微型计算机技术学习辅导学习教案.pptx

《微型计算机技术学习辅导学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机技术学习辅导学习教案.pptx（289页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、微型微型(wixng)计算机技术学习辅导计算机技术学习辅导第一页，共289页。2 21 教学(jio xu)目的 随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩大，随着微型计算机在各行各业中应用的不断扩大，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处可见，包括单片机在内的微型计算机的应用已随处可见，理工科学生有必要了解掌握该领域的理论知识及理工科学生有必要了解掌握该领域的理论知识及专业技术专业技术,微型计算机技术是计算机科学与技微型计算机技术是计算机科学与技术专业重要术专业重要(zhngyo)(zhngyo)的专业课程。本课程系统的专业课程。本课程系统地介绍微型计算机系统的基本组织结构及基本工地介绍微型计算

2、机系统的基本组织结构及基本工作原理，微型计算机接口原理及应用技术。重点作原理，微型计算机接口原理及应用技术。重点阐述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电阐述微处理器与外界连接技术，包括硬件接口电路的设计和相关应用软件的设计。路的设计和相关应用软件的设计。第1页/共289页第二页，共289页。3 32 教学要求 本课程要求学生理解和掌握微型计算机的基本概念、基本理论和基本方法，通过本课程的学习，使学生了解(lioji)微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，具有分析和设计接口的能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。第2页/共289页

3、第三页，共289页。4 42 具体(jt)要求1 微型计算机系统的组织(zzh)结构及工作原理：微处理器芯片、微型计算机、微型计算机系统的基本组织(zzh)结构和基本工作原理；第3页/共289页第四页，共289页。5 52 具体(jt)要求2 微型(wixng)计算机接口原理及应用技术：接口的基本概念；定时计数器、并行接口、串行接口、中断控制器、DMA控制器、A/D和D/A转换器接口等接口电路的工作原理、硬件设计及软件驱动程序的编程方法；I/O端口地址译码电路设计。第4页/共289页第五页，共289页。6 62 具体(jt)要求3 微型计算机技术现状与发展趋势：嵌入式系统、软硬件协同设计（So

4、ftware/HardwareCo-Design）、系统芯片（SystemonChip，SOC）、具有(jyu)知识产权的内核(IntellectualPropertyCore,IP核)等技术第5页/共289页第六页，共289页。7 72 与其它课程(kchng)的关系计算机组成原理、计算机系统结构和微型计算机技术是计算机科学与技术专业的核心课程。但三门课程内容陈旧且彼此交叉重复，为此1997年教育部邀请国内资深教授(jioshu)、参照国外同类权威教材，组织确定该系列教材的内容划分和所属重点。第6页/共289页第七页，共289页。8 82 各课程(kchng)的重点计算机系统结构：重点论述计

5、算机系统的各种(zhn)基本结构、设计技术和性能定量分析方法；计算机组成原理：侧重讨论计算机基本部件的构成和组成方式，基本运算的操作原理和单元的设计思想、操作方式及其实现；微型计算机技术：突出应用，详细讲述微处理器芯片、计算机主板、接口技术和应用编程方法。第7页/共289页第八页，共289页。9 92 教材(jioci)与教学参考书 教 材：微型计算机技术，孙德文，高等教育出版社，2001.1。参考书：1微型计算机接口技术及其应用(yngyng)，刘乐善等，华中科技大学出版社，2000.1。2微型计算机原理及应用(yngyng)，周明德，清华大学出版社。2000.2。第8页/共289页第九页，

6、共289页。第一章 微型(wixng)计算机概论第9页/共289页第十页，共289页。1111本章重点(zhngdin)与难点内容本章主要介绍有关微型计算机系统的基本概念，本章主要介绍有关微型计算机系统的基本概念，包括微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定包括微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义，微型计算机的发展概况，微型计算机的特点和义，微型计算机的发展概况，微型计算机的特点和应用，以及微型计算机的分类，并在此基础上从三应用，以及微型计算机的分类，并在此基础上从三个层面上引出微机系统总线结构的概念。重点了解个层面上引出微机系统总线结构的概念。重点了解(lioji)(lioji)微型计

