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《接口技术》串讲课件（一）第一章概述本章要点：1、2、微机系统的硬件组成，及各部分作用3、接口的功能和作用4、CPU与外设之间的数据传送方式5、CPU的结构6、计算机基本操作过程《接口技术》串讲课件（一）1、CPU的发展历程第一代：4位，Intel4004,第二代：8位，Intel8080等，第三代：16位，Intel8086，80186，80286等，第四代：32位，Intel80386，80486等，第五代：64位，Intel586（Pentium），PowerPC等第六代：64位，PentiumPro,Pentium2及以上。《接口技术》串讲课件（一）2、微机系统的硬件组成，及各部分作用微处理器CPU：由运算器、控制器、寄存器3部分组成。实现运算和控制功能。存储器：由CPU之外的半导体存储器芯片组成，存放程序、操作数、运算的中间结果和最终数据。I/O设备及其接口电路：输入设备将程序、原始数据和现场信息送给计算机；输出设备将计算机的计算和处理结果或回答信号以各种形式表现出来。外设与CPU间的硬件连线和信息交换要经接口电路。《接口技术》串讲课件（一）2、微机系统的硬件组成，及各部分作用接口电路：是微处理器与I/O设备联系的必经之路，具有协调和转换功能。种类很多。总线：连结微机的各个部件，具有逻辑控制功能。分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB。《接口技术》串讲课件（一）第一章概述3、接口的功能和作用1）信号电平转换2）数据格式转换3）数据寄存和缓冲4）对外设的控制与检测5）产生中断请求,DMA请求6）寻址功能7）可编程功能8）错误检测功能《接口技术》串讲课件（一）第一章概述4、CPU与外设之间的数据传送方式1）什么叫地址，地址空间，字节地址——辨识存储器和I/O寄存器内的存储单元。地址空间——所有地址的组合。字节——存储器和I/O寄存器的单位。1字节=8bit。地址线的多少，决定了地址空间的大小n————2n《接口技术》串讲课件（一）第一章概述4、CPU与外设之间的数据传送方式2）编址方式:存储器映射I/O映射3)传送方式:无条件传送程序查询传送中断传送DMA传送5CPU的结构PC：程序寄存器。保存下一条指令地址。自动加1。IR：指令寄存器：存储当前正在译码、执行的指令。PSW：状态字寄存器：存储前一时刻指令执行的状态标志。SP：堆栈指针：保存断点地址和现场信息。6计算机基本操作过程：取指，分析指令，执行指令。指令执行流程启动CPU发指令地址CPU取指令CPU将指令存IR并译码分支？条件分支？检查PSW分支条件满足？设置PC至分支地址执行指令设置下一个顺序指令地址TFFTTF《接口技术》串讲课件（一）第二章CPU技术本章要点：1、CPU的内部结构2、控制器结构3、8086/8088微处理器的编程结构4、最小工作模式，最大工作模式5、80386的内部结构和工作模式《接口技术》串讲课件（一）1、CPU的内部结构I/O控制逻辑ALUSPPSWIRPC控制单元算术寄存器地址寄存器工作寄存器组《接口技术》串讲课件（一）2、控制器结构《接口技术》串讲课件（一）第二章CPU技术3、8086/8088微处理器的编程结构总线接口部件BIU指令译码部件IDU指令预取部件CPU执行部件EU段管理部件SU页管理部件PU《接口技术》串讲课件（一）第二章CPU技术3、8086/8088微处理器的编程结构总线接口部件BIU：用于访问CPU片外的存储器和I/O口，提供所需地址、数据总线、控制与命令信号。此外，控制协处理器。指令预取部件CPU：80386的CPU中，含有16个字节的指令队列，存放预取指令。按“先进先出”原则进行管理。指令译码部件IDU：对指令的操作码进行译码，并将其存放在指令队列里。指令执行部件EU：80386的EU，含有8个32位通用寄存器，1个64位的移位器。用于数据处理，地址计算。《接口技术》串讲课件（一）第二章CPU技术4、最小工作模式，最大工作模式系统中只有一个8086或一个8088微处理器。