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第5章 微机原理(讲)PPT课件

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微机原理 第5章 处理器总线时序和系统总线

微机原理 第5章 处理器总线时序和系统总线
存器、IP、DS、SS、ES寄存器及指令队列进行
清零操作，而将CS设置为0FFFFH。
⑨ CLK 时钟信号（输入） 8086的标准时钟频率为8MHZ。
第5章 功能相同的32个引脚的含义（续）
⑩ VCC 电源引脚，8086CPU采用单一的+5V电源
11
GND 接地引脚，有两个。 MN/MX 最小/最大组态控制（输入）
两种组态下，名称和功能相同的32个引脚的含义 同一引脚在不同时刻传送不同的信息，称为 分时复用引脚 ① AD15~AD0（Address Data Bus） 地址/数据复用引脚 （输入/输出，三态） 在DMA方式，此线浮空。
第5章
功能相同的32个引脚的含义（续）
地址/状态复用引脚
② A19/S6~A16/S3（Address/Status） （输出，三态）
数据
8288主要控制总线的含义（续）
MRDC（Memoy Read Command）:存储器读命令 MWTC（Memoy Write Command）:存储器写命令 IORC（I/O Read Command）:I/O读命令 IOWC（I/O Write Command）:I/O写命令 这4个信号全是低电平有效的输出信号。
也就是一个总线操作即将结束，另一个总线周期还未
开始时，称为无源状态，很显然，这时 S2 S1 S0中任一 信号的改变，都意味着一个新的总线周期的开始。
第5章
8288主要控制总线的含义
ALE（Address Latch Enable） 地址锁存允许信号 （输出）
高电平有效。这是8288总线控制器提供给地址 锁存器8282/8283的控制信号，把当前地址/数
注意：在I/O操作时，这些地址不用，全为低电平。

微机原理第五章 存储器

微机原理第五章 存储器
eg：要将6116SRAM放在8088CPU最低地址区域
（00000H~007FFH）
A11
CPU
A19
…
A0~A10
6116 CS
2）部分译码法 系统总线中的地址总线除片内地址外，部分高位地址（不是
全部高位地址）接到片外译码电路中参加译码，形成片选信号。 因此对应于存储芯片中的单元可有多个地址 。
（二）内存与CPU连接时的速度匹配
对CPU来说，读/写存储器的操作都有固定的时序（对8086 来说需要4个时钟周期），由此也就决定了对内存的存取速 度要求。
（三）内存容量的配置、地址分配 1. 内存容量配置
• CPU寻址能力（地址总线的条数） 软件的大小（对于通用计算机，这项不作为主要因素）
2. 区域的分配 RAM ROM 3. 数据组织 （按字节组织） 16位数据，低位字节在前，高位字节在后，存储器奇偶分体 （四）存储器芯片选择 根据微机系统对主存储器的容量和速度以及所存放程序的不同等 方面的要求来确定存储器芯片。它包括芯片型号和容量的选择。
24V
S
SiO2 G
D
字线
Vcc 位 线 输 出
P+ + + P+ N衬底
浮栅MOS
位
D
线
浮栅管
S
特点： 1）只读， 失电后信息不丢失 2）紫外线光照后，可擦除信息， 3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序） 典型芯片（27XX） 2716（2K×8位），2764（8K ×8位）……
D0 D8
CE
址
线
存储体
启动
控制逻辑 控制线
读 写
数 据 CPU
电寄
路存
器数

《微机原理讲 》课件

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中央处理器（CPU）是微机的 核心部件，负责执行指令和处
理数据。
CPU由运算器和控制器组成， 运算器负责进行算术和逻辑运 算，控制器负责控制指令的执
行顺序。
CPU的性能指标主要包括时钟 频率、指令集、缓存大小等。
多核处理器是当前CPU发展的 趋势，能够提高处理器的并行 处理能力。
存储器
存储器是微机中用于存储数据 的部件。
高级语言
高级语言是一种更接近自然语言和数 学表达式的编程语言，如C、C、Java 等。这些语言具有更好的可读性和可 维护性。
数据库管理系统
数据库管理系统定义
数据库管理系统是一种用于创建、使用和维护数据库的软 件系统。
数据库的类型
关系型数据库和非关系型数据库是两种主要的数据库类型。关系 型数据库如MySQL和Oracle，非关系型数据库如MongoDB和
03
输入输出设备的性能指标主要包括精度、速度、可靠性等。
04
智能设备的出现使得输入输出设备越来越多样化，如语音识别、手势 控制等。
总线
总线是微机中用于连接各个ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件的通道。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线三类 ，数据总线用于传输数据，地址总线用于传输 地址信息，控制总线用于传输控制信号。
总线的性能指标主要包括数据传输速率、传输 带宽等。
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目录 CONTENTS
• 微机原理概述 • 微机的硬件结构 • 微机的软件系统 • 微机的应用 • 微机的发展趋势
01
微机原理概述
微机的基本概念
微机
01
微型计算机的简称，是一种体积小、结构紧凑、性能强大的计
算机系统。
微机的特点
02

