《微型计算机原理与接口技术》复习笔记（三）

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本文深入探讨了微型计算机原理与接口技术的核心概念，包括存储器扩展、总线分类与控制信号、输入输出系统及其接口电路的功能，详细解析了端口定义、编址方式与I/O指令，以及微机系统与I/O之间的多种数据传送方式。同时，介绍了可编程定时/计数器8254的基本结构、工作方式和初始化编程。

使用教材为
《微型计算机原理与接口技术》（慕课版）
孙丽娟、李爱群、陈燕俐、周宁宁、邓玉龙编著

微机原理复习笔记一
微机原理复习笔记二
微机原理复习笔记四

微机原理复习笔记三

1. 存储器的扩展

总片数 = 总容量 /（容量/片）
芯片容量=2的地址线位数次方 乘以 数据线位数

2. 总线的基本概念与分类

定义

总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通道

分类

按所传输信号的性质分为3类

地址总线：传输、交换地址信息

数据总线：传输、交换数据信息

控制总线：决定各种模块的不同接口和功能特点

3.总线控制信号

总线周期定义信号(输出)
CPU通过总线与存储器、I/O交换一个数据所需要的时间称为总线周期
M/ I O ‾ \overline{IO} IO：=1,表明该总线周期,CPU与存储器交换信息
     =0,表明该总线周期,CPU与I/O接口交换信息
W/ R ‾ \overline{R} R：  =1,表明该总线周期,CPU进行写操作
     =0,表明该总线周期,CPU进行读操作
D/ C ‾ \overline{C} C

