微机接口技术第三章(1)2017

输入输出接口的种类繁多， 常见的有串行接口、并行 接口、USB接口等。
ABCD
常见的输入设备包括键盘、 鼠标、扫描仪等，输出设备 包括显示器、打印机等。
输入输出接口的性能指标 包括传输速度、数据格式 和兼容性等。
总线
01
总线是微机中各部件之间传输信 息的公共通道。
02
总线分为数据总线、地址总线和 控制总线，分别传输数据、地址
汇编语言程序设计的风格
良好的编程风格可以提高代码的可读性和可维护性，包括变量命名 规则、注释规则、代码布局等。
05
微机的应用与发展
微机在工业控制中的应用
实时控制
微机用于实时控制工业生产过程 中的各种参数，如温度、压力、 流量等，确保生产过程的稳定性
和安全性。
自动化生产线
微机集成于自动化生产线中，负责 监控生产设备的运行状态，实现生 产线的自动化和智能化。
故障诊断与预防
微机通过对工业设备的监测和分析， 能够及时发现潜在的故障并进行预 警，提高设备运行的可靠性。
微机在数据处理中的应用
数据采集与处理
01
微机用于采集、处理和分析大量数据，支持企业决策和业务运
营。
数据库管理
02
微机作为数据库服务器，提供数据存储、查询和管理功能，支
持企业信息系统的运行。
云计算与大数据
微机将朝着更小巧、轻便和集成化的方向发展，便于携带和使 用。
随着网络安全问题的日益突出，微机的安全性和可靠性将受到 更多关注，以确保数据和系统的安全。
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微机原理及接口技术第三章
• 微机原理概述 • 微机的硬件结构 • 微机的指令系统 • 微机的编程技术 • 微机的应用与发展

常数
出现在汇编源程序中的固定值，即其在运行期间不会变化 字符串常数 是由单引号括起来的一串字符。汇编程序把它们表示成一 个字符序列，一个字节对应一个字符，把引号内的字符翻 译成ASCII码 。 ’218’——32H，31H，38H
11
表达式
由操作数和运算符组合的序列，它在汇编时能产生一个值。 算术运算符 ＋、－、*、/、MOD
SIZE
DATA5
LENGTH DATA9
SIZE
DATA9
;结果为1000H ;结果为0001H ;结果为1 ;结果为1 ;结果为1 ;结果为3 ;结果为3
24
PTR 运算符
合成运算符PTR可以由已存在的存储器操作数声名一个段和 偏移量相同，而类型不同的新的存储器操作数，格式如下:
类型 PTR 表达式
0123H、0456H、0789H、0ABCH
CODE SEGMENT
程序4.1
ASSUME CS:完CO成D4E个数
MOV AX, 0123H
相加
ADD AX, 0456H
ADD AX, 0789H
ADD AX, 0ABCH
MOV AX, 4C00H
INT 21H
CODE ENDS
END
32
顺序程序设计
2
常数与表达式
3
标识符
4
数据定义
5
与数据相关的操作符
6
符号定义
9
常数
出现在汇编源程序中的固定值，即其在运行期间不会变化
数值常数
按其基数的不同，可以有二进制(B)、八进制(O)、十进 制(D)、十六进制数(H)等不同的表示形式
00101100B 1234D 1234 255O 56H 0BA12H

-
1
2 I/O 电路
31
32 输出 驱动
RAM
输入
控制 电路 1 读/写 选片 A5 2
Y 译码器 31 32
地址反相器
A6
A7
A8
A9
的 示 意 图
第 3章
存储器
3．SRAM芯片实例
典型的SRAM芯片有6116、6264、62256等。
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND — — — — — — — — — — — — 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 — — — — — — — — — — — — VCC A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3
第 3章
存储器
6264芯片与系统的连接
D0~D15 A1 • • A13 WR RD 高位地 址信号 • • • 译码 电路 • • D0~D7 A0 • • A12 WE OE CS1 CS2 D8~D15 • A0 • • A12 WE OE CS1 CS2
第 3章
存储器
3.2.2 动态RAM
•3.3.1 掩膜ROM
•3.3.2 可擦除可编程的ROM（EPROM） •3.3.3 电可擦可编程ROM(EEROM)
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OS ROM电路
第 3章 存储器
3.3.1 掩膜ROM
• •
A0 字 线 地 址 译 码 器
•
•
•
• •
VDD 字线 0
•
• • • ••
2
•
•
图 3 11 单 译 码 结 构 电 路