7、算机系统各组成部件的功能和相互关微型计算机系统各组成部件的功能和相互关系，理解微型计算机系统的总线结构的特点，以及系，理解微型计算机系统的总线结构的特点，以及对于微处理器、微型计算机和微型计算机系统，如对于微处理器、微型计算机和微型计算机系统，如何采用总线结构框架连接各部分组件而构成一个整何采用总线结构框架连接各部分组件而构成一个整体。体。第10页/共289页第十一页，共289页。12121关于微型(wixng)计算机的简单介绍 首先介绍(jisho)微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义以及三者之间的关系。对于微处理器的发展概况，应结合微电子学的发展来了解微处理器芯片技术，以及所遵循的摩

8、尔定律，即芯片的容量每18-24个月增加一倍。第11页/共289页第十二页，共289页。1313术语(shy)运算器运算器 微处理微处理器器 控制器控制器 寄存器寄存器 微型计算机微型计算机 内存储器内存储器 硬件硬件 输入输入/输出接口输出接口 输入输入/输出设备输出设备(sh ch(sh ch sh bi)sh bi)及外存储器及外存储器微型计算机系统微型计算机系统 电源、面板、机架等电源、面板、机架等 软件软件 系统软件系统软件 应用软件应用软件第12页/共289页第十三页，共289页。1414微型(wixng)计算机系统基本构成第13页/共289页第十四页，共289页。1515微处理器

9、中央处理器（CPU）运算器完成算术(sunsh)/逻辑运算控制器操作控制寄存器组存放参加运算的数据、中间结果、地址等第14页/共289页第十五页，共289页。1616微型(wixng)计算机的发展摩尔定律摩尔定律第N N代微处理器第15页/共289页第十六页，共289页。1717摩尔定律芯片(xn pin)的容量每18-24个月增加一倍 第16页/共289页第十七页，共289页。1818微处理器的发展(fzhn)4004(2300/50m)/80088080/8085、8086/808880286/80386/80486Pentium/PentiumPro/PentiumPentium/Pen

10、tium(4200万/0.13m)集成电路技术(jsh)的发展是基础高性能、低能耗、高速度、低成本第17页/共289页第十八页，共289页。1919Intel4004第18页/共289页第十九页，共289页。2020Intel8088第19页/共289页第二十页，共289页。2121IntelPentium第20页/共289页第二十一页，共289页。2222IntelPentium第21页/共289页第二十二页，共289页。2323主频为3.2G的Intel处理器处理器核心处理器核心(hxn)：Prescott和和Northwood第22页/共289页第二十三页，共289页。24241关于(g

11、uny)微型计算机的简单介绍 微型计算机系统的发展经历了四个微型计算机系统的发展经历了四个阶段：电子管计算机阶段：电子管计算机(1946)(1946)、晶体管、晶体管计算机计算机(1958)(1958)、集成电路计算机、集成电路计算机(1965)(1965)、大规模集成电路计算机、大规模集成电路计算机(1970)(1970)。微型计算机系统往两个微型计算机系统往两个(lin(lin)方向发展，一是越来越大：小方向发展，一是越来越大：小中中大大巨，二是越来越小：微型计算巨，二是越来越小：微型计算机。机。第23页/共289页第二十四页，共289页。2525电子计算机的发展(fzhn)电子管计算机电

12、子管计算机(1946)(1946)晶体管计算机晶体管计算机(1958)(1958)集成电路集成电路(jchng-dinl)(jchng-dinl)计算机计算机(1965)(1965)大规模集成电路大规模集成电路(jchng-dinl)(jchng-dinl)计算机计算机(1970)(1970)越来越大越来越大:小小中中大大巨型机巨型机越来越小越来越小:微型计算机微型计算机(PC(PC、单片机、单、单片机、单板机板机).第24页/共289页第二十五页，共289页。2626电子计算机的发展(fzhn)ENIAC第一台电子计算机（通用第一台电子计算机（通用(tngyng)(tngyng)可可编程序）

13、编程序）1880018800电子管电子管3030吨吨150150平方米平方米150kw150kw50005000次次/秒秒第25页/共289页第二十六页，共289页。2727电子计算机的发展(fzhn)ENIAC第26页/共289页第二十七页，共289页。2828电子计算机的发展(fzhn)ENIAC第27页/共289页第二十八页，共289页。2929电子计算机的发展(fzhn)ENIAC第28页/共289页第二十九页，共289页。30301关于微型计算机的简单(jindn)介绍 在学习微型计算机系统基本构成之在学习微型计算机系统基本构成之后，按照后，按照(nzho)(nzho)组装形式和系统

