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全套课件 微机原理与接口技术--李云强

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微机原理与接口技术课件PPT

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汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
1 2 3
智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。

【PPT】微机原理与接口技术.

【PPT】微机原理与接口技术.

×
×
DIR
IRQEN
ASTRB
INIT
DSTRB
WRITE
方向位 1=输入 0=输出
读/写状态位 中断使能位 初始化位 1=读 1有效 1有效 0=写 地址选通位 数据选通位 0有效 0有效
▼
EPP接口初始化 在使用EPP之前应将并口置于正向传输模 式（输出），即将控制寄存器的方向位 （Bit5）置0。可编写EPP初始化函数 epp_init()如下：
微机原理与接口技术
实验讲稿（PPT）
实验项目
实验箱简介 基于 EPP接口的LED显示 8255并行接口原理及编程 8253计数器原理及分频实验 8253计数器在测频中的应用 双积分式A/D 转换器7109 的原理及编程 逐次比较式A/D转换器0809的原理及编程 D/A转换器0832的原理实验 DAC0832在程控信号源中的应用 LED点阵显示 基本并行输入/输出口在键盘接口中的应用 8250串行通信 电子称实验
状态寄存器和控制寄存器各位具体定义如下图所示。
D7 状态寄存器 （BASE+1）
WAIT
D6
INTR
D5
USER1
D4
USER2
D3
USER3
D2
×
D1
×
D0
TMOUT
Wait状态位 1有效
中断请求状态位 1有效
用户自定义
保留（EPP1.7) 超时标志位（EPP1.9) 1=超时；0=未超时
控制寄存器 （BASE+2）
VCC
74LS138 Y0 A . B . . C .
Q4 74LS273
. . .
E1 E2 E3

微机原理及接口技术课件

微机原理及接口技术课件
外存储器是微机系统中的低速存储器， 用于长期存储大量数据和程序。
中央处理器是微机系统的核心，负责执 行程序中的指令。
内存储器是微机系统中的高速存储器， 用于存储程序和数据。
微机系统的软件结构
微机系统的软件结构包括系统软件和 应用软件。
应用软件是根据特定需求开发的软件 ，如办公软件、图像处理软件等。
通过微机接口实验，使 学生掌握微机接口的基 本原理和应用技术，培 养学生对微机系统的综 合分析和设计能力。
微机接口实验通常包括 以下几个方面的内容
通过实验箱或实验板等 硬件设备，让学生了解 并掌握各种硬件接口的 工作原理和性能特点。
通过编写软件程序，让 学生掌握各种输入/输出 控制方式、中断处理、 DMA传输等软件接口的 控制原理和编程方法。
计算机的基本组成 包括运算器、控制 器、存储器、输入 输出设备。
控制器是计算机的 指挥中心，负责控 制和协调计算机的 各个部件。
输入输出设备用于 与外部进行信息交 流，如键盘、鼠标 和显示器等。
微机系统的硬件结构
微机系统的硬件结构包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入输出设备等 。
输入输出设备用于与外部进行信息交流 ，如键盘、鼠标和显示器等。
接口技术
包括串行接口、并行接口、USB接口等技术 ，实现微机与其他设备的通信。
C/C语言
一种高级编程语言，广泛应用于微机应用系 统的开发。
中断技术
实现微机应用系统中断处理和任务调度的重 要技术。
06
CATALOGUE
微机接口实验及课程设计
微机接口实验的目的与内容
目的
内容
硬件接口实验
软件编程实验
综合实验
。
串行接口的实现