缓冲存储器用在两个具有不同工作速度的部件之间，在交换 信息时起缓冲作用，一般称之为cache。
微机原理与接口技术
3.1.2 存储系统层次结构
1．计算机对存储系统的要求 为了组成功能完善、高效运行、安全可靠、价
格合理的机器，通用计算机一般对存储系统提出 如下要求： ①存储容量大。 ②读写速度快。 ③价格低。 ④有支持系统启动和开发的能力。 ⑤具有后备存储能力。 ⑥安全可靠。
用掩膜技术对存储器进行编程，一旦制造完毕，内容固定不能改 变。适合批量生产，但不适用于科研工作。
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② 可编程式的ROM（PROM，Programmable ROM）
PROM允许用户一次性写入，再也不可更改。因此，不适用 于科研。
③ 可擦除式的ROM（EPROM，Erasable Programmable ROM）
微机原理与接口技术
3.2.2 随机读写存储器（RAM）基本存储电路 存储电路是存储器的基础和核心，指用于存储一
位二进制信息“0”或“1”的电路。在MOS存储器中 有静态和动态两类。 1.六管静态存储电路（SRAM）
微机原理与接口技术
图3.3 六管静态存储电路
微机原理与接口技术
2.单管动态存储电路（DRAM）
以上叙述了内存-外存和cache-内存这两种存储层次， 在现代微机中同时采用这两种存储层次，构成如图3.1所 示的cache-内存-外存三级存储系统。这三级存储系统的 形成，满足了现代微型计算机对存储系统的速度快、容量 大且价格低廉的要求。
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3.1.3 存储器主要性能指标
存储器的主要指标反映了计算机对它们的要求，下面对它进行量化说 明： 1.存储容量 容量是指存储器芯片上能存储的二进制数的位数。有两种表示形式： (1)如果一片芯片上有N个存储单元，每个单元可存放M位二进制数，则 该芯片的容量用N×M表示。例如容量为1024×1的芯片，则表示该 芯片上有1024个存储单元，每个单元内可存储一位二进制数。 (2)用字节数表示。如B、KB、MB、GB等，其关系为： 1KB=210B=1024B，1MB=210KB=1024KB，1GB=210MB=1024MB。 存储芯片内的存储单元个数与该芯片的地址引脚有关，而芯片内每个单 元能存储的二进制数的位数与该芯片输入/输出的数据线引脚有关。例 如2114 RAM芯片有10根地址引脚（A0～A9）、4根数据输入/输出线 （I/O1～I/O4），其存储容量为210=1K存储单元，每个单元存储4位 二进制数，即2114 RAM芯片的容量为1K×4位。

4
1．软件定时 软件定时是利用CPU内部定时机构产生的，一般根据所需 的时间常数来设计一个延时子程序。延时子程序中包含一定的 指令，设计者要对这些指令的执行时间进行周详的计算或精确 的测试，以便确定延迟时间是否符合定时的要求，再运用软件 编程，循环执行一段子程序，即可产生等待延时。这是一种常 用的定时方法，主要用于短时延时。
图3-1中有四个寄存器，它们都可以被CPU访问(有的芯片 内没有状态寄存器)。这些寄存器的功能及工作过程如下：
(1) 当确定了工作方式(定时或是计数)后便可通过CPU向 该芯片写入一个控制字送入控制寄存器，定时/计数器便根据 该控制寄存器的内容进行定时或计数。
(2) 再由CPU向该芯片写入一个计数初值或定时初始常数 送入初始寄存器，这样便完成了对定时/计数器的初始化工作。
12
(3) 启动该芯片后，计数器便从初始寄存器中获得计数初 值，并在CLK端输入的计数脉冲的控制下进行减1计数，直到计 数器减到0为止。
在计数过程中，计数器的程中不会干扰计数器的继续计 数。计数到0的状态时便由计数器的OUT端输出或用状态寄存器 的某一位表示，以供CPU查询或I/O检测，或作为中断的中断请 求信号。
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3.1.2 可编程定时/计数器的工作原理 可编程定时/计数器的功能体现在两个方面：一是作为计
数器，二是作为定时器。所谓计数器，是指在设置好计数数值 后，每来一个脉冲，计数器便开始减1计数，减为“0”时，输 出一个计数结束信号。若计数未结束，而外部没有触发信号， 则可以通过读取现行计数器的值来求出一共记了多少个时钟脉 冲。所谓定时器，是指设置好定时时间常数后，由时钟脉冲触 发开始进行减1计数，并按定时常数不断地输出为时钟周期整 数倍的定时间隔。定时时间长度就是计数初值与时钟周期的乘 积。