14、规组装形式和系统规模，可以把微型计算机划分为单片机、模，可以把微型计算机划分为单片机、单板机和个人计算机。其中单片机是单板机和个人计算机。其中单片机是将将CPUCPU、部分存储器、部分、部分存储器、部分I/OI/O接口集接口集成在一个芯片上，单板机是将成在一个芯片上，单板机是将CPUCPU、存、存储器、储器、I/OI/O接口及部分接口及部分I/OI/O设备安装在设备安装在一个印刷线路板上。一个印刷线路板上。第29页/共289页第三十页，共289页。3131单片机将CPU、部分存储器、部分I/O接口集成在一个(y)芯片上第30页/共289页第三十一页，共289页。3232单板机将CPU、存储器、

15、I/O接口(jiku)及部分I/O设备安装在一个印刷线路板上第31页/共289页第三十二页，共289页。3333研华工(hugng)控主板：SOM-2353CPU:NSGeodeGX1-300CPU:NSGeodeGX1-300芯片组芯片组:NSCS5530A:NSCS5530A内存内存:在板在板64MBSDRAM64MBSDRAMVGA:VGA:支持支持VGAVGA和和VESA,VESA,最大可达最大可达1280 x10241280 x1024和和1024x7681024x768LCDLCD接口接口(jiku):18(jiku):18位位LCDLCD信号输出信号输出网口网口:10/100Mb

16、ps:10/100MbpsAudio:AC97Audio:AC97尺寸尺寸:68mmx100mm:68mmx100mm功耗功耗5V1.6A5V1.6A第32页/共289页第三十三页，共289页。3434EmbeddedSolutionOS为Win CE，并可支持 ROM、LCD、触摸屏、COM等所有(suyu)硬件的功能 1个COM，1个CFC(64M/128M)、1个USB、1个键盘(jinpn)、1个鼠标接口、1个PCMCIA接口、一个Audio、一个LCD在在SOM-2353的基础的基础(jch)上，开发一底板上，开发一底板:第33页/共289页第三十四页，共289页。35352微型(w

17、ixng)计算机系统的总线结构 分别在微处理器、微型计算机和微型计算机系统三个层面上介绍(jisho)微处理器的典型结构、微型计算机的基本结构，以及用元件级总线、板卡总线和通信总线构成微机系统。第34页/共289页第三十五页，共289页。3636三个层面上的典型(dinxng)结构第35页/共289页第三十六页，共289页。3737总线(zn xin)在计算机中，各个部件之间传送信息(xnx)的公共连线称为总线。内部总线元件级总线板卡总线/局部总线第36页/共289页第三十七页，共289页。3838地址总线（AddressBus）CPU用来向存储器或I/O端口传送地址单向（CPU发出）位数(n

18、)决定(judng)了CPU可直接寻址的内存容量(2n)第37页/共289页第三十八页，共289页。3939数据总线（DataBus）CPU与存储器及外设交换数据(shj)的通路双向、三态位数与微处理器的位数相同第38页/共289页第三十九页，共289页。4040控制(kngzh)总线（ControlBus）用来传输(chunsh)控制信号由两种方向的单向控制信号组成第39页/共289页第四十页，共289页。第二章 80X86 微处理器的结构(jigu)第40页/共289页第四十一页，共289页。4242本章(bn zhn)重点与难点内容 微处理器是微型计算机系统的控制核心。微处理器是微型计算

19、机系统的控制核心。本章主要内容是介绍本章主要内容是介绍80X8680X86系列微处理器（从系列微处理器（从80868086到到Pentium Pentium）的结构特点，详细讨论）的结构特点，详细讨论80X8680X86微处理器的编程结构、引脚信号功能及微处理器的编程结构、引脚信号功能及总线时序。重点学习总线时序。重点学习8086CPU8086CPU的内部结构、的内部结构、8086CPU8086CPU的引脚信号及其功能、的引脚信号及其功能、80868086的存储器的存储器组织组织(zzh)(zzh)、80868086的系统配置以及的系统配置以及8086CPU8086CPU的的时序，特别是时序，

