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微机原理及接口技术实验一、实验目的本实验旨在通过学习微机原理和接口技术，了解和掌握微机系统的基本原理和接口技术的应用，培养学生对微机系统的认识和实践操作能力。
二、实验内容1. 微型计算机系统设计与搭建2. 微机输入输出接口技术应用实验3. 微机总线技术应用实验4. 微机存储器技术应用实验5. 微型计算机中断和DMA技术应用实验三、实验原理1. 微型计算机系统设计与搭建微型计算机主要由中央处理器、存储器、输入输出设备和总线组成。
本实验通过选择适当的芯片、电路连接和控制程序设计，实现一个基本的微型计算机系统。
2. 微机输入输出接口技术应用实验输入输出是微型计算机的重要组成部分，通过实验学习各种输入输出接口的原理和使用方法，并进行实际应用。
3. 微机总线技术应用实验总线是微型计算机各个部件之间传送数据和控制信息的公共通信路径。
通过实验学习总线的分类、结构和时序要求，掌握总线的实际应用。
4. 微机存储器技术应用实验存储器是微型计算机中存储数据和程序的重要设备。
通过实验学习不同类型存储器的原理和应用，掌握存储器的选择和使用。
5. 微型计算机中断和DMA技术应用实验中断和直接存储器访问（DMA）是微型计算机连接外部设备的重要技术。
通过实验学习中断和DMA的工作原理，掌握中断和DMA的应用方法。
四、实验步骤1. 根据实验要求，设计并搭建微型计算机系统；2. 连接输入输出设备，并编写控制程序；3. 进行输入输出接口技术应用实验，如串行通信、并行通信等；4. 进行总线技术应用实验，如总线传输数据测试等；5. 进行存储器技术应用实验，如读写存储器数据等；6. 进行中断和DMA技术应用实验，如中断服务程序编写等；7. 完成相关实验报告并进行总结。
五、实验设备和材料1. 微型计算机实验箱、电源适配器；2. 8051单片机、存储器芯片、输入输出芯片，如74HC164等；3. LED数码管、LCD液晶显示器、键盘、计算器等输入输出设备；4. 可编程芯片编程器、逻辑分析仪等实验设备。
2. 什么是机器码？什么是真值？解：把符号数值化的数码称为机器数或机器码，原来的数值叫做机器数的真值。
3. 8位和16位二进制数的原码 、补码和反码可表示的数的范围分别是多少？ 解：原码（-127~+127）、（-32767~+32767）补码 (-128~+127）、（-32768~+32767） 反码（-127~+127）、（-32767~+32767）4.一般来说，其内部基本结构大都由 算数逻辑单元、控制单元、寄存器阵列、总线和总线缓冲器 四个部分组成。
高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。
二 1.总线接口单元BIU （Bus Interface Unit ）包括段寄存器、指令指针寄存器、20位地址加法寄存器和先入先出的指令队列、总线控制逻辑。
负责与存储器、I/O 设备传送数据，即BIU 管理在存储器中获取程序和数据的实际处理过程。
20位地址加法器将16位段地址和16位偏移量相加，产生20位物理地址。
总线控制逻辑产生总线控制信号对存贮器和I/O 端口进行控制。
IP 指针由BIU 自动修改，平时IP 内存储下条要取指令的偏移地址；遇到跳转指令后，8086将IP 压栈，并调整其内容为下条要执行指令地址。
2.执行单元EU （Execution Unit ）包括ALU 、状态标志寄存器、通用寄存器、暂存器、队列控制逻辑与时序控制逻辑等。
负责指令的执行。
将指令译码并利用内部的ALU 和寄存器对其进行所需的处理。
3.EU 和BIU 的动作管理—流水线技术原则控制器运算器 寄存器输入/输出接口存储器 CPU主机外部设备应用软件系统软件微型机软件微型机系统 微型机硬件（1）每当8086的指令队列中有2个空字节且EU 未向BIU 申请读写存储器操作时，BIU 就会自动把指令取到指令队列中。
（2）每当EU 要执行一条指令时，它会先从BIU 的指令队列前部取出指令代码，然后执行指令。
微机原理及接口技术一、前言随着信息时代的到来，计算机技术的不断发展，微机技术已经得到了广泛的应用和发展。
