《微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 周鹏ppt第12章总线技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 周鹏ppt第12章总线技术（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第12章 总线技术 12.1 PC机的软件系统 12.1.1 DOS的功能、结构及引导过程 1功能 作为操作系统，DOS的主要功能是管理计算机硬件资源和软件资源。DOS通过二种手段向用户提供服务，以便用户通过它对计算机的资源进行管理。 （1）操作命令。（2）中断功能调用。 2结构 DOS由三个基本文件及其它可选外部命令组成。三个基本文件构成了DOS的三个基本模块，如下： （1）基本输入/输出模块BIOS （2）磁盘管理模块IBMDOS.COM （3）命令处理模块COMMAND.COM 三个模块的关系如图141所示(见下页)。,开始,图12-1 DOS的三个模块间的关系 3引导过程 系统加电或复
2、位后，8088的CSFFFFH，而IP0000H，因而CPU从FFFF0H处开始取指令和执行指令。因为这一,地址处装的是ROM BIOS，因而ROM BIOS首先获得系统控制权，它在完成系统开机自检、可编程芯片的初始化及中断向量表部分项目的设置后，从磁盘上将DOS装入内存，并将控制权转给DOS，DOS完成自身的初始化后，显示命令提示符，启动完成。 12.1.2 DOS功能调用 DOS提供的中断服务如表14.1 (见课本)所示。 12.1.3 磁盘文件管理 1文件名 DOS要求用ASCIIZ串来描述文件名，即一个ASCII码字符串，后面跟一个全0字节为结束符。 2文件属性 很多操作都涉及文件属性
3、，文件属性用一个字节描述，各位含义如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 归档 子目录 卷标 系统 隐含 只读,3错误返回码 DOS文件操作的错误返回码如表14.2(见课本)所示。 4常用的文件管理功能调用 (1)文件管理功能调用 DOS的文件管理功能非常丰富，参见课本表14.3。 (2)使用方法 打开或创建文件返回文件代号对文件进行读写操作 关闭文件 (3)关于文件指针的说明 对每个打开的文件，DOS都为其保存了一个读写指针， 它指示文件的操作位置，每次读写后会自动调整并指向 新位置。42H号功能调用能够移动此指针。 （4）示例程序(见课本). 12.1.4 BIOS
4、中断功能调用 1BIOS中断概述 和DOS服务例程一样，ROM BIOS服务例程也是以中断服务程序的形式提供的，因而应用程序也必须用INT指令对其,进行调用，故也称为BIOS中断调用。 常用的ROM BIOS中断情况如表12.4(见课本)所示。 对于硬件的访问控制，一般来说有三种方法可以考虑： (1)调用DOS功能调用：需要了解的细节少，参数也少，兼容 性好。但功能能实现的功能少。 (2)BIOS调用：控制功能更强，执行速度快。但是需要了解的 硬细节多，兼容性差。 (3)直接访问硬件：以控制实现硬件的全部功能，但是需要了 解的硬件细节最多，兼容性最差。 2BIOS的显示功能调用概述 （1）BI
5、OS的显示功能 BIOS的显示功能集中在10H号中断中。其各个子功能基本情况如表12.5 (见课本)所示. （2）显示方式 PC机的基本显示方式有2种，一种是文本方式，一种是图 形方式。,3文本显示 （1）文本方式下的字符属性 在文本方式下,字符属性用一个字节表示,属性字节格式如下： D7：闪烁。 D6D4：背景色 D3D0：前景色 （2）文本显示功能调用 BIOS的10H号功能调用中常用的文本显示子功能见课本表12.7。示例见课本例14.3 。 4图形显示 （1）BIOS的图形显示功能 BIOS的10H号功能调用中常用的图形方式子功能课本的如表12.8（见课本）所示。 （2）图形方式下的分辨
