微机接口总复习2011

1《微机接口技术》复习纲要西安交通大学计算机科学与技术系微机课程组2011年6月10日桂小林2CH1：微型计算机概论（～5）需要标记的基本概念–微处理器、微型计算机、微型计算机系统–单片机（微控制器）–微型计算机结构、主机板结构–IBMPC、IBMPC/XT、IBMPC/AT–三总线（AB、DB、CB）了解微处理器的发展历程–第一台微处理器：4004–第一台计算机：ENIAC–8086----8088----80386----奔腾----双核----多核桂小林3CH1：术语解释(1)微处理器–解:指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器.(2)微型计算机–解:指以微处理器为基础,配以内存储器以及输入输出接口电路和相应的辅助电路构成的裸机.(3)微型计算机系统–解:指由微处理器配以相应的外围设备及其它专用电路,电源,面板,机架以及足够的软件而构成的系统.(4)单片机–解:把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机.桂小林4CH2：微处理器（～15）-1/8标记8086、8088的内部结构–EU+BIU–字长、寻址空间（16/8，1MB）–引脚分类（AB、DB、CB）–指令队列（6字节/4字节）（管理方法不同）熟悉8086、8088的引脚功能–地址复用（AD0~15/AD0~7)(A16~19/S3~6)的目的–地址数据分离方法（锁存器，373或8282）–模式选择（不同模式，某些引脚功能不同）桂小林5CH2：微处理器2/8掌握8086、8088的编程结构–通用寄存器（8个16位、8个8位）–段寄存器（4个16位）–专用寄存器（2个16位）熟悉8086、8088的基本时序–指令周期、总线周期和时钟周期–总线周期（4T+nTw)–(T=210ns,WhenOSC=4.77MHz)–存储器、I/O独立时序（M/IO)8086系统中的存储器结构–分为偶体、奇体；（/BHE、A0）–如何读存储器中的字节和字（奇地址/偶地址的区别）–存储空间与I/O空间独立编址，但大小不同8086中断响应周期IPFLAGS桂小林6ISA总线的形成标记ISA总线的结构及其形成方法ISA总线桂小林7CH2：微处理器-3/8了解80386的内部结构–CR寄存器的特殊作用（CR0~CR3）–包括6个模块（执行单元，分段单元，分页单元，总线单元，指令预取单元和译码单元）–工作模式及转换方法(实模式，虚拟模式和虚拟8086模式)熟练掌握保护模式下的存储器管理机制–虚拟地址到线形地址的变换–描述符、描述符表、描述符寄存器–线形地址到物理地址的变换–386中断与8086的中断的不同不要求记描述符的格式~桂小林8CH2：微处理器-4/8熟悉微机接口中常用的一些汇编指令和编程方法–MOV、JNC、JNZ、CMP、TEST、IN、OUT–LOOP熟练掌握IN和OUT指令的工作过程（时序）–只有运行访问存储器指令和I/O指令才能产生RD#或WR#，以及IO/M#了解80386的寻址方式桂小林9基本概念(1)执行部件EU–解:8086微处理器内部的一个功能部件,由通用寄存器,标志寄存器,运算器和EU控制系统等组成,负责全部指令的执行,向BIU提供数据和所需访问的内容和I/O端口的地址,并对通用寄存器,标志寄存器和指令操作数进行管理.(2)总线接口部件BIU–解:8086微处理器内部的另一个功能部件,由段寄存器,指令指针,地址形成逻辑,总线控制逻辑和指令队列等组成,BIU同外部总线连接为EU完成所有的总线操作,并计算形成20位的内存物理地址(3)最小方式与最小方式–答:8086微处理器的—种工作方式,在该方式下,由8086提供系统所需要的全部控制信号,用以构成一个单处理器系统.此时MN/MX*线接VCC(高电平).–8086微处理器的另一种工作方式,在该方式下,系统的总线控制信号由专用的总线控制器8288提供,构成一个多处理机或协处理机系统.