微机原理第5章存储器系统

微机原理第5章存储器系统
71
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13

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运算器是计算机的核心部件，负责进行算术和逻辑运算；控制器是计算机的指挥 中心，负责统一指挥计算机的各个部件；存储器是计算机的信息存储部件，用于 存储程序和数据；输入输出设备是计算机与外部进行信息交换的部件。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括主机箱、电源、主板、CPU 、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等。
难度：较高。
课外拓展与学习建议
拓展内容
阅读相关文献和书籍，了解微机原理 的前沿技术和应用领域。
学习建议
积极参与课外实践和学习小组，与同 学和老师交流学习心得和经验，提高 学习效果。源自THANKS感谢观看
汇编语言的语法
汇编语言的语法包括指令格式、操作数、寻址方式、指令语句等。其中，指令格式是用来规定指令的操 作码和操作数的格式；操作数是用来指定指令操作的对象；寻址方式是指令中寻找操作数的地址的方式 ；指令语句是指令的书写格式。
汇编程序的设计方法
汇编程序设计的步骤
汇编程序设计的步骤包括分析问题、设计程序、编写 代码、调试程序等。其中，分析问题是程序设计的前 提，设计程序是程序设计的主要环节，编写代码是程 序设计的具体实现，调试程序是保证程序正确性的重 要步骤。
中断请求与响应
当外部设备需要与微机系统进行信息交换时，会向系统发出中断请求。 系统会根据优先级和中断向量表来响应中断请求。
中断的基本概念与工作原理
中断的基本概念
中断是指当外部事件发生时，打断正在执行的程序，转而执行相应的中断处理程序。中断 处理程序通常包括保存现场、处理中断事件、恢复现场等步骤。
中断源
主机箱是微机系统的外壳，用于保护和支撑内部硬件； 电源是微机系统的能源供应部件；主板是微机系统的核 心部件，上面集成了许多重要的电子元件；CPU是微 机的中央处理器，是计算机的核心部件；内存是微机的 临时存储部件，用于存储当前正在运行的程序和数据； 硬盘是微机的永久存储部件，用于存储程序和数据；显 示器是微机的输出设备，用于显示输出的信息；键盘和 鼠标是微机的输入设备，用于输入用户指令。

微机原理ppt全

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第5章 输入输出基本方式
1．无条件方式
这种方式在传送信息时，已知外设是准备好的状态，所以 输入输出时都不需要查询外设的状态。可直接用IN和OUT指令 完成与接口之间的数据传送。但这种方式必须确保外设已经准 备好时才可使用，否则就会出错，故很少使用。采用无条件传 送方式的接口电路如图5-3所示。
图5-3 无条件传送方式接口电路
第5章 输入输出基本方式
2．查询方式
当CPU与外设之间进行数据传递源自， 很难保证CPU在执行输入操作时，外设一 定是“准备好”的；而在执行输出操作时 ，外设一定是“空闲”的。为保证数据传 送的正确进行，CPU必须在数据传送之前 对外设的状态进行查询，确认外设已经满 足了传送数据的条件后再与外设进行数据 交换，否则一直处于查询等待状态，这就 是查询方式。
第5章 输入输出基本方式
使用查询方式工作的外设必须至少有两个部 件，其中之一是状态部件。CPU每一次与外设进行 数据交换之前，先从状态部件读取信息，判断外 设是否处于“就绪”（Ready）状态。如果来自外 设的状态信息反映出外设“没有准备好”或正 “忙”（Busy），说明还不能进行数据传递；反 之，当CPU检测到外设已准备好（Ready）后，才 可以与外设进行一次数据传递。 （1）查询方式输入
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
5.1 输入输出方式 5.2 8086/8088的中断系统 5.3 8086/8088的中断控制与DMA控制 5.4 接口与总线
第5章 输入输出基本方式
“统一编址” 的特点是：内存和I/O端口共用一 个地址空间；所有访问内存的指令都可用于I/O端口 ，包括内存的算术逻辑运算指令。