【2024版】微机原理与接口技术课件

【2024版】微机原理与接口技术课件

-67
CS=0，CP=1， CS CP=1，产生溢出，
运算出错。
1001 0010 + 0010 0110
1100 1000
cs 0,cp 0,
-110 + 54
-56
cs cp 0
4. 十进制数的二进制编码
BCD码:
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 012 3 45 6 7 8 9
MOV AL,[2000H] ADD AL,2 HALT
1.5 典型微处理器系统及工作原理
一.典型微处理器的结构
1.6 计算机中的数制和编码
1、常用进位制
10、12、16、60进位制
1)、十进制 特点：十个数0~9 逢十进一
例：
1992 .5 1103 9102 9101 2100 5101 899.19 8102 9101 9100 1101 9102
• 程序的存放 ---- 要求机器能自动执行这些程序,就必须把这些程序存 放到存储器的某个区域. 计算机在执行时把这些指令 一条条取出来加以执行.
三、CPU执行过程
操作 ： 将两个数 10 和 2 相加.
指令： mov al, [2000]
add al, 2
hlt 机器指令：A0 00 20
04 02 F4
符号位有进位，CS=1；否则CS=1。 数值部分最高位有进位，CP=1，否则 CS=1 利用“异或”电路判别：
Cs Cp 1 ，有溢出。
CS CP 10
CS CP
1
01
1
00
0
11
1
八位补码运算：（-128 ~ +127）

第8章 并行通信接口技术

第8章 并行通信接口技术
微机原理与接口技术
主编：李云强 中国水利水电出版社
第8章 并行通信接口技术
• 并行传输是指多位数据通过多根传输线同时进行的 传输。这种方式适合于外部设备与微机之间进行近 距离、大量和快速的信息交换，例如：微机与并行 接口打印机、硬盘驱动器之间的数据交换。
本章要点
• • • • • 简单并行接口电路的构成方法 可编程并行接口芯片8255A的工作方式 可编程并行接口芯片8255A的编程 用8255A实现微处理器与打印机的接口 微处理器与键盘的接口方法
效。当外设取走数据后（ACK#为
低电平），若中断处于开放状态
（INTE=1），8255发出INTR信号，
向CPU发出中断请求，请求CPU再
输出后面的数据。
INTE：中断允许信号。对A口来讲，是由PC6置位来实现，对B 口来讲，则仍由PC2置位来实现。事先将其置位。
20
3.方式2—双向选通输入输出
•如果外设既可以作为输入 设备，又可以作为输出设备， 并且输入输出动作不会同时 进行。8255可采用方式2。 •方式2只限于A口使用。此 时A口可以发送数据和接收 数据。需要利用端口C的5位 作为联络信号。
14
1.方式0——简单输入/输出
• CPU也可以采用查询传送方式与8255A交换数据。
• 此时接口与外设之间需要联络信号线，可以把C口用
作控制和状态口，与外设的控制和状态端相连，CPU
通过对C口的读写，实现A口与B口的查询方式工作。
15
2. 方式1——选通输入输出
• 方式1工作于中断方式。此时，C口分成两部分，分
；这四条指令用于产生选通信号 ；这四条指令用于产生选通信号 ；修改指针，指向下一个字符
；输出回车符

chap41微机原理与接口技术课件课件

chap41微机原理与接口技术课件课件
探索系统时钟的原理及其在计算机中的作用。
时序控制
了解时序控制的概念和应用，确保计算机的正确运行。
中断控制与异常处理
中断控制
异常处理
学习中断控制的原理和处理方法，实现系统的响应能力。 了解异常处理的概念和应用，确保系统的稳定性。
总线技术及其应用
1 总线结构
2 总线应用
深入了解计算机总线的结构和工作原理。
中断控制
学习单片机中断处理和优先级设 置。
IO口设计及应用
探索IO口的设计和在单片机应用 中的应用。
操作系统基础知识介绍
1 进程管理
学习操作系统中进程的创建和管理。
2 内存管理
了解操作系统中内存的分配和回收。
3 文件系统
深入研究操作系统中文件的组织和访问方法。
微机原理与接口技术
这个课件将带您深入了解微机原理与接口技术，从基础知识到嵌入式系统的 设计和应用。
微机基础知识介绍
1
内存管理
2
深入研究内存的结构和管理，优化系统性
能。
3
CPU结构
学习CPU的架构和工作原理，理解计算机的 核心。
输入输出设备
了解各种输入输出设备的接口及其应用。
系统时钟与时序控制
时钟原理
探讨总线应用的各种场景和案例。
DMA技术及其应用
1
DMA原理
学习直接内存访问（DMA）的工作原理。
2Hale Waihona Puke DMA应用探索DMA在过程控制和数据传输中的广泛应用。
嵌入式系统概述及应用
概述
深入理解嵌入式系统的概念和应用领域。
应用
探讨嵌入式系统在各行各业中的应用案例。
单片机概述及应用
指令集介绍
了解单片机的指令集和编程原理。

