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1、微机原理及接口技术 串 讲,刘丽 2012.12.25,课程内容,微机原理（1、2章） 运算基础、微机组成及基本原理 8086CPU内部结构、8086微机系统组成 软件应用（3、4章） 指令系统、伪指令 汇编语言程序设计及调试 硬件应用（6、7、8、9、11章） 接口技术（8255A、8253、AD0809、DA0832：应用） 中断技术（8259A：概念）,第一章 计算机基础知识,第一章 基本要求,1. 微型计算机运算基础 掌握不同计数制数及其相互转换 掌握数值数据和字符数据在计算机的编码和存放格式 掌握二进制数的算术和逻辑运算规则 2. 微型计算机的组成和基本工作原理 掌握计算机系统各组成
2、部分的构成和作用 了解指令（程序）的执行过程及程序计数器PC的作用,常用计数制,十进制 二进制 八进制 十六进制 BCD码（压缩型/非压缩型）,计数制转换（整数）,任意进制数十进制 数 八进制数二进制数 十六进制数二进制数 十进制数 BCD数,任意进制数十进制数,任意进制十进制：按“权”展开求和,十进制任意进制：除基取余法（商为0，余数从低往高）,52B110100B,八进制/十六进制/BCD数二进制数,八进制二进制数 3位二进制数位 1个八进制位 十六进制二进制数 4位二进制数位 1个十六进制位 压缩BCD码： 23=0010 0011 BCD 非压缩BCD码：23=00000010 000
3、00011 BCD 二进制 BCD码 二进制十进制数 BCD码,二进制数运算规则,算术运算 加法、减法、乘法、除法 逻辑运算 与、或 、非、异或,数据表示方法,数值数据 无符号数（所有位均表示数值；数值范围） 有符号数（原码、补码） 符号数据：ASCII码（美国信息交换标准码） 09 30H39H AF 41H46H af 61H66H 回车 0DH 换行 0AH,有符号数,原码 最高位表示符号（正数：0；负数：1），数值保持不变 补码 正数与原码相同； 负数补码求法：定义： X补 2nX 直接求补法： 真值补码 X补 = 1000 0010B，求X，2X补，0.5X补 计算机内以补码方式对数
4、据进行存储和运算 溢出：超出数的存储范围 8位补码 -128,+127 16位补码 -32768,+32767 判断溢出：直接看十进制运算结果；进位的异或运算,1 0 0,1 0 0 1,1,52原1 0 1 1 0 1 0 0B,52补,B,微机组成,微处理器（CPU） 运算器：算术逻辑运算 控制器：取指、译码，控制信号 寄存器 存储器（M） 存储数据和程序 存储单元，地址 输入/输出设备 输入原始数据和程序 输出运算结果（显示、打印等） 系统总线：传递信息的公共通路 地址总线，数据总线和控制总线,微型计算机的基本工作过程,第二章 8086计算机体系结构,第二章 基本要求,掌握存贮器分段的概
5、念、段寄存器及地址指针寄存器的隐含搭配关系、逻辑地址与物理地址的关系； 掌握奇偶存贮体的概念及数据在存贮体中存放形式和存取过程、堆栈的使用特点； 掌握最小系统的组成，了解地址锁存器的作用和地址数据总线分时复用的概念； 掌握8086 CPU最小模式下的读/写时序。,8086 CPU内部结构,组成 EU和BIU 并行操作 BIU 取指、读数、送结果 指令队列，自动取指 8086指令代码长度？ EU 从指令队列中取指令译码执行（不必访问M） 节省读指时间,存储器分段,M分段使用：存储内容不同 代码段：存储程序的二进制代 数据段：存储数据 附加段：存储数据 堆栈段：临时存储数据，先进后出 存储单元地址