20、特别是8086CPU8086CPU的一些控制信号的功能的一些控制信号的功能应深刻理解和熟练掌握。应深刻理解和熟练掌握。第41页/共289页第四十二页，共289页。4343本章重点(zhngdin)与难点内容 本章难点是8086系统工作在最小方式下的配置以及总线时序(sh x)，要求能够画出8086系统最小方式的配置框图，分析各部件功能以及8086系统工作总线时序(sh x)。第42页/共289页第四十三页，共289页。44441从8086到Pentium 8086 8086微处理器内部结构包括微处理器内部结构包括BIUBIU（总线接口单（总线接口单元）和元）和EUEU（执行单元）部件。总线接口

21、单元由（执行单元）部件。总线接口单元由段寄存器（段寄存器（CSCS、DSDS、SSSS、ESES）、指令指针寄存）、指令指针寄存器器(IP)(IP)、地址加法器、内部寄存器、指令队列、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及缓冲器及I/OI/O控制逻辑等部分组成控制逻辑等部分组成(z chn)(z chn)。它是它是CPUCPU与外部与外部(存储器、存储器、I/O)I/O)的接口，提供总的接口，提供总线信号并完成所有总线操作，例如地址形成线信号并完成所有总线操作，例如地址形成(逻逻辑地址辑地址物理地址物理地址)、取指令、取指令(CS(CS：IP)IP)、指令排、指令排队以及读队以及读/写操作数

22、等功能。写操作数等功能。第43页/共289页第四十四页，共289页。45451从8086到Pentium 执执行行单单元元部部件件由由通通用用寄寄存存器器组组、专专用用寄寄存存器器组组、算算术术逻逻辑辑运运算算单单元元（ALUALU）、标标志志寄寄存存器器（FRFR）和和内内部部控控制制逻逻辑辑组组成成，负负责责全全部部指指令令(zhlng)(zhlng)的的译译码码和和执执行行、向向BIUBIU提提供供数数据据和和地地址址、管管理理内内部部寄寄存存器器及及标标志志寄寄存存器器(PSW)(PSW)等等。应应理理解解EUEU和和BIUBIU的操作关系和指令的操作关系和指令(zhlng)(zhln

23、g)流水。流水。简简单单了了解解8028680286、8038680386、8048680486、PentiumPentium系系列列各各类微处理器的结构特点以及相互之间的关系。类微处理器的结构特点以及相互之间的关系。第44页/共289页第四十五页，共289页。46468086CPUIntelIntel，1978年，1616位位29000个晶体管，3m3m40pin，双直列封装，双直列封装5MHz/8MHz/10MHz5MHz/8MHz/10MHz第45页/共289页第四十六页，共289页。47478086CPU结构图第46页/共289页第四十七页，共289页。48488086CPU内部结构1

24、.1.总线接口单元总线接口单元BIUBIU2.2.由段寄存器（由段寄存器（CSCS、DSDS、SSSS、ESES）、）、指令指针寄存器指令指针寄存器(IP(IP）、地址加法器、）、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及内部寄存器、指令队列缓冲器及I/OI/O控制逻辑等部分组成。控制逻辑等部分组成。3.3.执行执行(zhxng)(zhxng)单元部件单元部件EUEU4.4.由通用寄存器组、专用寄存器组、由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（算术逻辑运算单元（ALUALU）、标志寄）、标志寄存器（存器（FRFR）和内部控制逻辑组成。）和内部控制逻辑组成。第47页/共289页第四十八页，

25、共289页。4949总线接口(jiku)部件BIUCPU与外部(存储器、I/O)的接口提供总线信号完成所有总线操作功能地址形成(逻辑地址物理地址)取指令(zhlng)(CS:IP)、指令(zhlng)排队读/写操作数总线控制第48页/共289页第四十九页，共289页。5050指令执行(zhxng)部件EU负责全部指令的译码和执行向BIU提供数据和地址管理(gunl)寄存器及标志第49页/共289页第五十页，共289页。5151280X86微处理器的编程结构(jigu)80X86微处理器的寄存器组主要包括(boku)基本结构寄存器、系统级寄存器、调试和测试寄存器以及浮点寄存器。8086微处理器有

