、16 位锁存器 OL（根据锁存命令锁存计数器当前值）和 8 位状态寄存器 SR（存放计数器工作状态）。 CLK：计数输入脉冲，条件允许时每来一个脉冲做一次减计数。 GATE：计数控制信号，

12、在方式 0、2、3、4 中为高计数，为低停止计数。在方式 1、5 中正跳变启动计数 OUT：计数输出信号，当计数结束时产生 OUT 信号。 3控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器选择 读 / 写选择 工作方式选择 进制选择,13,可编程定时 / 计数器 8254,4计数方式 方式 0、1 计数结束产生正跳变，通常用于中断请求。方式 2、3 计数结束产生脉冲信号，循环计数，通常用于脉冲分频或定时产生请求信号。方式 4、5 计数结束产生单个负脉冲，通常用于产生清 “0” 信号。 二进制计数方式最大计数值为 0（65536），十进制计数方式最大计数值为 0（10000）。

13、5当前计数值和状态值的读取方法 使用锁存命令读取计数值 使用锁存命令，RW 1RW 0 = 00 ，锁存单个 CNTi 当前计数值 使用读回命令读取计数值 使用读回命令，SC1 SC 0 = 11，可同时锁存多个计数器的当前值和状态寄存器内容，当 = 01 时用 IN 指令读取各计数器当前值。当 = 10 时用 IN 指令读取各计数器状态值。,14,可编程定时 / 计数器 8254,6应用实例 用 8254 监视一条流水线，8254 口地址为 40H 43H。每通过 50 个工件，扬声器响 5 秒钟，频率为 2000 Hz。计数时钟频率为 2.5MHz。 用 8255 的 PA0 控制喇叭发声

14、， 8255 口地址为 80H 83H。 解：通道 0 采用工作方式 2， CLK 0 连接光控电路，采用 BCD 计数，计数初值为 50，只需写计数器低 8 位。工作控制字为：0001 0101。 通道 1 采用工作方式 3，BCD 计数，CLK 1 连接 2.5MHz 时钟，要产生 2000 Hz 方波，则计数初值为： 2.5 * 106 / 2000 = 1250，需写计数器的低 8 位和高 8 位。工作控制字为：0111 0111。,15,可编程定时 / 计数器 8254,主程序：,16,可编程定时 / 计数器 8254,中断服务程序：（程序中假设 8255 已初始化）,17,可编程外

15、围接口 8255,1结构 包含 8 位端口 PA、PB 和 PC，可用程序设定端口工作方式，通过端口传送或接收数据。通常 PA、PB 作为输入 / 输出数据端口，PC 作为控制或状态端口。PC 可分为两个 4 位端口，与 PA、PB 配合使用。 2控制字 方式控制字（D7 = 1），设定接口工作方式及数据传送方向。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 端口 C 位设置控制字（D7 = 0），对 C 口指定位进行复位或置位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,18,可编程外围接口 8255,3工作方式 方式 1 的输入： A 口联络信号为 PC3、PC4、PC5，B 口联络信号为 PC0、PC1、PC2。联络信号为： 输入选通，PC4、PC2。为低时表示输入数据准备好。 IBF 输入缓冲器满，PC5、PC1。由 的前沿（下降沿）产生，为高时通知外设不能发送新的数据。 INTR 中断请求，PC3、PC0。IBF、INTE 都为高时由 的后沿（上升沿）产生、表明数据锁存器满，请求 CPU 取走数据。 INTE（中断允许） 内部控制信号。INTEA、INTEB 分别用PC4、PC2 的位设置字控制。为 1 时允许中断，为 0 时禁止中断。 PC 端口中剩余的两位 PC6、PC7 可由方式