微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程綜述論文

微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程綜述論文內(nèi)容摘要微型計(jì)算機(jī)稱電腦，其準(zhǔn)確的稱謂應(yīng)該是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它可以簡(jiǎn)單地定義為：在微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配置必要的外部設(shè)備和軟件構(gòu)成的實(shí)體。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從全局到局部存在三個(gè)層次：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)、微處理器（CPU）。單純的微處理器和單純的微型計(jì)算機(jī)都不能獨(dú)立工作，只有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才是完整的信息處理系統(tǒng)，才具有實(shí)用意義。微機(jī)接口是微處理器CPU與“外部設(shè)備”的連接電路，是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。接口技術(shù)采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究微處理器如何與“外部世界”進(jìn)行最佳連接，以實(shí)現(xiàn)CPU與“外部世界”之間高效可靠的信息交換的一門技術(shù)。關(guān)鍵字：微型計(jì)算機(jī)，原理，接口技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用一、微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程綜述本課程是面向計(jì)算機(jī)和電類專業(yè)本科的通用課程，共分十章。第一章介紹了微型計(jì)算機(jī)的整體概念，第二章講述了80X86微處理器的結(jié)構(gòu)、功能、總線操作時(shí)序和80X86微處理器的新技術(shù)，第三章講述了80X86微處理器的尋址方式、指令系統(tǒng)和匯編語言，第四章講述了微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器和高速緩存技術(shù)，第五章講述了輸入輸出和DMA技術(shù)，第六章講述了中斷系統(tǒng)和8259A中斷控制器，第七章講述了可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器技術(shù)，第八章講述了可編程并行接口技術(shù)、串行通信及接口技術(shù)，第九章講述了A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口，第十章講述了微型計(jì)算機(jī)的總線技術(shù)。本書在內(nèi)容安排上注重講解工作原理和計(jì)本概念，注重技術(shù)性和實(shí)用性，適當(dāng)介紹了微型計(jì)算機(jī)的新發(fā)展和新技術(shù)，概念準(zhǔn)確，文字描述簡(jiǎn)潔明了，以便學(xué)生深入了解和掌握微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中重要和關(guān)鍵的內(nèi)容。二、課程主要內(nèi)容和基本原理微機(jī)原理與接口技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，是突出計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一門課程。全書共分10章，在內(nèi)容安排上注重系統(tǒng)性先進(jìn)性和實(shí)用性，各章前后呼應(yīng)，并加入了大量的程序和硬件設(shè)計(jì)實(shí)例。下面總體概括以下：