高位字节在高地址存储单元，低位字节在低地址存储单元。
图3-1 立即数寻址方式的存储和执行示意图
2）寄存器寻址方式
该寻址方式的操作数在CPU内部的寄存器中，指令中指定寄存器号。 对于16位操作数，寄存器可以是AX、BX、CX、DX，SI、DI、SP和 BP等； 对于8位操作数，寄存器可以是AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL和DH。
3.1.1 指令格式
指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式。计算机中的指令 由操作码字段和操作数字段两部分组成。操作码字段指示计算机所要执 行的操作，操作数字段指出在指令执行操作过程的所需要的操作数。
汇编语言语句用符号或符号地址来表示操作数或操作数地址，它的 操作码与机器指令是一一对应的。用助记符表达的指令格式通常为：
图3-2 直接寻址方式指令的执行情况
4）寄存器间接寻址方式 操作数在存储器中，操作数有效地址在SI、DI、BX、BP这4个寄存
器之一中，在一般情况（即不使用段超越前缀明确指定段寄存器）下， 如果有效地址在SI、DI和BX中，则以DS段寄存器的内容为段值；如果有 效地址在BP中，则以SS段寄存器的内容为段值。
2）入栈指令 格式：PUSH SRC 功能：将操作数压入堆栈中。 操作：16位指令: (SP）← (SP)-2
((SP)+1,(SP)) ← (SRC) 32位指令: (ESP) ← (ESP)-4
3.2 微处理器的基本指令系统
80x86的指令系统大致分为6 种类型：数据传送指令、 算术运算指令、位操作指令、串操作指令、程序控制指令和 处理器控制指令。
3.2.1 数据传送指令
数据传送是机器内部最基本的操作之一。这些指令不仅能实现寄存 器之间、寄存器与内存之间、寄存器与I/O端口之间的字节或字数据的 传送，而且能传送目标地址和状态标示以及完成堆栈的操作。数据传送 指令负责把数据地址或立即数传送到寄存器或存储单元中。它又可以分 为以下5种。

a
5
3.1 8086/8088的寻址方式
寻址方式有：
1、立即寻址
这种寻址的操作数直接放在指令中。 不需要访问存储器。
例：MOV AL，34H MOV AX，1234H
需要注意在16位操作时，两个 字节 数据的高低位存储位置。立即数只能 是源操作数。立即寻址主要用来给寄 存器或存储单元赋初值。
AX 12H AH
DS=0B10H， 执行 LDS SI，[BX]
SI = 6920H
DS= 2073H
a
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3.2 8086/8088的指令系统
• Intel 8086/8088指令系统共有117条基本指 令，可分成6个功能组:
① 数据传送类指令 ② 算术运算类指令 ③ 逻辑运算类指令 ④ 串操作类指令 ⑤ 控制转移类指令 ⑥ 处理器控制类指令
a
13
3.2.1数据传送指令
1．数据传送MOV指令
一般格式：MOV OPRD1，OPRD2
要求：源操作数是一个内存操作数，目的操 作数是一个通用寄存器或变址寄存器。
a
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3.2.1数据传送指令
例：LDS SI，[BX] ；其中(BX)=2000H;本指令将把 BX所指的32位地址指针的段地址部分送入DS， 偏移量部分送入SI。
DS:2000 20 2001 69 2002 73 2003 20
3.2.1数据传送指令
⑵ 立即数传送至CPU内部的通用寄存器组(即AX、 BX、CX、 DX、BP、SP、SI、DI)，
MOV CL，4
MOV AX，03FFH
MOV SI，057BH
⑶ CPU内部寄存器(除了CS和IP以外)与存储器(所有寻址方 式)之间的数据传送。

虚拟空间(虚拟存储器地址空间):编程空间 虚拟存储器是一项硬件和软件结合的技术。 存储管理部件把主存(物理存储器)和辅存 (磁盘)看作是一个整体，即虚拟存储器。允许编 程空间为246=64T，程序员可在此地址范围内编 程，程序可大大超过物理空间。该空间对应的地 址称为虚拟地址或逻辑地址。运行时，操作系统 从虚拟空间取一部分程序载入物理存储器运行。 当程序运行需要调用的程序和要访问的数据不在 物理存储器时，操作系统再把那一部分调入物理 存储器.……数据的交换极快，程序察觉不到。
32位名称
EAX EBX ECX
8位名称 16位名称 AH AX AL BH BX BL CH CX CL
名称
累加器
基址变址 计数 数据 堆栈指针 基址指针 目的变址
EDX
ESP EBP EDI
DH DX DL
SP BP DI SI
IP
ESI
源变址
有IP、SP、BP、SI、DI共5个16位寄存器，主要作用是为寻址存 贮单元提供偏移地址。其中： • IP (Instruction Pointer)为指令指针，固定用来存放代码段中偏移 地址，在程序运行过程中，它始终指向顺序存放在存贮器中,将 要执行的指令地址(与CS联合确定下条指令的物理地址)，控制器 取得这条指令后，IP令自动增加一定的值（该值等于已执行（已 取得）指令的字节数），以指向下一条将要执行的指令。
根据功能，8086的标志可以分为两类，一 类叫状态标志，另一类叫控制标志。状态标志 表示前面的操作执行后，算数逻辑部件处在怎 样一种状态，这种状态会像某种先决条件一样 影响后面的操作。控制标志是人为设置的，指 令系统中有专门的指令用于控制标志的设置和 清除，每个控制标志都对某一种特定的功能起 控制作用。状态标志位有六个，即SF、ZF、 PF、CF、AF和OF。