此时MN/MX*线接地.桂小林10基本概念(5)指令周期–解:执行一条指令所需要的时间称为指令周期包括取指令,译码和执行等操作所需的时间.(6)总线周期–解:CPU通过总线操作完成同内存储器或I/O接口之间一次数据传送所需要的叫间.(7)时钟周期–解:CPUJ时钟脉冲的重复周期称为时钟周期,时钟周期是CPU的时间基准(8)等待周期–解:在CPU对内存或外设接口进行读写操作时,当被选中进行数据读写的内存或外设接口无法在3个T(时钟周期)内完成数据读写时,就由该内存或外设接口发出一个请求延长总线周期的信号,CPU在接收到该请求情号后,就在T3与T4之间插入—个时钟周期一称为等待周期Tw,在Tw期间,总线信号保持不变.桂小林11基本概念(1).简述8086中逻辑地址与物理地址的关系.–解;逻辑地址是允许在程序中编排的地址,8086的逻辑地址有段基值和段内偏移量两部分.段基值存放在对应的段寄存器中,段内偏移量由指令给出.物理地址是信息在存储器中实际存放的地址.在8086系统中,物理地址形成过程为:将段寄存器中存放的段基值(16位)左移4次再加偏移量,得20位的物理地址.(2).说明8086引脚信号AD0~AD15双重总线的特点–解:AD0~AD15这16条总线传送32个信号,A0~A15,D0~D15,在一个读写总线周期的4个T周期中,T1时刻传送地址信号A0~A15,T2以后传送数据信号D0~D15.可见这16条双重总线的特点是分时复用.桂小林12基本概念(3)指令的寻址方式–解:所谓指令的寻址方式是指指令中操作数的表示形式,–操作数用一个数据直接给出的称为立即寻址,例如MOVAL,80H中的80H.–操作数是一个寄存器的符号,例如上条指令中的AL,称为寄存器寻址.–操作数是一个内存地址,则称为存储器寻址,存储器寻址中,根据内存地址给出的方式又分为直接寻址,寄存器间接寻址,基址寻址和变址寻址等.桂小林13作业解答-1/32、BIU和EU如何协同工作？（提高CPU效率）答：(1)BIU监视着指令队列。当指令队列中有2个空字节时，就自动把指令取到队列中。(2)EU执行指令时，从指令队列头部取指令，然后执行。如需访问存储器，则EU向BIU发出请求，由BIU访问存储器。(3)在执行转移、调用、返回指令时，需改变队列中的指令，要等新指令装入队列中后，EU才继续执行指令。(4)当指令队列已满，而且执行部件对总线接口部件又没有总线访问请求时，总线接口部件便进入空闲状态桂小林14作业解答-2/38、为什么要地址复用？如何分离？–引脚数–用锁存器分离11、8086被复位以后，各个寄存器的状态是什么？从何处开始读取第1条指令？8086从FFFF0H处执行第一条指令。16、8086中BHE#，存储器奇偶访问–BHE#有效访问奇地址单元–按字访问时，奇偶地址时间单元不同桂小林15作业解答-3/319、分步骤写出80386实现48位虚拟地址到线形地址的转换过程。20、分步骤写出80386实现32线形地址到32位物理地址的转换过程。(注：使用4K页面）21、80386中，CR0~CR3寄存器的作用各是什么?–CR3：页目录起始地址–CR0：控制状态，工作模式转换位PE桂小林16CH3：总线驱动总线的概念与分类–片内总线、片间总线、系统总线和通信总线。总线的特性（物理、功能、电气、过程/时间）总线的性能指标（带宽、位宽、频率）IBMPC/XT总线及形成方法AT、ISA、PCI、AGP总线的基本概念与作用外部总线（通信总线）–IDE、SCSI、RS-232、RS-422和RS-485、USB、IEEE1394总线的基本概念I2C、SPI总线的基本概念与作用–（串行通信）桂小林17基本概念1、判断题–对错错对错，对对错错对11、利用74LS244实现245功能–两片24417、16b,100MHz,5个CLOCK–16*（100M/5）–=320Mbps–=40MBps244244桂小林18基本概念总线的概念与分类：片内总线、片间总线、系统总线和通信总线。