《微机原理与接口技术》(第3版). 冯博琴,吴宁主编. 清华大学出版社(官方课件)


程序计 数器PC
地址
┇
指令n
┇
操作数
10
冯 • 诺依曼机的工作过程

取一条指令的工作过程：

将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。

CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
存储程序工作原理
7
存储程序原理

将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组 成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行；


由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序 的执行。
8
冯 • 诺依曼计算机体系结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
9
冯 • 诺依曼机的工作过程
内存中的程序 CPU 取出 指令1 指令2 分析 获取操作数 执行 存放结果


因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器 IR，然后再送到指令译码器ID 11
冯 • 诺依曼机的特点和不足

特点：

程序存储，共享数据，顺序执行 属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的 处理。 与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高； 执行顺序有程序决定，对大型复杂任务较困难； 以运算器为核心，处理效率较低； 由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。
67
为什么补码可以把减法变成加 法？

从10进制来说： 减一，和 加99，效果相同吗？ 在100之内，它们就是相同的。 99，就是1的补数，100就是模。 从8位2进制来说： 减一，和 加255，效果也是相同的。 255，就是1的补码，二进制数 1 0000 0000 就是模，即十进制的 256。 求出补码后，就可以用‚加补码‛完成减法运算。 原理就是上述的‚同模‛理论。 如果结果的数字太大，超出了256所能容纳的范围，就是溢出。 溢出了，并没有解决的办法。 反码+1的方式，只是经验公式而已，没有原理。 它说明不了－128的补码。因为在8位二进制的条件下，－128并没有反码。

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1 统一编址方式
从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O 接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置 专门的I/O指令 优点： 访问I/O端口可实现输入/输出操作，还可以对端口内 容进行算术逻辑运算、移位等等； 能给端口有较大的编址空间，这对大型控制系统和 数据通信系统是很有意义的；
2．状态信息
CPU 在传送数据信息之前，经常需要先了解外 设当前的状态。如输入设备的数据是否准备好 、输出设备是否忙等。
用于表征外设工作状态的信息就叫做状态信息， 它总是由外设通过接口输入给CPU的。 状态信息的长度不定，可以是1个二进制位或 多个，含义也随外1 为什么要设置接口电路
CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻 辑定义和时序关系上都不一致 两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低
若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就 会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的 效率 若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖 于CPU，对外设本身的发展不利。
用来发布控制命令、控制外设工作的 信息，例如A/D转换器的启停信号。
控制信息总是CPU通过接口发出的。
返 回
5.1.3 接口的基本功能
1 ． 2． 3. 4． 5. 6 ． 7. 8. 数据缓冲功能 端口选择功能 信号转换功能 接收和执行CPU命令的功能 中断管理功能 可编程功能 返回外设状态的功能 数据宽度与数据格式转换的功能
I/O端口地址选用的原则
凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 原则上讲，未被占用的地址，用户可以选用，但 对计算机厂家申明保留的地址，不要使用，否则 会发生I/O地址重叠和冲突，造成用户开发的产品 与系统不兼容而失去使用价值 一般，用户可使用300～31FH地址

第4章 指令系统

– 最常用的是二地址指令格式，这种格式的指令中存在两 个操作数，右边的是源操作数，左边的是目的操作数，
• 例如：mov ax,[BX] • 该指令的功能是把[BX]表示的源操作数传送(MOV)到AX目的操
作数中。
4.2.2 80X86指令编码格式
• 这里仅以8086指令编码格式为例说明80x86 CPU指令系统 的设计思想。
MOD=01B DS：[BX]＋[SI]+D8 DS：[BX]＋[DI]+D8 SS：[BP]＋[SI]+D8 SS：[BP]＋[DI]+D8 DS：[SI]+D8 DS：[DI]+D8 DS：[BP] +D8 DS：[BX] +D8
MOD=10B DS：[BX]＋[SI]＋D16 DS：[BX]＋[DI]+D16 SS：[BP]＋[SI]+D16 SS：[BP]＋[DI]+D16 DS：[SI]+D16 DS：[DI]+D16 DS：[BP] +D16 DS：[BX] +D16
• 80386/80486可以实现对位串进行操作，最长的位串可以 包含232个位。一个位在位串中的地址称为位偏移量，其取 值范围为－2G～(2G－1)。
图4-4 字节、字、双字字符 计算机处理各种数据或完成某些其他任务都是通 过执行具体指令来实现的。指令除了说明计算机 做什么，还要指出数据的来源、操作结果的去向
4.1.3 指针数据类型
• 指针是内存单元的地址，在实方式下有两种类型 的指针：近指针(16位)和远指针(32位)
– 近指针(near)是段内的16位偏移量(称为有效地址)。 – 远指针(far)是一个32位的逻辑地址，不仅包含16位有