26、14个基本结构寄存器，按其用途可分为8个通用寄存器（AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI）、2个专用寄存器（IP、Flags）和4个段寄存器（CS、DS、SS、ES）3类。对于80286、80386、80486、Pentium系列各类微处理器的系统级寄存器、调试和测试寄存器以及浮点寄存器可作一般性了解。第50页/共289页第五十一页，共289页。5252内部(nib)寄存器结构第51页/共289页第五十二页，共289页。5353标志(biozh)寄存器(PSW)第52页/共289页第五十三页，共289页。5454380X86微处理器的引脚功能(gngnng)对于对于80X8680X8

27、6微处理器的引脚功能，本节详细描述微处理器的引脚功能，本节详细描述8086/80888086/8088引脚功能，介绍时钟发生、总线锁存、总引脚功能，介绍时钟发生、总线锁存、总线缓冲线缓冲(hunchng)(hunchng)和总线收发等概念。通过对和总线收发等概念。通过对8086/80888086/8088的引脚按功能划分（地址总线、数据总线、的引脚按功能划分（地址总线、数据总线、控制总线及时钟与电源等其它）来学习，重点掌握时控制总线及时钟与电源等其它）来学习，重点掌握时分复用技术在分复用技术在8086/80888086/8088引脚中的应用、引脚中的应用、80888088与与80868086的

28、差异、的差异、8086 CPU8086 CPU常用控制信号的引脚功能以及常用控制信号的引脚功能以及80868086系统配置工作方式（最小方式与最大方式）的区别。系统配置工作方式（最小方式与最大方式）的区别。在此基础上也简要描述在此基础上也简要描述3232位微处理器（位微处理器（8038680386、8048680486、PentiumPentium）的引脚功能。）的引脚功能。第53页/共289页第五十四页，共289页。55558086CPU的引脚两两种种模模式式(mm s sh h)(MMN N/MMX X)最最小小模模式式(mm s sh h)单单C CP PU U系系统统最最大大模模式式(

29、mm s sh h)多多C CP PU U系系统统协协处处理理器器系系统统第54页/共289页第五十五页，共289页。56568086CPU的引脚四类引脚地址总线(znxin):20位地址线数据总线(znxin):16位数据线控制总线(znxin):读/写/.其他:电源/时钟/.第55页/共289页第五十六页，共289页。57578086CPU的引脚数据(shj)/地址数据数据/地址引脚地址引脚AD15AD0AD15AD0数据数据/地址复用地址复用(fyn),(fyn),地址需锁存地址需锁存(T1,ALE)(T1,ALE)2020位内存地址的低位内存地址的低1616位位1616位位I/OI/O

30、地址地址A19A16/S6S3A19A16/S6S3地址地址/状态状态2020位内存地址的高位内存地址的高4 4位位/运行状态运行状态第56页/共289页第五十七页，共289页。58588086CPU的引脚控制(kngzh)总线BHE/S7高8位数据允许(ynx)/状态MN/MX最小/最大模式RD读选通WR写选通nALEn地址锁存允许地址锁存允许nDENn数据允许数据允许nDT/Rn数据发送数据发送(f sn)/接收接收nREADYn准备就绪准备就绪第57页/共289页第五十八页，共289页。59598086CPU的引脚控制(kngzh)总线INTR可屏蔽中断(zhngdun)请求INTA中断

31、(zhngdun)响应NMI不可屏蔽中断(zhngdun)请求RESET复位,FFFF0H开始nHOLDn总线保持请求总线保持请求nHLDAn总线保持响应总线保持响应nCLKn时钟时钟(shzhng)nVCC,GNDn+5V,信号地信号地第58页/共289页第五十九页，共289页。60608088与8086的差异(chy)8088外部8位数据总线4字节(zji)指令队列IO/M准十六位CPU8086外部外部16位数据总位数据总线线6字节指令字节指令(zhlng)队列队列M/IO十六位十六位CPU第59页/共289页第六十页，共289页。61618086系统配置8086最小模式(msh)系统80

32、88最小模式(msh)系统第60页/共289页第六十一页，共289页。62628086最小模式(msh)系统第61页/共289页第六十二页，共289页。6363地址(dzh)锁存8282第62页/共289页第六十三页，共289页。6464双向数据总线收发器82861:0:第63页/共289页第六十四页，共289页。65658088最小模式(msh)系统第64页/共289页第六十五页，共289页。6666480X86微处理器的基本(jbn)时序 理解8086微处理器的总线时序，8086执行指令涉及三种周期，即时钟周期、总线周期和指令周期。首先要掌握(zhngw)这三种周期的区别与相互之间的联系。

