1、微機原理課程綜述論文內容摘要 微型計算機原理與接口技術課程是通信工程專業的專業基礎課程，該課程的目的是讓我們掌握微機的基本工作原理，掌握微機應用系統的分析方法和設計方法，為微機在本專業以后的學習和研究應用中打下良好的基礎。關鍵詞 80X86 匯編語言 接口技術 正文一、課程綜述本課程以微型計算機的原理和應用為主題，系統地介紹了微型計算機的基本知識、基本組成、體系結構、工作模式，介紹了8086CPU的指令系統、匯編語言及程序設計方法和技巧，存儲器的組成和I/O接口擴展方法，微機的中斷結構、工作過程，從而使學生能較清楚的了解微機的結構與工作流程，建立起系統的概念。二、課程主要內容和基本原理1.80

2、X86微處理器結構8086/8088 CPU的內部是由兩個獨立的工作部件構成,分別是總線接口部BIU(Bus Interface Unit)和執行部件EU(Execution Unit)。兩者并行操作，提高了CPU的運行效率。 （1）總線接口部件BIUBIU由以下六個部分組成：20位地址加法器4個16位段地址寄存器：代碼段寄存器CS、數據段寄存器DS、堆棧段寄存器SS和附加段寄存器ES1個16位指令指針寄存器IP內部寄存器(用于通信、暫存)輸入輸出總線控制電路1個6字節指令隊列緩沖器功能及工作過程：總線接口部件的功能是負責與存儲器、I/O接口傳送信息。主要工作過程如下：當指令隊列中出現兩個以上

3、的指令字節空隙（8086是1個字節空隙）時，BIU會自動按CS和IP值所形成的20位實際物理地址對應的程序存儲器單元中取指令字節一次從程序存儲器中取兩個指令字節，順序存放在指令隊列寄存器中由EU從隊列指令中取走位于前列的指令，若指令需要在內存單元中讀取數據，此時根據EU的請求在BIU中形成一個20位的存放數據的實際物理地址CPU從物理地址單元中取得操作數，經BIU送到內部的運算部件（ALU）數據總線，再由EU執行響應操作根據指令的性質，若需要，再由EU提出請求，將運算結果寫入由BIU所指出的內存單元或者I/O端口中 （2）執行部件EU 8086和8088的執行部件EU的具體結構都是相同的，包含

4、以下六個部分：4個16位的通用寄存器組（AX、BX、CX、DX）4個16位的專用寄存器（BP、SP、SI、DI）1個16位的算術邏輯單元（ALU）1個16位的狀態標志寄存器1個數據暫存寄存器執行部件的控制電路功能及工作過程：EU從BIU的指令隊列中取出指令代碼由EU控制電路的譯碼器對指令進行譯碼后執行指令所規定的全部功能執行指令所得結果或執行指令所需的數據，都由EU向BIU發出命令，對存儲器或I/O接口進行讀/寫操作反映本次操作結果的狀態寫入到響應的狀態寄存器（3）EU和BIU的關系 從上面的操作過程可以看出EU只負責執行指令，BIU則負責取指令，讀出操作數和寫入結果。對于一般簡單的處理器指令

5、周期中，各種操作是順序進行的。首先取指并譯碼，如果譯碼的結果需要從存儲器取操作數，則啟動一個總線周期去讀操作數；其次執行指令；最后存儲操作的結果。2.80X86指令系統和匯編語言本章重點是8086CPU指令的尋址方式，每條指令的格式、功能及標志的影響；同時還涉及到存儲器單元的物理地址計算、標志位填寫和堆棧操作。我們需要熟練掌握匯編語言類別、偽指令語句格式和作用、基本程序結構、調用程序和被調用程序之間數據傳遞途徑以及匯編源程序上機調試過程。學習匯編語言重點的是閱讀程序和編寫程序。指令功能數據傳送類（通用數據傳送指令、堆棧指令、交換指令、I/O傳送指令、換碼指令、有效地址傳送指令、標志寄存器傳送指

6、令）算術運算類指令（加法指令，減法指令, 乘法指令，除法指令，BCD碼調整指令）邏輯類指令（邏輯運算指令、邏輯移位操作指令）串操作類指令（串傳送、比較、掃描、串存和取指令）控制轉移類指令（條件和無條件轉移、子程序調用和返回指令、子程序調用和返回、中斷）、）處理器控制類指令3. 內存儲器及接口1.存儲器的組織 (1)存儲器空間與存儲器結構存儲空間a.8086/8088有20條地址線，可直接對1M個存儲單元進行訪問。每個存儲單元存放一個字節型數據，且每個存儲單元都有一個20位的地址，這1 M個存儲單元對應的地址為00000HFFFFFH，如圖所示。一個存儲單元中存放的信息稱為該存儲單元的內容。如圖

7、所示，00001H單元的內容為9FH，記為：(00001H)=9FH。 若存放的是字型數據(16位二進制數)，則將字的低位字節存放在低地址單元，高位字節存放在高地址單元。如從地址0011FH開始的兩個連續單元中存放一個字型數據，則該數據為DF46H，記為：(0011FH)=DF46H。 若存放的是雙字型數據(32位二進制數，這種數一般作為地址指針，其低位字是被尋址地址的偏移量，高位字是被尋址地址所在段的段地址)，這種類型的數據要占用連續的4個存儲單元，同樣，低字節存放在低地址單元，高字節存放在高地址單元。如從地址E800AH開始的連續4個存儲單元中存放了一個雙字型數據，則該數據為66A65E6