–片内总线是指连接集成电路芯片内部各功能单元的信息通路，–片间总线是芯片引出的总线，用来实现一个电路板内芯片与芯片间的互联。片间总线又称为板内总线、元件级总线、芯片间总线。–系统总线是指连接微处理器、主存储器和I/O接口等系统部件的一组公共信息通路。系统总线又称为板级总线、板间总线或内总线。–通信总线又称为I/O总线或外总线，是指连接微型计算机主机与I/O设备、仪器仪表，甚至其它微型计算机的总线。桂小林19基本概念总线特性与标准化–物理特性也称机械特性，是指总线的物理形态和布局、机械连接性能等，–功能特性是指总线中各个信号线的功能，比如地址总线传送地址信息，数据总线传送数据信息，而控制总线既传送各种控制信息–电气特性是指信号的传递方向、工作电平、负载能力的最大额定值等。–时间特性（即过程特性）定义每根线在什么时间有效，即总线上各信号有效的时序关系，一般用信号时序图来描述。桂小林20基本概念（3）简述PCI总线的特点.–解:PCI总线是一种高性能的32位/64位标准总线,为系统提供了一个高速的数据传输通路.其特点为:(1)突出的高性能,传输速率可达528MB/s,支持突发工作方式;(2)良好的硬件兼容性,可支持不同结构的处理器;(3)优良的软件兼容性,可完全兼容现有的驱动程序和应用程序;(4)支持即插即用;(5)支持多主设备系统;(6)相对的低成本,采用最优化的芯片和多路复用的体系结构;(7)适度地保证了数据的完整性,提供了数据和地址的奇偶校验功能,保证了数据的完整和准确;(8)定义了5v和3.3V两种信号环境.桂小林21（4）什么是USB？它有哪些特点？解:–USB即通用串行总线,是一种万能插口,可以取代PC机上所有的串,并行连接器插口,其数据速率有两种:1.5Mb/s和12Mb/s(USB1.0版),最多可连接127个外设(包括转接器HUB)–USB的特点是:具有真正的即插即用特性;很强的连接能力,采用树形结构,最多可链接127个节点;成本低;省空间;连接电缆轻巧(仅4芯);电源体积小;可支持ISDN等高速数字电话信息通路接口.–桂小林22CH4：存储器系统设计（～15）熟练掌握存储器接口的芯片选择方法(译码方法)–三种方法（全、部分、线译码）–物理地址空间与逻辑地址空间的关系【1—(重叠空间数=2n)】标记74LS138芯片功能与特性–引脚必记熟练使用SRAM芯片、EPROM进行存储器系统的设计–包括地址空间分配、地址计算、空间大小计算、片选实现等–模板化设计、芯片数计算–位、字、位字扩展熟练掌握译码电路对应地址空间的分析方法–从电路图判断存储器地址范围、空间大小–根据存储器地址范围设计电路图（不是唯一的）桂小林23例：2764为8K8的EPROM芯片，分析其地址范围A19A18A17A16A15A14A13片内地址起始地址：1111101000000000000结束地址：1111101111111111111FA000~FBFFFH桂小林24了解DRAM中RAS、CAS的作用和动态存储器刷新方法–三种刷新方法–行、列地址分两次写入了解24C64串行EEPROM芯片的基本工作原理及与8088的接口方法（不要求标记）掌握16位和32位机中的存储器接口（字节编址的存储器系统中）桂小林25思考题1、使用6264、28C64及必要的译码器和门电路组成一个主存储器，其中ROM容量为32KB（00000H~07FFFH），RAM容量为16KB（0A000H~0DFFFH）。设系统地址总线和数据总线分别为20位和8位，还有读写信号WR和I/O与存储器选择信号IO/M#，画出该主存储器的逻辑连接图。2、使用6116（2K×8）、28C32（4K×8）及必要的译码器和门电路组成8086的主存储器，其中ROM容量为32KB（F8000H~FFFFFH），RAM容量为16KB（00000H~03FFFH），画出该主存储