6、率与颜色 显示器（实际由显示卡控制）默认的显示方式是文本方式，要想设置为图形方式，需要调用INT 10H的00号子功能完成。,在图形方式中，屏幕被视为MN的点阵，每个点的坐标上的图象元素就是一个象素。在图形方式下显存中要对屏幕上的内容按点存储，如果显存容量有限，每个点的颜色数要受到限制。编程示例参课本例14.4。 14.2 PC/XT硬件结构 14.2.1 PC/XT主板结构 IBM PC/XT的系统板如图142（见下页）所示。 系统板上的主要功能模块有：CPU子系统、接口部件子系统、总线、ROM子系统和RAM子系统。 14.2.2 CPU子系统 CPU子系统包括8088CPU、时钟发生器82
7、84A和总线控制器8288。8088工作在最大模式下，因此系统中可以插上协处理器8087配合工作。8288工作于系统总线方式，当处于DMA方式时，8288停止工作，总线由8237A控制。 CPU子系统还包括地址锁存器、数据收发器及等待逻辑产生电路等。,图12-2 PC/XT机系统板结构 12.2.3 接口部件子系统 片选信号产生逻辑用于产生各接口部件所需的片选信号，如图123(见下页)所示。而各接口部件端口地址的分配则如,表12.9(见课本)所示。 图12-3 PC/XT的片选信号产生逻辑,各接口部件的使用情况如下： 1DMA控制逻辑 以8237A5为中心。8237A5共有4个DMA通道，通道
8、0用来实现动态RAM的刷新，通道1为用户保留，通道2用作软盘数据传输，通道3用作硬盘数据传输。 另外，8237A5只能管理16位地址，而8088系统本身有20位地址，由页面寄存器74LS670来提供DMA操作的高4位地址。 2中断控制逻辑 以8259A为中心。8259A单片能管理8级中断，具体分配情况如表14.10所示。另外，8259A工作于全嵌套、中断请边缘触发、普通中断结束方式，中断处理程序结束时必须向8259A发送EOI命令。 3计数器/定时器 计数器/定时器82535在系统中的连接和使用情况为： 计数器0-提供时间基准; 计数器1-动态RAM刷新定时;,计数器2-送到扬声器. 4并行接
9、口 并行接口8255A5在系统中使用情况为：A、B、C三个端口都工作于方式0，开机后系统处于加电自检状态时，8255A5的A口处于输出方式，用来输出当前检测部件的标志。而在正常工作状态下，端口A处于输入方式，用于读取键盘扫描码。 端口B工作于输出方式，用来输出一些控制信号，如允许RAM奇/偶校验信号、允许I/O通道校验信号、清除键盘数据信号、控制扬声器发声信号等。 端口C工作于输出方式，主要用来读取系统配置DIP开关（用于记录系统配置情况，现已被CMOS所取代）的设置情况。此外，也用来读取系统板上动态RAM的奇/偶校验状态和扬声器的状态。 5键盘接口 PC/XT键盘采用的是168矩阵结构，其核
10、心8048单片机不,仅承担键码扫描与识别，而且负责与主机通信。键盘与主机的联接如下图所示。 图12-4PC/XT的键盘原理 读取键盘缓冲区中的内容可通过BIOS软中断INT 16H或操作系统功能调用来实现。 6扬声器接口 PC/XT的扬声器受8255A-5和8253-5控制，参见图10-10.,12.2.4 ROM子系统和RAM子系统 8088有1M地址空间，在PC/XT中这个空间被分为三个区,即： RAM区、ROM区和保留区。如下图126所示。,(1)低地址区（00009FFFFH）为RAM区，系统板上最多可装 256K的RAM，共余部分在存储器扩展板。这部分内存主要 用于：中断向量、DOS