33、时钟周期T是CPU的时钟频率的倒数，总线周期是完成一次总线操作所需的时间，一般包含多个T(典型4个)，指令周期是执行一条指令所需的时间包含多个总线周期。第65页/共289页第六十六页，共289页。6767480X86微处理器的基本(jbn)时序 其次要掌握几种基本总线周期（例如读操作、写操作、中断响应周期和系统复位等）的时序关系。要求结合8086微处理器的引脚信号的功能(gngnng)理解三总线信号在这些典型的总线周期中出现的时间关系，从而为学习8086微处理器同内存储器及I/O设备的接口作准备。第66页/共289页第六十七页，共289页。68688086CPU时序(shx)概念指挥:CLK时

34、钟周期CPU的时钟频率的倒数,T总线周期完成一次总线操作所需的时间(shjin),多个T(典型4个)指令周期执行一条指令所需的时间(shjin),多个总线周期第67页/共289页第六十八页，共289页。6969时钟周期(zhuq)或状态周期(zhuq)8086CPU内部的逻辑操作以及与外部存储器和I/O交换数据进行的总线(znxin)操作全部由CPU的时钟来定时的。CPU的基本定时单位称为时钟周期或者状态周期。假设8086的主频为10MHz，一个时钟周期为100ns。第68页/共289页第六十九页，共289页。7070总线(znxin)周期及其典型示意图 CPU CPU为了读取指令或传送数据为

35、了读取指令或传送数据为了读取指令或传送数据为了读取指令或传送数据(shj)(shj)，需要通过总线接口部件，需要通过总线接口部件，需要通过总线接口部件，需要通过总线接口部件BIUBIU与存与存与存与存储器或储器或储器或储器或I/OI/O接口进行信息交互，执行对总接口进行信息交互，执行对总接口进行信息交互，执行对总接口进行信息交互，执行对总线的操作。进行一次数据线的操作。进行一次数据线的操作。进行一次数据线的操作。进行一次数据(shj)(shj)传送的传送的传送的传送的总线操作定义为一个总线周期。总线操作定义为一个总线周期。总线操作定义为一个总线周期。总线操作定义为一个总线周期。第69页/共28

36、9页第七十页，共289页。7171总线(znxin)周期(读操作)第70页/共289页第七十一页，共289页。7272总线(znxin)周期(写操作)第71页/共289页第七十二页，共289页。7373中断(zhngdun)响应周期（INTA）第72页/共289页第七十三页，共289页。7474中断响应(xingyng)周期（INTA）第一个INTA周期通知(tngzh)外设接口（或中断控制器），准备好中断类型信息第二个INTA周期放出中断类型号数据CPU从DB获取中断类型号第73页/共289页第七十四页，共289页。第三章 内存储器(ni cn ch q)及其接口 第74页/共289页第七十

37、五页，共289页。7676本章重点(zhngdin)与难点内容 本章主要讨论内存储器及其接口，主要内容包括三部分(b fen)。第一部分(b fen)介绍三类典型的半导体存储器芯片（SRAM芯片HM6116、DRAM芯片Intel 2164和EPROM芯片Intel 2732）的结构、工作原理和外特性。在此基础上，第二部分(b fen)重点讲述半导体存储器芯片同微处理器接口的基本技术。第75页/共289页第七十六页，共289页。7777本章重点(zhngdin)与难点内容 特别是在第三部分介绍16位和32位微机系统中存储器接口技术。要求深刻理解三类典型半导体存储器芯片的外特性和读写过程，以及常

38、用译码器（如74LS138）的特性和应用，重点掌握存储器接口的基本(jbn)技术，难点是16位和32位微机系统中存储器接口的技术特点。第76页/共289页第七十七页，共289页。78781半导体存储器 存储器是计算机系统中重要的组成部分，用于存放计算机系统工作时所用的信息。首先要求掌握存储系统概念、存储器系统的体系结构、内存储器中的数据组织、存储器的分类及半导体存储器芯片的主要(zhyo)性能指标。对于三类典型半导体存储器芯片（SRAM芯片HM6116、DRAM芯片Intel2164和EPROM芯片Intel2732）的结构、工作原理和外特性，要求了解各引脚的功能。第77页/共289页第七十八