微机原理与接口技术ppt课件

NMI——不可屏蔽中断情求〔输入〕，上升沿有效。有效时 表示外部有不可屏蔽中断恳求。
RESET——复位〔输入〕，高电平有效。有效时将终止 80486正在进展的一切的操作，并设置80486为初始形状。在 RESET之后，80486将从FFFFFFF0H单元开场执行指令。
4.3.3 时钟信号
CLK——时钟信号〔输入〕。CLK为80486提供根本的定时 和内部任务频率。一切外部定时与计数操作都是相对于CLK 的上升沿而制定的。
HLDA——总线坚持呼应〔输出〕，高电平有效。有效时表 示微处置器已将总线控制权交给提出总线坚持恳求的总线设 备。
BOFF——总线释放〔输入〕，低电平有效。有效时将强迫 微处置器在下一个时钟周期释放对总线的控制。
11. 总线宽度控制信号 BS8、BS16——总线宽度控制〔输入〕，低电平有效。BS8 和BS16均由外部硬件提供，用来控制数据总线传送的速度， 以满足8位和16位设备数据传送的需求。当BS8有效时，传送 8位数据；BS16有效时，传送16位数据; BS8和BS16同时有效 时，传送8位数据；BS8和BS16均无效时，传送32位数据。 12. 中断/复位信号 INTR——可屏蔽中断恳求〔输入〕，高电平有效。有效时 表示外部有可屏蔽中断恳求。
9. 第20位地址A20屏蔽信号 A20M——地址位A20屏蔽〔输入〕，低电平有效。有效时 微处置器在查找内部Cache或访问某个存储单元之前，将屏 蔽第20位地址线〔A20〕使微处置器只访问1MB以内的低序 地址。
10. 总线仲裁信号 BREQ——总线恳求〔输出〕，高电平有效。有效时表示 80486内部已提出一个总线恳求。 HOLD——总线坚持恳求〔输入〕，高电平有效。其它总线 设备要求运用系统总线时，经过HOLD向80486提出总线坚 持恳求。
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第三阶段(1978—1981年)
16 位微处理器和微型计算机时代，通常称之为第三 代，其典型产品是Intel公司的8086/8088及80286等 微处理器。其主要技术特点如下。
• (1) 处理器为16位。 • (2) 采用HMOS工艺，集成度比第二代提高一个数
量级(一个数量级就是10的1次方)。 • (3) 运算速度比第二代提高一个数量级。 • (4) 采用汇编语言、高级语言并配有软件系统。
第五阶段(1992年以后)
高档的32位及64位微处理器时代，是奔腾系列处 理器和奔腾系列微型计算机时代，通常称之为第五 代，其典型产品是Intel公司的Pentium、PentiumⅡ、 Pentium III、Pentium 4、Itanium(安腾)等。
CPU
典 型 的
芯 片 图
Intel 4004
主要目标是采用超大规模集成电路，在系统结构上类似人脑的神经网络， 在材料上使用常温超导材料和光器件，在计算机结构上采用超并行的数据 流计算等。
1.1.3 微型计算机的发展历程
• 第一阶段(1971-1973年) • 第二阶段(1974-1978年) • 第三阶段(1978-1981年) • 第四阶段(1981-1991年) • 第五阶段(1992年以后)
1.1.2 计算机的发展历程
• 第一代计算机 • 第二代计算机 • 第三代计算机 • 第四代计算机 • 第五代计算机
第一代计算机的发展阶段为从20世纪40年代末到50年代中期，这个阶段的 计算机以电子管为主要元件，也就是电子管时代的计算机。这一代计算机 主要用于科学计算。
20世纪50年代中期，晶体管取代电子管，大大缩小了计算机的体积，降低 了成本，同时将运算速度提高了近百倍，这个时代的计算机也称为晶体管 时代的计算机。在应用上，计算机不仅用于科学计算，而且开始用于数据 处理和过程控制。
微机原理与接口技术
第1章 微型计算机概述
1.1 计算机的发展概况 1.2 微型计算机的基本结构 1.3 微型计算机系统 1.4 微机的工作过程 1.5 PC系列微机的体系结构
1.1 计算机的发展概况
1.1.1 世界第一台计算机的诞生与冯·诺伊曼计 算机结构
• 1946年，在美国的宾西法尼亚大学诞生了世界上 第一台电子计算机ENIAC。