在这种系统中，所有总线控制信号都直接由8086/8088产生，从而系统中的总线控制电路被减至最少。最大模式相对最小模式而言，在这种模式中，微处理器有两个或多个，其中一个主处理器是8086或8088，其他处理器为协处理器，它们协助主处理器工作。《接口技术》串讲课件（一）5、80386的内部结构和工作模式指令预取部件IPU16字节的指令预取队列指令译码部件IDU指令译码器译码指令队列执行部件EUALU64位移位器加法器8个32位同样寄存器控制和保护测试分段部件SU逻辑地址到线性地址转化分页部件PU线性地址到物理地址转化总线接口部件BIU指令译码完的指令逻辑地址指令字节操作数、运行结果线性地址物理地址存储器、协处理器《接口技术》串讲课件（一）第二章CPU技术5、80386的内部结构和工作模式三种工作方式：实地址方式（RealAddressMode），保护虚拟地址方式（ProtectedVirtualAddressMode）虚拟8086方式（Virtual8086Mode）。《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术本章要点：1、存储器分类2、主要性能指标3、存储系统的构成4、存储器时序图5、地址译码《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术1、存储器分类按作用：主存，辅存，缓存按介质：磁表面，半导体，光介质按存取方式：RAM，ROM2、主要性能指标1）存储容量2）存取时间3）可靠性4）功耗5）价格分类半导体存储器只读ROM随机读取RAM掩膜ROM可编程PROM电擦除EPROM光擦除EPROM双极性RAMMOS型RAM非易失性静态动态组合组合ROM《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术3、存储系统的构成主-辅存层次解决了存储器的大容量和低成本间的矛盾。Cache-主存层次解决了速度与成本间的矛盾。现代计算机同时采用这两种存储层次，构成Cache-主存-辅存三级存储层次。3、存储系统2）Cache-主存存储层次CPUCache主存辅助硬件高速缓冲存储器《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术4、存储器时序图总线浮动地址CS数据输出tA地址有效tcotcxC数据有效BA《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术4、存储器时序图总线浮动地址CS数据输出tWC地址有效D数据有效AtwtAWtDW数据保持BCWE《接口技术》串讲课件（一）第三章存储器技术5、什么叫地址译码存储空间常常由多片存储器组成。为访问其中的一片，就要知道它的片选地址。片选地址由高位地址译码产生。《接口技术》串讲课件（一）第四章总线技术本章要点：1）计算机常用系统总线2）PCI总线特点3）总线数据传输4个阶段4）PCI总线信号的组成5）总线仲裁《接口技术》串讲课件（一）第四章总线技术1）计算机常用系统总线PC总线ISA总线EISA总线MCA总线VL-BUS总线PCI总线AGP总线2）总线数据传输4个阶段1）申请占用总线阶段：需要使用总线的主控模块，如CPU或DMAC。由总线仲裁机构判别。2）寻址阶段：通过地址总线发出访问地址3）传送阶段：主从模块间进行数据交换。4）结束阶段：有关信息撤除，让出总线。《接口技术》串讲课件（一）第四章总线技术3）PCI总线特点外设互连总线，数据宽度16位-----64位，与CPU时钟频率无关，支持即插即用，支持自动配置，支持32位/64位并行数据传输，支持多总线结构和猝发传输方式，支持多处理器和并发工作，与其他总线兼容，是目前定义最完善，性能价格比最高的总线标准。4）PCI总线信号的组成系统信号，地址和数据信号，接口控制信号，总线仲裁信号，错误报告信号，中断信号，Cache支持信号，64位总线扩展信号，边界扫描信号《接口技术》串讲课件（一）第四章总线技术5）总线仲裁串行链式查询方式计数器定时查询方式独立申请方式《接口技术》串讲课件（一）第五章中断技术1.