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第1章 微型计算机概述 1 1.1 微型计算机的发展与应用 1 1.1.1 微处理器的产生和发展 1 1.1.2 微型计算机的分类 4 1.1.3 微型计算机的特点与性能指标 4 1.1.4 微型计算机的应用 6 1.2 微型计算机的硬件结构及系统组成 8 1.2.1 微型计算机硬件的基本结构 8 1.2.2 微型计算机的系统组成 11 1.3 计算机中的信息表示 12 1.3.1 计算机中的数制及其转换 13 1.3.2 计算机中数值数据的表示 15 1.3.3 计算机中常用的编码 18 本章小结 21 思考与练习题 21 第2章 典型微处理器 23 2.1 微处理器性能简介 23 2.1.1 典型微处理器的主要性能指标 23 2.1.2 微处理器的基本功能 24 2.2 Intel 8086微处理器的内、外部结构特性 24 2.2.1 8086微处理器内部组成结构 24 2.2.2 8086微处理器的寄存器 结构 27 2.2.3 8086微处理器的外部引脚特性 30 2.3 存储器和I/O组织 32 2.3.1 存储器组织 32 2.3.2 I/O端口组织 36 2.4 8086微处理器的总线周期和工作方式 36 2.4.1 8284A时钟信号发生器 37 2.4.2 8086总线周期 37 2.4.3 8086微处理器的最小/最大工作方式 38 2.5 32位微处理器简介 41 2.5.1 80386微处理器 41 2.5.2 80486微处理器 42 2.5.3 Pentium系列微处理器 44 2.5.4 Pentium微处理器采用的新技术 48 本章小结 50 思考与练习题 50 第3章 寻址方式与指令系统 53 3.1 指令格式及寻址 53 3.1.1 指令系统与指令格式 53 3.1.2 寻址及寻址方式的概念 54 3.2 8086指令系统的寻址方式 54 3.2.1 与操作数有关的寻址方式 55 3.2.2 与I/O端口有关的寻址方式 57 3.3 8086指令系统 58 3.3.1 数据传送类指令 58 3.3.2 算术运算类指令 61 3.3.3 逻辑运算与移位类指令 64 3.3.4 串操作类指令 67 3.3.5 控制转移类指令 70 3.3.6 处理器控制类指令 74 3.4 DOS和BIOS中断调用 74 3.4.1 DOS功能调用 74 3.4.2 BIOS中断调用 76 3.5 Pentium微处理器新增寻址方式和指令 76 3.5.1 Pentium微处理器的内部寄存器 76 3.5.2 Pentium微处理器的新增寻址方式 77 3.5.3 Pentium系列微处理器专用指令 78 3.5.4 Pentium系列微处理器控制指令 78 本章小结 79 思考与练习题 79 第4章 汇编语言 82 4.1 汇编语言简述 82 4.1.1 汇编语言及语句格式 82 4.1.2 汇编语言程序结构 86 4.1.3 汇编语言常用伪指令 87 4.1.4 汇编语言程序上机过程 94 4.2 汇编语言程序设计 94 4.2.1 程序设计的基本步骤及 程序基本结构 94 4.2.2 顺序结构程序设计 96 4.2.3 分支结构程序设计 98 4.2.4 循环结构程序设计 101 4.2.5 子程序设计 103 4.2.6 DOS调用程序设计 105 4.3 高级汇编技术 107 4.3.1 宏汇编 107 4.3.2 重复汇编与条件汇编 109 本章小结 113 思考与练习题 114 第5章 总线技术 116 5.1 概述 116 5.1.1 总线的概念 116 5.1.2 总线的结构 117 5.1.3 总线的分类 118 5.1.4 总线性能及标准 119 5.1.5 总线传输和控制 120 5.2 系统总线 121 5.2.1 概述 121 5.2.2 ISA总线 122 5.3 局部总线 128 5.3.1 PCI总线 128 5.3.2 AGP总线 132 5.4 外部设备总线 133 5.4.1 USB总线 133 5.4.2 IEEE 1394总线 136 5.5 I2C总线 139 5.5.1 I2C总线简介 139 5.5.2 I2C总线特性 139 5.5.3 I2C总线原理 140 本章小结 141 思考与练习题 141 第6章 存储器系统 143 6.1 存储器概述 143 6.1.1 存储器的分类 143 6.1.2 存储器的常用性能指标 144 6.1.3 存储系统的层次结构 145 6.1.4 半导体存储器的结构 146 6.2 随机存取存储器（RAM） 148 6.2.1 静态RAM（SRAM） 148 6.2.2 动态RAM（DRAM） 150 6.3 只读存储器（ROM） 152 6.3.1 掩膜ROM 152 6.3.2 可编程PROM 153 6.3.3 光可擦除EPROM 153 6.3.4 电可擦除E2PROM 153 6.3.5 闪速存储器 154 6.4 存储器的扩展与寻址 154 6.4.1 位扩展 155 6.4.2 字扩展 155 6.4.3 字位扩展 155 6.4.4 存储器的寻址 156 6.5 存储器与微处理器的连接 157 6.5.1 连接时应注意的问题 157 6.5.2 典型微处理器与存储器的连接 157 6.6 辅助存储器 159 6.6.1 硬盘存储器及其接口 159 6.6.2 光盘存储器及其接口 162 6.7 新型存储器技术 164 6.7.1 多体交叉存储器 165 6.7.2 高速缓冲存储器（cache） 165 6.7.3 虚拟存储器 167 本章小结 169 思考与练习题 170 第7章 输入/输出接口技术 172 7.1 概述 172 7.1.1 