20世纪60年代中期，集成电路问世之后，出现了中、小规模集成电路构成 的第三代计算机。这一时期，实时系统和计算机通信网络有了一定的发展。
20世纪70年代初，出现了以大规模集成电路为主体的第四代计算机。这一 代计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高，发展了并行技术和多机系 统，出现了精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer，RISC)。微 型计算机(Microcomputer)也是在第四代计算机时代产生的。
①计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备五个部分组成；
②数据和程序均以二进制代码形式不加区别地存放 在存储器中，存放的位置由存储器的地址指定；
③计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令 加以执行。
CPU
输
运算器
控制器
输
入Hale Waihona Puke 出设设备
内存储器
备
外存储器
(a)
(b)
冯·诺依曼计算机结构和冯·诺依曼
微处理器 （CPU）
地址总线AB
内存储器
I/O接口
DB 状态
I/O 设备
控制 数据总线DB
1.2.1 微型计算机结构组成
•微处理器
•主存储器
•总线
•I/O接口和I/O设备
各部件之间通过地址总线(Address Bus，AB)，数据总线 (Data Bus，DB)和控制总线(Control Bus，CB)相互连接与通信。 另外，微型计算机通过I/O接口与输入/输出设备相接，完成各 种输入/输出操作。
• 冯·诺伊曼计算机结构
– 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五个部分组成；
– 数据和程序均以二进制代码形式不加区别地存放在存储 器中，存放的位置由存储器的地址指定；
– 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以执 行。
第一台电子计算机ENIAC
冯·诺伊曼首先提出的“存储程序”概念，以及 由他首先规定的计算机的基本结构，人们称为 “冯·诺伊曼计算机结构”。归纳其基本内容，主要 包括以下几点：
第一阶段(1971—1973年)
4位或8位低档微处理器和微型计算机时代，通常称 之为第一代，其典型的产品是Intel 4004、Intel 8008 微处理器以及由它们组成的MCS-4和MCS-8微型计算 机。系统结构和指令系统均比较简单，主要用于家 用电器和简单的控制场合。其主要技术特点如下。
•(1) 处理器为4位或低档8位。 •(2) 采用PMOS工艺，集成度低。 •(3) 运算功能较差，速度较慢。 •(4) 语言主要以机器语言或简单的汇编语言为主。
Intel 8008
Intel 8086
Intel 80286
Intel 80386
Intel 80486
Pentium
Pentium MMX
Pentium Pro
Pentium Ⅱ
Pentium Ⅲ
Pentium 4
Intel Xeon 系列
Intel Core 系列
1.2 微型计算机的基本结构
第二阶段(1974—1978年)
8位中高档微处理器和微型计算机时代，通常称之为 第二代，其典型产品是Intel公司的8080/8085等微处 理器。其主要技术特点如下。 •(1) 处理器为中高档8位。 •(2) 采用NMOS工艺，集成度比第一代提高4倍左右。 •(3) 运算速度提高10～15倍。 •(4) 采用机器语言、汇编语言或高级语言，后期配 有操作系统。
第四阶段(1981—1991年)
32位微处理器和微型计算机时代，通常称之为第四 代，其典型产品是Intel公司的80386/80486等微处理 器，以及相应的IBM PC 兼容机，如386、486等。其 主要技术特点如下。 •(1) 处理器为高性能的16位或32位处理器。 •(2) 采用HMOS或CMOS工艺，集成度在100万晶体 管/片以上。 •(3) 运算速度再次提高。 •(4) 部分软件硬件化。