微机原理及接口技术作为微机技术的重要基础，对于了解微机的结构和工作原理，以及实现微机与外部设备的通信具有十分重要的意义。
本文将围绕着微机的结构、工作原理以及微机与外部设备的接口技术进行详细的介绍和分析。
二、微机的结构微机是由中央处理器(CPU)、内存(MEM)、输入/输出(I/O)接口电路、总线(BUS)等部分组成的。
CPU是微机的核心部分，它能对数据进行处理、控制微机的运作；内存是储存数据和指令的地方，CPU可以直接对内存进行读取和写入操作；I/O接口电路是微机与外部设备之间进行数据交换的桥梁；总线则是将CPU、内存和I/O接口电路连接在一起，并传递数据和控制信息。
三、微机的工作原理微机的工作过程主要由指令执行和数据存取两个部分组成。
当CPU需要执行下一条指令时，会从内存中读取这条指令，然后进行解析并执行相应的操作。
当CPU需要访问数据时，会从内存中读取数据，并将数据写入内存中。
而CPU与输入/输出设备之间的通信也是通过I/O接口电路完成的。
CPU可以根据需要对内存进行读写操作，这是因为内存与CPU的速度非常接近，对内存的操作是非常快速的。
而CPU与外设之间通过I/O接口电路进行通信，则是因为I/O接口电路需要实现对不同类型的设备接口进行适配，对设备的操作速度也受到限制。
四、微机的接口技术为了实现微机与外部设备的通信，需要通过不同的接口技术来实现对不同类型设备的连接。
常用的接口技术有串行接口(Serial Interface)、并行接口(Parallel Interface)、通用串行总线(USB)、蓝牙接口(Bluetooth Interface)等。
其中，USB接口已经成为目前最为普遍的接口技术之一。
串行接口技术和并行接口技术是早期应用比较广泛的接口技术，它们的主要区别在于对数据的传输方式不同。
微机原理及接口技术知识点总结微机原理和接口技术是计算机科学与技术专业中非常重要的一门课程，主要涉及到计算机的基本构造、工作原理和外部接口的设计与应用。
下面将对微机原理和接口技术的知识点进行总结，包括计算机的基本构成、计算机的工作原理、外部接口的设计与应用方面的内容。
一、计算机的基本构成1.主机和外部设备：计算机由CPU、内存、I/O设备组成。
外部设备包括输入设备（如键盘、鼠标）、输出设备（如显示器、打印机）和存储设备（如硬盘、光盘）等。
2.总线系统：计算机的内部通信系统，用于传输数据、地址和控制信号。
3.存储器：包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、光盘等），主要用于存储指令和数据。
4.CPU：计算机的核心部件，包括控制单元和算术逻辑单元，负责执行指令和进行数据处理。
二、计算机的工作原理1.运行过程：计算机的运行过程分为取指令、译码、执行和访存四个阶段，其中取指令和访存是主存和CPU之间的数据交换，译码和执行是CPU对指令的操作过程。
2.指令周期：指令在计算机中的执行单位。
包括取指令周期、译码周期、执行周期和访存周期。
3.指令集结构：计算机支持的指令集合，分为精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。
4.中断和异常处理：当计算机发生中断事件（如外部设备请求）或异常情况（如除零错误）时，会中断当前指令的执行，并跳转到相应的中断处理程序或异常处理程序。
三、外部接口的设计与应用1.并行接口：通过多根信号线同时传输数据和控制信号，如并行打印接口（LPT）和辅助存储器接口（IDE）等。
2.串行接口：通过单根信号线逐位传输数据和控制信号，如串行通信接口（COM）和USB接口等。
3.总线接口：用于连接主机和外部设备之间的数据传输，如PCI总线和USB总线等。
4.DMA控制器：直接内存存取控制器，用于实现主存和外设之间的数据直接传输，减轻CPU的负担。
5.中断控制器：用于管理和处理外设的中断信号，实现中断的优先级和响应。
实验一：输入输出实验实验环境PC机＋Win 2010＋emu8086 实验日期2016.6.3 一．实验内容1.熟悉emu8086仿真系统，清楚调试环境，能熟练的查看8086仿真系统的寄存器、内存、堆栈等相关内容。