39、页，共289页。7979存储器概述(i sh)计算机中用来存储程序(chngx)和数据的部件表征计算机的记忆能力存储器多种分类第78页/共289页第七十九页，共289页。8080存储器分类(fn li)存储器按用途可分为：内存储器(ni cn ch q)（主存）与外存储器（辅存）存储器按用途可分为：TTL型（双极型）与MOS型（单极型）存储器按存取方式可分为：RAM与ROM第79页/共289页第八十页，共289页。8181存储器概述(i sh)存储器的引脚特征地址线数据线片选输出(shch)允许读/写控制第80页/共289页第八十一页，共289页。8282半导体存储器半导体存储器的主要(zhy

40、o)性能指标存储容量：存取速度：存取时间、存储周期可靠性：MTBF功耗性能/价格比第81页/共289页第八十二页，共289页。8383半导体存储器RAMSRAM:速度(sd)快、集成度低DRAM：速度(sd)慢、集成度高ROMMROMPROMEPROMEEPROM第82页/共289页第八十三页，共289页。8484RAM结构(jigu)、工作原理、典型器件随机存取存储器RAM在正常(zhngchng)环境下可根据需要进行数据的读出和写入易失性存储器，需要DC的支持SRAM/DRAM第83页/共289页第八十四页，共289页。8585SRAM内部结构第84页/共289页第八十五页，共289页。8

41、686SRAM例：SRAM2114（1K4位）1K个存储单元，每单元4位需要10条地址线，4条数据线直接(zhji)与地址、数据线相连第85页/共289页第八十六页，共289页。8787DRAM内部结构Intel2164(64K1)第86页/共289页第八十七页，共289页。8888DRAMIntel2164(64K1位)行、列地址复用，只有(zhyu)一半的地址引脚利用RAS、CAS进行控制需要刷新（典型为2ms4ms）可通过双路复用器电路（74LS157）与地址线相连第87页/共289页第八十八页，共289页。8989DRAMS=0：A路S=1：B路第88页/共289页第八十九页，共289

42、页。9090ROM结构、工作原理、典型(dinxng)器件只读存储器非易失性存储器，主要存放不经常修改的数据、程序等往往(wngwng)以字节为基本单元第89页/共289页第九十页，共289页。9191EPROM2716（2K8）第90页/共289页第九十一页，共289页。92922半导体存储器接口的基本(jbn)技术 首先熟悉典型的3-8译码器74LS138，能综合(zngh)应用各种典型芯片进行存储器系统的设计与分析，掌握存储空间的地址分配和片选技术，特别注意半导体存储器芯片同微处理器连接口时应注意的问题。第91页/共289页第九十二页，共289页。9393存储器接口技术存储器与CPU的连

43、接数据线根据单元宽度连接地址线片内地址选择(xunz)片内的单元片外地址参与地址译码，确定被选中的存储芯片地址选择(xunz)全译码、部分译码、线选、混合译码第92页/共289页第九十三页，共289页。9494存储器接口技术全译码所有的片外地址均参与译码，地址空间(kngjin)无浪费74LS138第93页/共289页第九十四页，共289页。9595存储器接口技术部分译码部分片外地址参与译码线路较简单(jindn)地址有重叠第94页/共289页第九十五页，共289页。9696存储器接口技术线选个别片外地址线直接连至存储芯片的片选输入端有大量的地址重叠只适用于小存储容量(cnchrnlin)需求

44、的场合第95页/共289页第九十六页，共289页。9797存储器接口技术存储器接口中考虑(kol)的问题时序配合负载能力选择存储芯片第96页/共289页第九十七页，共289页。9898存储器与8位系统(xtng)的连接第97页/共289页第九十八页，共289页。9999316位和32位系统中内存储器(nicnchq)接口 在掌握存储器扩展技术之后，应能理解PC机中的存储器组织，特别是16位微机系统中存储器接口的技术特点，包含奇偶(q u)分体、8088/8086的存储器访问操作等。第98页/共289页第九十九页，共289页。100100存储器与16位CPU的连接(linji)第99页/共289