8086微處理器的結(jié)構(gòu)①8086是16位微處理器。其內(nèi)部的運(yùn)算器是16位的，內(nèi)部寄存器也是16位的。這些是區(qū)分16位處理器的主要依據(jù)。②8086內(nèi)部由兩大功能部件——EU(執(zhí)行部件)和BIU(總線接口部件)組成。使8086的取指令和執(zhí)行指令可以并行進(jìn)行，從而提高了指令執(zhí)行的速度。③8088是準(zhǔn)16位微處理器，它與8086的差別是：BIU中的指令隊(duì)列是4個(gè)字節(jié)，而8086是6個(gè)字節(jié)；8088的外部數(shù)據(jù)引腳為8條，而8086是16條數(shù)據(jù)引腳。2.8086微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)⑴結(jié)構(gòu)①8086微處理器內(nèi)部有14個(gè)16位寄存器，必須領(lǐng)會(huì)這14個(gè)寄存器的名稱及功能，并能熟練應(yīng)用。②8個(gè)通用寄存器的隱含用法。有一部分通用寄存器被指定用于某一特定的功能。如,AX在字乘和字除指令中用作累加器；CX在循環(huán)操作中用作循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)器;DX在I/O指令的間接尋址時(shí)作為端口地址寄存器。③在8個(gè)通用寄存器中，注意AX，BX，CX和DX這4個(gè)寄存器既可作為16位寄存器操作，也可以AL，AH，BL，BH，CL，CH及DL，DH為符號(hào)進(jìn)行8位操作。⑵8086的兩種工作方式①最小模式：?jiǎn)翁幚砥飨到y(tǒng)。②最大模式：多處理器系統(tǒng)。MN/MX用來區(qū)分8086的工作模式，當(dāng)其接高電平時(shí)，工作在最小模式，當(dāng)其接地時(shí)，工作在最大模式。3.80286微處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①80286是16位微處理器，片內(nèi)集成有存儲(chǔ)管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)，它有兩種工作方式——實(shí)方式和保護(hù)方式。②實(shí)方式又稱實(shí)地址方式，兼容了8086的全部功能，80286是8086向上兼容的微處理器。80286有24條地址線，在實(shí)方式下只使用20條地址線，只具有220字節(jié)即1MB的尋址能力，存儲(chǔ)器的尋址及分段同8086。③保護(hù)方式又稱保護(hù)虛地址方式，能可靠地支持多用戶和多任務(wù)系統(tǒng)。使用24條地址線，具有224字節(jié)，即16MB的尋址能力。保護(hù)方式下的分段同實(shí)方式的分段有所不同，這時(shí)的存儲(chǔ)空間是由可變長(zhǎng)度的段組成，段長(zhǎng)小于等于64KB。4.80X86微處理器指令系統(tǒng)與匯編語言①指令：指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作的命令。②指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令。③程序：完成某個(gè)特定任務(wù)而編制的一系列指令的有序集合。④匯編語言：匯編語言是一種利用指令助記符、符號(hào)地址、標(biāo)號(hào)來編寫的計(jì)算機(jī)語言。是機(jī)器語言的符號(hào)表示，是面向機(jī)器的語言，是較低級(jí)的語言。利用匯編語言編寫的程序稱為源程序，需要通過匯編程序翻譯成二進(jìn)制代碼的目標(biāo)程序，再經(jīng)過與庫(kù)文件的連接，最后得到可執(zhí)行文件程序，才能在機(jī)器上直接運(yùn)行。5.存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是指用半導(dǎo)體器件作為存儲(chǔ)器介質(zhì)的存儲(chǔ)器。目前，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）都由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片擔(dān)任。本章討論半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的類型、存儲(chǔ)原理、使用場(chǎng)合、引腳功能、如何與CPU（或系統(tǒng)總線）連接以及及軟件驗(yàn)證l連接是否正確等問題。6.輸入輸出和DMA技術(shù)①數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送、查詢傳送、中斷傳送、DMA控制器傳送。②8237A的特點(diǎn)：DMA直接存儲(chǔ)器存取，是一種不需要CPU干預(yù),也不需要軟件介入的高速數(shù)據(jù)傳送方式。在DMA傳送中,CPU只啟動(dòng)傳送而不干預(yù)傳送，整個(gè)過程由硬件DMA控制器(DMAC)來控制傳送7、中斷技術(shù)8086CPU有一個(gè)簡(jiǎn)單而且靈活的中斷系統(tǒng)，可處理256種類型的中斷，每個(gè)中斷都有一個(gè)中斷類型碼n(n=O～255，為正整數(shù))，以供CPU進(jìn)行識(shí)別進(jìn)入中斷服務(wù)程序。8086的中斷可以由CPU以外的硬設(shè)備驅(qū)動(dòng)，這就是硬中斷；也可由軟件中斷指令啟動(dòng)，在某些情況下，也可由CPU自身啟動(dòng)，這就是軟中斷和內(nèi)部中斷(稱為“異常”)。在8086系統(tǒng)中往往把軟中斷和內(nèi)部中斷統(tǒng)稱為“內(nèi)部中斷”。8、可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,要求具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和對(duì)外部事件計(jì)數(shù)的功能,例如在PC機(jī)中,要求產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào);要求每隔15μs產(chǎn)生一次DMA請(qǐng)求信號(hào)以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的定時(shí)刷新操作;生產(chǎn)流水線上記錄工件件數(shù),到指定值發(fā)出指示信號(hào)。這一切都要求微機(jī)系統(tǒng)中配置有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路。可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以用程序來設(shè)定和改變器件的工作方式和功能,設(shè)定后在系統(tǒng)中與CPU并行工作,不占用CPU的時(shí)間,工作方便、靈活,在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。9、可編程輸入輸出接口技術(shù)微機(jī)系統(tǒng)的信息交換有并行通信和串行通信兩種方式。并行通信是以微機(jī)的字長(zhǎng)為傳輸單位；適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行近距離、大量和快速的信息交換。串行通信分為同步通信和異步通信，在異步通信中，每個(gè)字符都要用起始位和停止位來使通信雙方同步，這些附加的額外信息，使得異步通信的傳輸效率不高。在需傳輸大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，為提高傳輸效率和速度，常去掉這些附加位，即采用同步通信SYNC（SynchronousdataCommunication）10、A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口數(shù)/模（D/A）和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)主要用于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中。在工業(yè)控制和參數(shù)測(cè)量時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到如溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的物理量（通稱模擬量）。用計(jì)算機(jī)處理這些模擬量必須先將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。對(duì)于大多數(shù)的被控對(duì)象，計(jì)算機(jī)加工處理后輸出的數(shù)字形式控制信號(hào)還應(yīng)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量。才能推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作三、實(shí)際應(yīng)用用STARES598PCI單板開發(fā)機(jī)和接口芯片設(shè)計(jì)一個(gè)四個(gè)評(píng)委使用的競(jìng)賽評(píng)分系統(tǒng)，最高得分10分，編程求其平均得分，并顯示其最后得分。可以利用單板機(jī)上的一位開關(guān)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)主持人發(fā)出指令。評(píng)委可通過很多設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，如小鍵盤、邏輯開關(guān)等，小鍵盤做輸入設(shè)備其電路簡(jiǎn)單，但對(duì)其編程接受輸入數(shù)據(jù)相對(duì)復(fù)雜。邏輯開關(guān)的電路相對(duì)復(fù)雜，但編程接受輸入數(shù)據(jù)的程序簡(jiǎn)單一些，且兼于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，故選擇8