2.设计并单步调试实现一位十进制数的加法运算。
例如：屏幕显示效果为3+2=5,其中，加数和被加数为键盘输入，其他为屏幕自动输出。
3.在实现了一位十进制数加法运算的基础上，尝试实现两位十进制加法运算、一位十进制数的四则运算以及十进制多位数运算等扩展要求。
二．理论分析或算法分析1、Emu8086的使用（1）打开桌面上的云端软件，选择微机原理分类，点击Emu8086的图标，，选择【新建】。
（2）选择COM模板，点击【确定】，软件出现源代码编辑器的界面在源代码编辑器的空白区域，编写如下一段小程序：代码编写结束，点击菜单【文件】【另存为……】，将源代码换名保存。
本例将源代码保存为.asm。
：（3）如果源程序无错误，则编译通过单击【单步运行】可以单步调试，程序将每执行一条指令便产生一次中断（建议使用）。
单击【后退一步】可以返回到上一条指令（这个功能也是一般调试器没有的）。
单击【运行】，程序将从第一句直接运行到最后一句。
2、设计并单步调试实现一位十进制数的加法运算。
（1）选择新建一个.COM类型的文件。
（2）在编辑界面中，键入代码。
（3）点击工具栏的【模拟】按钮，进入调试窗口，单步调试并观察寄存器的变化情况。
3、进一步完善上述程序，实现一位十进制数的加法运算。
4、在实现了一位十进制数加法运算的基础上，选择完成如下题目：两位十进制加法运算、一位十进制数的四则运算、十进制多位数运算等。
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）一位加法：org 100hmov ah, 1int 21hmov bl, al mov ah, 2 mov dl, '+' int 21hmov ah, 1int 21hand bl, 0fh and ax, 0fh add al, bl aaaor ax, 3030h mov bx, ax mov ah, 2 mov dl, '=' int 21h cmp bh, 30hje j1mov ah, 2 mov dl, bhint 21hj1:mov ah, 2 mov dl, blint 21hret 多位加法：org 100hmov ah, 1int 21hmov bh, al int 21hmov bl, al mov ah, 2mov dl, '+'int 21hmov ah, 1int 21hmov ch, al int 21hmov cl, aland bx, 0f0fh and cx, 0f0fh mov ax, cxadd ax, bxaaaor ax, 3030h mov bx, ax mov ah, 2mov dl, '='int 21h cmp bh, 30hje j1mov ah, 2mov dl, bhint 21hj1:mov ah, 2mov dl, blint 21hret一位减、乘、除：mov ah, 1int 21hand al, 0fhmov bl, al mov ah, 1int 21hmov dl, alint 21hand al, 0fhxor ah, ahcmp dl, '+'jne jp1add al, blaaajmp short jp4jp1:cmp dl, '-'jne jp2xchg al, blsub al, blaasjmp short jp4jp2:cmp dl, '*'jne jp3mul blaamjmp short jp4jp3:xchg al, bldiv blaam jp4:mov bx, axmov ah, 2mov dl, '='int 21hor bx, 3030h cmp bh, '1'jc j1mov dl, bhint 21hj1:mov dl, blint 21h四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）一位数加法：多位数加法：一位数减、乘、除法五．结论通过这次实验，我对EMU8086实验模拟环境有相应的了解，熟悉了基本的EMU8086的使用方法，同时也对mov这个指令有了深入的理解，并且知道了各个存储器里面的值得存储过程，为以后的的学习打下了坚实的基础。