6、 物理地址：实际地址（20位地址） 逻辑地址 段基址：偏移地址 物理地址和逻辑地址对应关系 物理地址段基址10H偏移地址 隐含搭配关系,8086 CPU引脚及最小系统配置,8086存贮器结构,奇存储体 偶存储体 对准字 非对准字,最小模式读写时序,总线周期 CPU通过数据总线对存储器或IO端口进行一次读或者写操作所需要的时间 由几个时钟周期组成（标准的4个时钟周期，可插入等待周期Tw） M/IO读/写总线周期 指令周期 读取、译码和执行一条指令所需要的时间 由几个总线周期组成 时序 不同操作下CPU引脚信号随时间变化情况 时序图,读总线周期,写总线周期,第三章 8086指令系统,第三章 基本要
7、求,了解指令代码的构成； 掌握各种寻址方式； 掌握常用指令（数据传送指令，算术运算指令，逻辑运算和移位指令，控制转移类指令，串操作指令）。,8086 指令格式,标号： 指令助记符 操作数 ；注释,寻址方式,立即数：立即寻址方式 （指令队列） 寄存器：寄存器寻址方式（速度最快） 存储器 直接寻址方式 寄存器间接寻址方式 寄存器相对寻址方式 基址变址寻址方式 相对基址加变址寻址方式,指令系统,数据传送类指令 算术运算类指令 位处理类指令 字符串处理类指令 控制转移类指令,数据传送指令,MOV 允许数据传送的途径 PUSH/POP XCHG XLAT IN/OUT LEA,MOV指令,例：判断下列指
8、令的对错，若有错误，说明原因并改正。 MOV BL，AX MOV 1000H，AX MOV DS，2000H MOV ES，DS MOV CS，3000H MOV BX，1000H MOV ES：AX，2000H MOV VARSIDI，AX MOV AL，F0H,算术运算指令,加法 ADD ADC INC DAA AAA,减法 SUB SBB DEC NEG CMP,位处理指令,逻辑运算指令 NOT AND，OR，XOR TEST 算术/逻辑移位指令 SHL/SAL：逻辑左移（无符号数乘2）/算术左移 SHR：逻辑右移，无符号数除2 SAR：算术右移（保留符号位），有符号数除2 循环移位 R
9、OL/ROR RCL/RCR（CL）,控制转移指令,无条件转移指令JMP 段内转移：修改IP 短转移（2字节指令） 近转移（3字节指令） 段间转移：修改CS：IP 条件转移指令 段内短转移 跳转距离-128+127 过程调用指令 CALL 过程返回指令 RET 返回地址：入栈/出栈 修改IP / CS IP,串操作指令,字符串操作指令的特点： 源串：DS SI 目的串：ES DI DF：控制处理方向（CLD 增加；STD 减小） SI、DI自动修改 与重复指令REP配合使用（重复次数：CX）,第四章 汇编语言程序设计,第四章 基本要求,掌握汇编语言程序的编写、汇编、连接及运行过程 掌握常用伪指
10、令使用方法 掌握DOS功能调用方法 掌握不同结构程序的设计方法 理解常用汇编语言应用例子：数据的显示、排序、传送、比较、查询。,汇编程序格式,汇编程序 指令伪指令 伪指令格式 名字 助记符 参数 ；注释,常用伪指令,运算符 TYPE , LENGTH, SEG, OFFSET, SIZE 数据定义 DB, DW, DD 表达式赋值 符号名 EQU 值 段定义 段名 SEGMENT 定位类型 组合类型 分类名 逻辑段内容 段名 ENDS,常用伪指令,过程定义 过程名 PROC NEAR或FAR ；指令语句 RET 过程名 ENDP 程序结束 END 表达式 段分配语句 ASSUME CS:段名,
11、 DS: 段名, SS: 段名, ES: 段名,汇编语言程序结构,SSEG SEGMENT STACK ；定义堆栈段 SSEG ENDS DSEG SEGMENT ；定义数据段 DSEG ENDS ESEG SEGMENT ；定义附加段 ESEG ENDS CSEG SEGMENT ASSUME CS：CSEG，DS：DSEG， ES：ESEG，SS：SSEG MAIN PROC FAR ；定义代码段 RET MAIN ENDP CSEG ENDS END MAIN ；源程序模块结束。,汇编语言程序的运行过程,Debug调试命令,显示内存单元内容命令D 修改存贮单元内容的命令E 检查和修改寄存