输入/输出接口电路要解决的问题 172 7.1.2 输入/输出接口的结构与功能 173 7.1.3 CPU与I/O接口之间传递的信息 175 7.1.4 I/O端口的编址方式 176 7.2 输入/输出的数据传送方式 177 7.2.1 无条件传送方式 177 7.2.2 查询传送方式 178 7.2.3 中断传送方式 180 7.2.4 DMA传送方式 182 本章小结 183 思考与练习题 183 第8章 可编程DMA控制器8237A 184 8.1 概述 184 8.1.1 8237A的主要功能 184 8.1.2 8237A的工作状态 184 8.2 8237A内部结构及引脚 185 8.2.1 8237A内部结构 185 8.2.2 8237A引脚及功能 186 8.3 8237A的工作方式 188 8.3.1 单字节传送方式 188 8.3.2 数据块传送方式 188 8.3.3 请求传送方式 189 8.3.4 级联传送方式 189 8.4 8237A内部寄存器功能及格式 189 8.4.1 当前地址寄存器 190 8.4.2 当前字节寄存器 190 8.4.3 基地址寄存器 190 8.4.4 基字节寄存器 190 8.4.5 命令寄存器 191 8.4.6 工作方式寄存器 192 8.4.7 请求寄存器 193 8.4.8 屏蔽寄存器 193 8.4.9 状态寄存器 194 8.4.10 暂存寄存器 195 8.4.11 软件命令 195 8.5 8237A的编程及应用 195 8.5.1 8237A主要寄存器端口地址分配 195 8.5.2 8237A编程一般步骤 196 8.5.3 8237A应用举例 198 本章小结 199 思考与练习题 199 第9章 中断技术 200 9.1 概述 200 9.1.1 中断的概念 200 9.1.2 中断源 201 9.1.3 中断处理过程 202 9.1.4 中断优先级管理 204 9.2 8086中断系统 206 9.2.1 中断类型 206 9.2.2 中断向量表 208 9.3 可编程中断控制器8259A及其应用 209 9.3.1 8259A内部结构及引脚 210 9.3.2 8259A中断管理方式 212 9.3.3 8259A中断响应过程 215 9.3.4 8259A编程及应用 215 本章小结 223 思考与练习题 224 第10章 可编程并行接口芯片8255A 225 10.1 并行接口概述 225 10.1.1 并行接口的分类 225 10.1.2 并行接口的特点 226 10.2 并行接口芯片8255A 226 10.2.1 内部结构及引脚 226 10.2.2 8255A的工作方式 229 10.2.3 8255A的编程及应用 235 本章小结 239 思考与练习题 239 第11章 可编程串行接口芯片8251A 241 11.1 串行传输的基本概念 241 11.1.1 串行通信概述 241 11.1.2 信号的调制与解调 243 11.2 串行接口芯片8251A 244 11.2.1 8251A的基本性能 244 11.2.2 8251A的基本结构 244 11.2.3 8251A的编程控制 248 11.2.4 8251A的初始化和编程应用 250 11.3 PC串行异步通信接口 254 11.3.1 串行异步通信的 基本概念 254 11.3.2 BIOS串行异步通信接口的功能调用 255 本章小结 258 思考与练习题 259 第12章 可编程定时器/计数器接口芯片8253 260 12.1 可编程定时器/计数器8253 260 12.1.1 定时器/计数器的基本原理 260 12.1.2 8253的特点 261 12.1.3 8253内部结构和 引脚功能 261 12.1.4 8253的初始化 263 12.1.5 8253的工作方式 265 12.2 8253的应用 272 12.2.1 8253的初始化编程 272 12.2.2 8253与系统的连接 273 12.2.3 8253应用实例 274 本章小结 275 思考与练习题 276 第13章 人机交互设备及接口 277 13.1 人机交互设备概述 277 13.2 键盘与鼠标 278 13.2.1 键盘的分类及工作原理 278 13.2.2 PC键盘分类及编程应用 281 13.2.3 鼠标工作原理及编程应用 284 13.3 显示器及接口 285 13.3.1 CRT显示器 286 13.3.2 CRT显示器接口电路编程方法 291 13.3.3 LED与LCD显示 294 13.4 打印机接口 298 13.4.1 常用打印机及工作原理 298 13.4.2 主机与打印机的接口 299 13.4.3 打印机的中断调用 300 13.5 其他外设简介 301 13.5.1 扫描仪原理及性能指标 301 13.5.2 数码照相机原理及其应用 302 13.5.3 触摸屏原理及其应用 303 本章小结 303 思考与练习题 304 第14章 D/A及A/D转换器 306 14.1 概述 306 14.2 典型D/A转换器及其应用 307 14.2.1 D/A转换器工作原理 307 14.2.2 D/A转换器的主要性能指标 309 14.2.3 8位D/A转换器DAC0832及其应用 309 14.3 典型A/D转换器及其应用 314 14.3.1 A/D转换器工作原理 314 14.3.2 A/D转换器的主要性能指标 315 14.3.3 8位A/D转换器ADC0809及其应用 316 14.3.4 A/D转换器的选择原则 322 14.4 A/D和D/A转换的应用实例 323 本章小结 324 思考与练习题 324
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