11、数据、驱动程序和用户程序。 (2)接下来的128K（A0000HBFFFFH）保留给显示适配器的 RAM区。对于不同的显示适配器，占用的地址也不同,如 单色显示适配器占用的地址为B0000HB0FFFH这4K空间， 彩色显示适配器占用的地址为C0000HC7FFFH这16K空间。 (3)C0000HFFFFFH为ROM区:其中最高40K(F6000H-FFFFFH） 留给ROM BIOS（8K，FE0000HFFFFFH）和ROM BASIC (32K,F60000HFDFFFH),而C0000HC7FFFH作为高分辨 率显示器的控制ROM。其它地址空间留给各种扩展板上的 ROM。 12.3
12、总线技术 12.3.1 总线概述 总线是许多信号线的集合，是微型计算机芯片间、各部件间和外部设备间相互进行信息或数据交换的通路。,1使用总线的好处 （1）通用性 （2）便于用户的二次开发 （3）便于系统的更新 2总线的分类 按总线所在位置可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线三大类。 片内总线：就是连接集成电路芯片内部各功能单元的信息 通路。 内部总线：用于微机系统内各模块之间的通信，是微型计算 机的重要组成部分。 外部总线：又称通信总线，它是微机系统与系统、微机系统 与其它仪器仪表或设备之间的连线。 3总线的指标 总线的指标很多，主要有以下几条： (1)总线宽度 (2)总线频率,(3)单
13、个数据传输周期数 4总线通信方式 （1）同步传输 信息传送在一个公共时钟的控制下进行，这个时钟信号连接到总线所有模块，总线所有事件都在时钟周期的开始时发生，而不是由发送方或接收方决定。同步方式要求总线上的所有设备都能按照严格的时间关系完成规定的动作。 （2）异步传输 异步传输没有统一的时钟信号，它通过“请求”和“应答”信号在发送方和接收方之间进行联络。异步传输方式下便于用不同速度的模块组成系统。 （3）半同步传输 这种方式结合了同步传输和异步传输的优点，各信号仍以公共时钟为基准，传输开始时采用同步方式。若从设备速度足够快，则一直按同步方式的节拍进行；若从设备速度不够快，借助于READY线强迫主
14、模块延时，以类似于异步传输的方式进行传输.,12.3.2 典型总线简介 1系统总线和局部总线 初期微型计算机的结构比较简单，它的总线连接了微处理器、存储器、接口电路和输入/输出设备，构成了完整的“计算机系统”，这样的总线称为“系统总线”。 图127 早期总线的结构 为了解决当有大量设备连接到系统总线上时，容易产生的总线瓶颈效应，可在CPU与高速外设之间增加了一条直接通路，该通路称为局部总线。,2典型总线 (1)ISA总线 早期的ISA总线共有62个信号，数据线为8位。这种总线也称为PC/XT总线。 当开发80286微处理器时,IBM将原来的XT总线扩充了36个信号，设计出6236的ISA总线。
15、这种总线也称为PC/AT总线。 ISA总线主要的性能指标如下： 24位地址线，可直接寻址的内存容量为16MB，I/O地址空 间0100H03FFH； 8/16位数据线，6236引脚； 工作频率4.78MHz 传输速率最高可达8MB/S 数据宽度为816位 (2)MCA总线结构 IBM公司在推出，数据宽度为32位。MCA总线结构没有广泛流行。 (3)EISA总线结构,1989年由Compag等九家计算机大公司联合推出一个新的总线标准EISA。 EISA总线具有以下主要特点： 支持CPU、DMA、总线主控器32位寻址能力和16位数据传输 能力，具有数据宽度变换功能； 扩展及增加DMA仲裁能力，使得DMA的传输速率最高可达 33MB/S； 程序可以采用边沿或电平方式控制中断的触发； 能够通过软件实现系统板和扩展板的自动配置功能； 规定总线裁决采用集中方式进行，使得ESIA总线有效地支 持构成多微处理器系统； 它与PC/XT总线相兼容。这就使得已大量开发的PC/XT总线 的插件卡，可以方便地在EISA总线上运行。 (4)VESA总线结构（VL总线结构） 由视频电子标准协会开发，是一种性能优越的总线，但仅用在486微机上。 (5)PCI总线,1991年下半年由Intel公司提出，是现在主流的标准总线。 PCI总线的主要特性如下： 高性能