12、器内容的命令R 运行命令G 单步命令T，P 反汇编命令U 退出命令Q,DOS系统功能调用,1号功能 ： 字符键入并显示，ASCII码存入AL中, 等待输入 2号功能： 屏幕显示1个字符，ASCII码送入DL寄存器 6号功能： 字符输入输出 DL 0FFH JZ 无按键按下（ZF=1） 8号功能： 类似1号调用，键入的字符不显示在屏幕上 9号功能： 显示字符串 DS:DX（字符串首地址），$字符结束 0AH号功能：输入字符串 开辟缓冲区，DS:DX指向缓冲区 4CH号功能：返回DOS,程序设计典型应用,字符（数据）排序 字符串移动、比较以及查找 判断字符（数据）正负、奇偶及大小 字符的输入与显示
13、（不同数制及字符）,第五章 微机的输入和输出,第六章 基本要求,掌握接口的概念，掌握接口所包含的常用信号线，了解接口的编址方法 掌握输入/输出指令 熟悉基本的数据输入/输出方法,I/O接口的功能,输入缓冲 输出锁存 外设编址控制 电平转换 转换信息格式：A/D、D/A 时序控制：同步,输入/输出指令,直接寻址输入/输出指令 IN AL，n （字节输入） IN AX，n （字输入） OUT n ，AL（字节输出） OUT n ，AX（字输出）,n256,间接寻址输入/输出指令 IN AL，DX （字节输入） IN AX，DX （字输入） OUT DX ，AL （字节输出） OUT DX ，AX
14、（字输出）,I/O端口地址译码方法,将译码器接到地址总线，对地址进行译码 200H207H 未用地址线 地址重叠,端口分类：状态口、控制口、数据口,输入/输出方法,程序控制方式 无条件传送 查询方式 中断控制方式 直接存贮器存取（DMA）方式,第六章 中断处理技术,第六章 基本要求,掌握中断的概念及中断处理过程 掌握中断类型码、中断向量表与中断服务程序的入口地址三者的关系，中断向量的设置 掌握可屏蔽中断的响应过程 了解可编程中断控制器8259A的结构与基本原理 掌握中断优先级的判断（各类中断优先级、8259A 中断优先级）,中断概念,中断 CPU正在执行程序过程中，受到内部或外部事件的触发 暂
15、停正在执行的程序，转到一段为触发事件而编写的程序去执行 该程序执行完，再返回到被打断处继续执行 中断服务程序入口地址 中断服务程序的存放地址，段地址：偏移地址 中断向量,中断优先级,内部中断（除法错、INTO、INT、INT n） 非屏蔽中断 可屏蔽中断 单步中断,中断向量表,中断程序入口地址表 存储256类中断的中断服务程序入口地址 共占用1KB 位于内存00000003FFH的区域 中断类型号中断向量 n4 4n，4n1IP 4n+2, 4n+3 CS,中断执行过程可屏蔽中断,中断请求 外设通过8259A向CPU申请中断。 中断响应 条件： 无内部中断；无NMI；无总线请求；IF=1。 过程： CPU通过INTA 引脚发出两个总线周期的低电平信号：通知8259A 响应中断，读中断类型码； 保护断点（FR、当前CS及IP）； 清IF及TF标志； 中断类型号n中断向量地址（n*4）中断处理程序首地址送IP及CS（中断向量表），转入中断处理程序。 中断处理（保护现场、中断服务、恢复现场等） 中断返回（IRET）,8259A内部结构,8259A的工作方式,中断优先权管理 完全嵌套方式 自动循环方式 中断屏蔽方式（普通屏蔽方式、特殊屏蔽方式） 特殊完全嵌套方式 8259A中断结束管理方式 一般EOI方式 特殊EOI方式 自动EOI方式,8259A的级联使用,优先级顺序 主片、从片完全嵌