微机原理-第5版(周荷琴)-第五章PPT课件

5.3.2 电可擦除可编程ROM （EEPROM）
第2页/共28页
5.3.1 可编程可擦除只读存储器（EPROM）
1. 基本存储单元
• 采用浮栅雪崩注入式半导体 技 术 ， 一 个 浮 栅 MOS 场 效 应管与一个MOS管（T）串 接，构成基本存储单元。
• 初始状态：浮栅被SiO2绝缘 层包围不带电荷，管子不导 通，位线Di为高电平，存储 了信息“1”。
第3页/共28页
存储原理
• 编程：在漏极D和源极S间，加 上25V高电压和编程脉冲，D、 S间被瞬时雪崩击穿，大量电 子通过绝缘层注入到浮栅，使 浮栅管导通，存储的信息变为0。 其余未编程单元仍保持1不变。
• 由于浮栅被绝缘层包围，注入 的电子不会泄露，保存的信息 也就不会丢失。
第4页/共28页
存储原理
1）( )内是24脚的2716和2732的引脚号； 2）原图中脚号（23）错标为（24）了。
第7页/共28页
2）27128的引脚信号
27128的容量为16K×8，28脚DIP封装
―A 1 3 ～ A 0 ： 1 4 根 地 址 线 ， 可 寻 址 1 6 K ―D 7 ～ D 0 ： 8 位 数 据 线 ， 编 程 时 输 入 ， 读 出 时 输 出
第12页/共28页
5.3.1 可编程可擦除ROM （EPROM）
5.3.2 电可擦除可编程ROM （EEPROM）
第13页/共28页
5.3.2 电可擦除可编程只读存储器
EEPROM 或E2PROM
1. EEPROM的原理与特点
• EPROM的缺点：虽可多次编程，但不容易修改局部内容，那 怕只想改变1个字节，也要拔下芯片，用紫外线擦除后重新编 程，使用不方便。

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例 5.4 用1K×4的SRAM芯片2114构成4K×8的存储器。 先作位扩展， 2 片 2114并接成一组 1KB存储器；再对 4 组作字扩展，用24译码器对这4组进行片选。
3. 形成片选信号的三种方法 1）线选法
用某1位高位地址做片选，低位地址与芯片地址线相连
实现片内寻址。电路简单但空间浪费大，因部分地址 线未参与译码，会地址重叠和地址不连续。 例5.5 有2块2764 EPROM芯片，用线选法对它们进行寻 址。画出译码电路示意图，并列出地址范围。 2764 容 量 8KB=23×210=213 字 节 ， 共 有 13 根 地 址 线 A12A0。可在地址总线A19A13中任选2根作线选译码 信号，当然地址范围会不同。 CE 让A13、A14接芯片1、2的片选 端，A12A0接芯片1、 2的地址线A12A0 ，就实现了线选法寻址。 这样， A13=0 选中 2764(1) ， A14=0 选中 2764(2) 。它们 不能同时选中。A12A0从000H变到FFFH，就能顺序 访问被选中芯片中的8K个字节。
2）字扩展
芯片位数已符合，只要增加地址范围，即字扩展增加
字数或容量。 例5.3 用16K×8芯片字扩展为64K×8存储器。 用4个芯片，A13A0、D7 D0、WE 线均并联，设计1 个24译码器，为各芯片提供片选信号 CS3 CS0 。
3）字位扩展
存储器芯片的容量和位数都需要进行扩展。
§5.4 存储器与CPU的连接
5.4.1 设计接口应考虑的问题
5.4.2 存储器接口设计
5.4.2 存储器接口设计
1. 地址译码器
存储器由多个芯片构成，CPU进行读/写操作时，
首先应选中特定的芯片，称为片选，然后从该芯 片中选择所要访问的存储单元。片选和访存的信 息，来源于CPU执行存储器读/写指令时，送到地 址总线上的地址信息，其中的高位用来生成片选 信号，低位直接连到芯片的地址线上，去实现片 内寻址。 用高位地址信息实现片选的电路称为地址译码器， 有门电路译码器、 N中取一译码器和 PLD（ Programmable Logic Device，可编程逻辑器件）译码 器等几种。如果用 FPGA 设计硬件系统，还可用 FPGA芯片的一部分来实现地址译码。 74LS138是常用的8中取1译码器。

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他内部器件，外部总线连接微机和其他外部设备。
总线的性能指标包括总线的带宽、总线的时钟频率、总线的传
03
输速率等。
03 软件组成
指令系统
指令集
指令系统是计算机硬件与软件之间的接口，它规定了计算机所支持 的指令集合，包括指令格式、寻址方式、操作码等。
指令类型
根据功能的不同，指令可以分为多种类型，如算术运算指令、逻辑 运算指令、移位指令、跳转指令等。
03
微机系统的基本工作流程是： 输入信息 -> 存储器存储 -> 控 制器指挥运算器进行运算 -> 输出结果。
02 硬件组成
中央处理器
01
CPU是微机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
02
CPU由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和
逻辑运算，控制器负责控制指令的执行顺序。
03
CPU的性能指标包括时钟频率、指令集、缓存大小等
04 系统组成与控制
操作系统
操作系统定义
操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理系统资源、控制程序执行、提供系统界 面等。
操作系统功能
操作系统具有进程管理、内存管理、文件管理、设备管理等功能，旨在提高计算机系统 的效率和可靠性。
常见操作系统
Windows、Linux、MacOS等。
程序控制与中断系统
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目录
• 微机系统概述 • 硬件组成 • 软件组成 • 系统组成与控制 • 应用领域与发展趋势 • 实验与上机操作指南
01 微机系统概述
微机系统的基本组成
运算器是计算机的核心部件 ，负责进行算术运算和逻辑
运算。
计算机的基本组成包括运算 器、控制器、存储器、输入