位邏輯開關(guān)作為輸入設(shè)備。輸出設(shè)備既可用發(fā)光二極管也可用LED顯示器，但相對(duì)于前者，后者對(duì)結(jié)果的顯示一目了然，故本設(shè)計(jì)選擇LED顯示器作輸出設(shè)備?；谝陨蠁栴}分析此評(píng)分系統(tǒng)是由四個(gè)評(píng)委組成的一個(gè)評(píng)分系統(tǒng)。對(duì)每位評(píng)委給出的分?jǐn)?shù)進(jìn)行累加，并求出平均分。評(píng)委分?jǐn)?shù)范圍是0~~10的整數(shù)，將4位評(píng)委給出的分?jǐn)?shù)累加，由于最高分為10分，則用4位二進(jìn)制就可以表示每位評(píng)委的分?jǐn)?shù)，這樣可用8255A的PA口、P口、PC口的其中兩個(gè)來做輸入口，可同時(shí)將4位評(píng)委的分?jǐn)?shù)同時(shí)輸入，將PA口、PB口分為高4位和低四位來操作，評(píng)委的分?jǐn)?shù)占4位，輸入的問題就解決了。對(duì)求得平均分進(jìn)行分析，將4位評(píng)委累加后除以4即得到平均分?jǐn)?shù)，除以4后將會(huì)出現(xiàn)小數(shù)部分如:0、25，0、50，0、75這3種情況，要將最后得分顯示在LED上，就要用3

個(gè)LED顯示，其中第二個(gè)LED存在小數(shù)點(diǎn)，故用八段LED顯示，因?yàn)镻C口只有八位，故3

個(gè)顯示要分別進(jìn)行輸出，通過位選碼對(duì)每一位的顯示進(jìn)行控制，還要通過段選碼對(duì)每一個(gè)LED的每一段進(jìn)行控制。這樣，就能將整個(gè)最后得分顯示出來了，還要考慮在顯示后一位時(shí)前一位會(huì)不會(huì)消失的情況。四、心得體會(huì)《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，由于本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程中較難的一門，所以為了提高綜合應(yīng)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力，必須做到課前預(yù)習(xí)課后復(fù)習(xí)并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)所學(xué)知識(shí)加以鞏固和加深理解。匯編語言在本學(xué)期微機(jī)學(xué)習(xí)中有核心地位，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)想迅速的消化和掌握它，肯定得花一番功夫，除了閱讀老師提供的電子書，還要上機(jī)實(shí)驗(yàn)，熟練掌握匯編語言的編譯運(yùn)行過程，并學(xué)會(huì)在DOS命令提示符下調(diào)試。此外，本課程的實(shí)驗(yàn)課用到了很多芯片，為了讓實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，我們還必須花時(shí)間去了解這些芯片，這樣一來，不僅可以加深對(duì)芯片的認(rèn)識(shí)，還能節(jié)省必要的時(shí)間。總之，想要學(xué)好《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》，必須在理論的基礎(chǔ)上加以實(shí)踐，只有在實(shí)驗(yàn)過程中，才能更加深入了解了8086的使用與本質(zhì)。五、結(jié)語通過對(duì)《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》基礎(chǔ)知識(shí)