中断定义2.中断功能3中断类型及中断向量表4.中断作用5.中断控制器作用6.中断处理过程《接口技术》串讲课件（一）第五章中断技术1、中断定义：是中断源中止CPU当前正执行的程序,转而为其服务.运行结束,再返回原程序继续工作.2、中断功能：解决快速主机与慢速外设速度匹配，分时操作，实现实时处理，故障处理。3、中断类型及中断向量表1)外部中断2）内部中断中断向量表:中断类型号和中断服务程序入口连接表.NMI非屏蔽中断——电源掉电INTR可屏蔽中断——软件设置1.除法的除数为0---类型02.溢出中断---类型43.单步中断---类型14.软件中断---类型n优先权次序:04nNMIINTR单步中断《接口技术》串讲课件（一）第五章中断技术4、中断作用CPU与I/O设备并行工作，硬件故障处理，实现人机联系，多道程序和分时操作，实时处理，目态程序和管态程序的联系，多处理机系统各处理机间的联系。5、中断控制器作用接受IRQ0~IRQ7，经判优选中最高优先级的请求送至CPU。收到响应后，送中断类型号，经CPU读入，进入中断服务程序。6.中断处理过程关中断保存断点,保护现场执行中断服务程序关中断恢复现场,恢复断点判别中断条件,转入中断服务程序开中断开中断返回断点《接口技术》串讲课件（二）第六章DMA技术1.DMA方式2.DMA工作流程3.DMA工作过程4.DMA传送方式1.DMA方式DMA方式:直接存储器访问在存储器和外设间,直接进行高速的数据传送,不需CPU优点:由DMA控制器DMAC进行控制由硬件代替软件,传送速度快缩短数据响应时间缺点:DMAC占用总线,CPU不能读取指令DMA操作间,不能进行存储器刷新额外开销:总线访问时间,DMAC初始化《接口技术》串讲课件（二）流程2.DMA工作流程DMA请求CPU应答发送存储器地址数据传送传送完成DMA结束否是修改地址指针否是《接口技术》串讲课件（二）第六章DMA技术3.DMA工作过程一个完整的DMA过程应包括：初始化、DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束5个阶段。《接口技术》串讲课件（二）第六章DMA技术4.DMA传送方式1）.单字节方式每次DMA请求只传送一个字节数据，每传送完一个字节，都撤除DMA请求信号，释放总线返回给CPU，这样CPU至少可以获得一个总线周期。当存储器的速度远高于外设速度时常采用这种方式。《接口技术》串讲课件（二）第六章DMA技术3.DMA传送方式2）.成组连续传送方式即块传输方式，每次DMA请求获得CPU响应后，DMAC就连续占用多个总线周期，传送一个数据块，待规定长度的数据块传送完，或外部作用要求强行结束DMA传送，才撤除DMA请求，释放总线。3）.请求传送此方式与成组连续传送方式类似，即每次DMA请求允许传送多个字节的数据。但它比成组连续传送方式多了一种结束方式。《接口技术》串讲课件（二）第七章人机界面接口技术1、人机界面接口框图2、常见人机接口器件《接口技术》串讲课件（二）第七章人机界面接口技术1、人机界面接口框图主机数据传送地址信息控制信息状态信息人机界面接口设备识别控制电路寄存器数据传送控制信息状态信息I/O设备《接口技术》串讲课件（二）第七章人机界面接口技术2、常见人机接口器件键盘，鼠标，显示器，打印机，数码相机，扫描仪，触摸屏等。《接口技术》串讲课件（二）第八章串行接口技术1、数据的三种传送方式2、异步通信、同步通信的规程和特点3、差错控制方法4、CRC校验码5、MODEM6、RS-2327、异步串行接口基本结构《接口技术》串讲课件（二）第八章串行接口技术1、数据的三种传送方式：单工、半双工和全双工。站1站2站1站2或站1站2站1站2或站1站2《接口技术》串讲课件（二）第八章串行接口技术2、异步通信规程和特点通信线路上传送的每个字符的数据内容规定有起始位、数据位、奇偶校验位、停止位、空闲时间。优点：（1）控制简单。异步传送以字符为单位，接收方在收到起始位后只要在一个字符的传输时间内能和发送器保持同步就能正确接收，因此允许收发双方的时钟频率可略有偏差，一般发送器和接收器双方各自用晶振