微机原理半导体存储器

• 如 386或486微机： 物理存储器CPU能够访问旳存储器，是232字节（32
位地址线）。
虚拟存储器程序占用存储空间，可达246字节。
实存储器
由32位 RAM
地址
ROM
232＝4G
虚存储器 磁盘 设备
246＝64T
•虚拟存储器实际上是由磁盘等外存储器旳支持来 实现旳，即由操作系统把磁盘存储器当主存来使 用，以扩大内存。
所以，存储器和CPU旳连接，有三个部分： （1）、地址线旳连接； （2）、数据线旳连接； （3）、控制线旳连接。 在详细连接时应考虑下面问题：
1、CPU总线旳负载能力
在微机系统中，CPU经过总线与数片存储器和若干I/O 芯片相连，而这些芯片可能为TTL器件，或MOS器 件，所以构成系统时CPU总线能否支持其负载是必须 考虑旳问题。
24 ——VCC ——A8 ——A9 ——WE ——OE ——A10 ——CE ——D7 ——D6 ——D5 ——D4
13 ——D3
引脚功能
D0－D7 8位数据输入／输出 A0-A10地址输入 ,11位
CE 片选（芯片允许） WE 写允许 OE 输出允许
一般RAM都有这三个控制端
• 2K*8=2024*8=16384个基本元电路，用11根地址 线对其进行译码，以便对2K个单元进行选择，选 中旳8bit位同步输入/输出，数据旳方向由CE， WE，OE一起控制。
旳存取时间tRC或tWC；一般以CPU旳时序来拟定对存储
器旳存储速度旳要求 ；在存储芯片已拟定旳情况下， 则应考虑是否需要迁入TW周期等。
• 背面设计，假设能配合，不考虑插入电路。
3、存储器旳地址分配和片选问题
因为目前单片存储器旳容量依然是有限旳，所以 总是要由许多片才干构成一定容量旳存储器。
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增加驱动器74LS244和74LS245。提高10倍， 但增加20ns附加总线延时。
5.5.2存储器的译码电路设计（略） 5.5.3 总线驱动器的使用
5.5.4微处理器与慢速存储器的连接
存储器 的图片
例题1： 下图为8086存储器的部分电路接线图。问
（1）M1的寻址范围＝
？
（2）M0的寻址范围＝
四 电可擦除PROM（EEPROM）
5.3.2 只读存储器典型产品举例
5.4 存储器地址译码方式及译码电路的设计
5.4.1 全地址译码方式（全译码选择方式）
５.4.2 部分地址译码方式和线选择方式
线选法
部分译码
5.4.3 存储器的地址译码电路 一、专用译码电路的地址译码器
二、ROM译码器
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
5.5.1存储器芯片负载要求的计算
8088微处理器总线负载能力为： 输出高电平电流—-400uA 输出低电平电流—2mA 允许负载电容（交流）—100PF。
2764 输入电流Iin=10uA 输出电流Iout=10uA , 直流负载要求。 电容负载C=12PF（交流负载要求）。 直流负载8088CPU挂接40片（400uA/10uA）。 交流负载8088CPU挂接8片（100PF/12PF）。
按位扩充
字节扩充
5.1.2 动态随机存储器（DRAM）
一、单管静态基本存储单元电路
二、ＤRAM的典型例子
2164逻辑符号
5.2 8086对存储器的读/写时序
一 读周期
二 写周期
5.3 只读存储器（ROM）
5.3.1 只读存储器的结构、特点和分类
一 掩摸 ROM
二 可编程ROM（PROM） 三 紫 存储器总容量＝
？
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
第5章 存 储 器
半导体存储器(内存储器、一般采用MOS管）
随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）
5.1 随机存储器
5.1.1 静态随机存储器（SRAM）
一、六管静态基本存储单元电路
二、SRAM的内部组织
三、SRAM的典型例子
2114逻辑符号
6116逻辑符号
四、SRAM的外部组织
按位扩充
5.5 存储器与CPU的连接
在存储器与CPU（系统总线）的连接时，应具 体考虑如下几个实际问题：
①根据系统要求选择哪一种合适的存储器芯片； ②系统总线的负载能力是否满足要求； ③采用何种存储器的地址译码方式，采用什么 样的译码电路； ④当存储器的速度跟不上CPU的工作速度时， 如何设计等待电路，使存储器速度和CPU的速度 相匹配。