45、页第一百页，共289页。101101存储器与16CPU的连接(linji)第100页/共289页第一百零一页，共289页。102102存储器与CPU的连接(linji)第101页/共289页第一百零二页，共289页。103103存储器与16位CPU的连接(linji)#1#8，SRAM6116(2K8)#9#16,EPROM2732(4K8)第102页/共289页第一百零三页，共289页。第四章 输入(shr)/输出 第103页/共289页第一百零四页，共289页。105105本章(bn zhn)重点与难点内容 微处理器同外设的连接和信息(xnx)传递是微机系统要解决的最主要的问题，本章在介绍

46、输入输出的一般问题的基础上，要求着重掌握微机系统中数据传送的几种控制方式（程序控制方式、直接存储器存取方式、I/O通道控制方式），比较各自的优点，重点是程序控制的三种方式（无条件传送、查询传送和中断传送）的工作原理、硬件设置和软件编制。第104页/共289页第一百零五页，共289页。106106本章重点(zhngdin)与难点内容 本章主要内容还有三种最常用的简单输入/输出接口(ji ku)电路（锁存器74LS373、缓冲器74LS244和数据收发器74LS245）的工作特性和应用。理解DMA控制方式的基本概念及其特点、DMA传送过程，简要认识可编程DMA控制器8237A。第105页/共289

47、页第一百零六页，共289页。1071071概述(ish)输入输出接口的基本功能、输入输出系统的特点(tdin)、接口与端口的区别与相互关系以及I/O的编址方式。CPU对外设的访问实质上是对外设接口电路中相应的端口进行访问，特别要求理解I/O端口的两种编址方式，即独立编址和统一编址的特点(tdin)、区别与相互关系。第106页/共289页第一百零七页，共289页。108108I/O接口(jiku)定义CPU与外设之间传送信息的一个界面CPU与“外部世界”的连接电路(dinl)，是CPU与外界进行信息交换的中转站第107页/共289页第一百零八页，共289页。109109I/O接口(jiku)与C

48、PU相连与存储器连接一样，与存储器连接一样，I/OI/O接口通过三总线接口通过三总线(zn(znxin)xin)与与CPUCPU相连相连第108页/共289页第一百零九页，共289页。110110为什么设置(shzh)I/O接口CPU与外界的联络CPU与外界信号线不兼容，在功能、逻辑定义和时序关系(gunx)上不一致（不匹配、不协调）工作速度不兼容数据缓冲提高CPU效率，避免CPU穷于应付与外设打交道外设发展不依赖于CPU，而由接口完成两者之间的匹配第109页/共289页第一百一十页，共289页。111111I/O接口(jiku)功能执行执行CPUCPU命令：命令口命令：命令口返回外设状态：状

49、态口返回外设状态：状态口数据缓冲：数据口数据缓冲：数据口解决连接解决连接(linji)(linji)的不匹配、不协调的不匹配、不协调速度速度数据缓冲数据缓冲信号电平信号电平信号电平转换电路信号电平转换电路信号格式信号格式信息转换逻辑（数据宽度与格式）信息转换逻辑（数据宽度与格式）时序时序时序控制电路时序控制电路多端口、多连接多端口、多连接(linji)(linji)地址译码（设地址译码（设备选择）备选择）第110页/共289页第一百一十一页，共289页。112112I/O接口(jiku)组成硬件电路硬件电路(dinl)(dinl)基本逻辑电路基本逻辑电路(dinl)(dinl)核心电路核心电路

50、(dinl)(dinl)命令、状态、数据缓冲寄存器命令、状态、数据缓冲寄存器端口地址译码端口地址译码不可缺少不可缺少其它其它供选电路供选电路(dinl)(dinl)中断、中断、DMADMA、定时、定时/计数、串行、计数、串行、D/AD/A或或A/DA/D等等第111页/共289页第一百一十二页，共289页。113113I/O接口(jiku)组成软件编程初始化程序段基本部分芯片的工作(gngzu)方式、初始条件等传送方式程序段与数据传送有关主控程序段接口的主要任务例如数据采集程序段，包括发启动转换信号、查转换结束信号、读数据以及存数据内容程序终止与退出程序段保护硬件其它程序段辅助人机对话、菜单设