8、5H，記為：(E800AH)=66A65E65H。 存儲結構在組成與8086CPU連接的存儲器時，1M字節的存儲空間實際上被分成兩個512K字節的存儲體，分別叫高位庫和低位庫。低位庫固定與8086CPU的低位字節數據線D7D0相連，因此又可稱它為低字節存儲體，該存儲體中的每個地址均為偶地址。高位庫與8086CPU的高位字節數據線D15D8相連，因此又稱它為高字節存儲體，該存儲體中的每個地址均為奇地址，如下圖所示。 地址總線A19A1可同時對高、低位庫的存儲單元尋址，A0和BHE用于對庫的選擇，分別連接到庫選擇端上。如下圖所示。當A0=0時，選擇偶數地址的低位庫；當BHE=0時，選擇奇數地址的高

9、位庫；當兩者均為0時，則同時選中高低位庫。利用A0和BHE這兩個控制信號，既可實現對兩個庫進行讀/寫(即16位數據)，也可單獨對其中一個庫進行讀/寫(8位數據) 存儲器分段8086/8088系統中將1M的存儲空間劃分為若干分段，每段長最多包含64K字節，并規定每個段的20位起始地址必須是被16位整除的地址，即其起始地址的低4位必須是0。 存儲空間段結構 分段邏輯結構邏輯地址與物理地址物理地址：就是存儲器的實際地址，它是指CPU和存儲器進行數據交換時所使用的地址（20位）。邏輯地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地址兩部分組成（16位）。邏輯地址的表示 形式為“段地址偏移地址”。物理地址

10、=段地址×10H偏移地址 20 位物理地址的構成舉例(a) 20 位物理地址的形成； (b) 字節地址構成舉例4. 中斷（1） 中斷的定義CPU執行程序時，由于發生了某種隨機的事件(外部或內部)，引起CPU暫時中斷正在運行的程序，轉去執行一段特殊的服務程序(稱為中斷服務程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續執行，這一過程稱為中斷。（2） 中斷源引起CPU中斷的事件  內部中斷：CPU內部執行程序時自身產生的中斷 n 外部中斷：CPU以外的設備、部件產生的中斷(3) 中斷過程  n 

11、 中斷請求>中斷響應>中斷服務 >中斷返回 (4) 可編程中斷控制器8259A內部結構 IRR  中斷請求寄存器 用來存放由外部輸入的中斷請求信號IR0IR7，允許多位置1。 n ISR  中斷服務寄存器 n     保存、記錄正在處理中的中斷請求，當任何一級中斷被響應，CPU正在執行它的中斷服務程序時，ISR相應位置1。 n PR   優先級判別器 

12、;對保存在IRR中的中斷請求進行優先級識別，送出最高級別中斷請求到ISR中；當出現多重中斷時，PR判定是否允許所出現的中斷去打斷正在處理的中斷。 n IMR  中斷屏蔽寄存器  實現對各級中斷的有選擇的屏蔽，當某位為1，表示禁止這一級中斷請求進入系統 8259A的工作過程 當某IRi 有效時，IRR 相應位置1，若有效的IRi未被屏蔽，則向CPU發出中斷請求，檢測到第1個INTA信號后，置ISRi=1，IRRi=0。檢測到第2個INTA信號后，把ISRi=1中最高優先級的中斷類型碼放到DB上。&

13、#160;若工作在AEOI 方式，在第2 個INTA 結束時，使ISRi復位；否則由CPU發出EOI命令使ISRi復位 5. 可編程定時器/計數器技術本章主要內容是定時器/計算器的應用場合；如何實現定時/計數；可編程計數器/定時器8253芯片的內部結構、引腳功能、計數原理、6種工作方式下的工作條件和輸出波形特征。6. 可編程輸出/輸出接口本章討論輸入/輸出接口的基本概念，包括輸入/輸出接口的作用、內部結構、傳送信息的分析、IO端口編址以及主機通過接口與外設之間數據傳送的方式。7. A/D、D/A轉換技術本章重點是A/D轉換的任務和轉換原理，D/A轉換的任

14、務和轉換原理，常用A/D轉換器(ADC)集成芯片和D/A轉換器(DAC)集成芯片的外部引腳功能、內部結構、工作過程、性能指標以及實際應用。三、8255A的應用實例8255方式1與打印機接口1.打印機接收主機傳送數據的過程目前打印機一般采用并行接口標準，當主機準備好輸出打印的一個數據時，通過8255A把數據送給打印機接口的數據引腳DATA0DATA7，同時送出一個數據選通信號STROBE 給打印機。打印機收到該信號后，把數據鎖存到內部緩沖區，同時在BUSY信號線上發出忙信號。待打印機處理好輸入數據時，打印機撤消忙信號，同時向主機送出一個響應信號ACK。主機根據BUSY信號或信號ACK決定是否輸出

15、下一個數據。2.利用8255來實現 8255A的端口A工作于選通輸出方式,PC7作為OBFA輸出信號，PC6作為ACKA 輸入信號，而PC3作為INTRA輸出信號；另外，可用程序控制INTEA(PC6)，決定是否采用中斷方式。打印機接口的時序與8255A的選通輸出方式的時序類似，但略有差別，用單穩電路74LS123即可滿足雙方的時序要求，如圖。 四、心得體會一個學期的微機原理學習已經接近尾聲，回想起來發現自己對這門課程掌握的不是很好，經過幾周的復習總結，我對這門課的了解加深了一些，以下是我的一些體會。微機原理是一門偏向于硬件的課程，處理器結構，存儲器機構，以及IO接口這門課需要我們記憶和理解，

16、首先學習微機原理是需要記憶一些知識點的，比如當我們在看到一個引腳標號如INTA時，我們要知道它所代表的意思，以及使用的條件和有什么功能，接著是理解，我感覺學微機原理還是挺枯燥的，每次看到一堆引腳和控制字格式的時候，總會忍不住煩躁，死記硬背的話沒過幾天就忘了，所以在記憶的時候只能結合前面學過的知識一句話一句話的來理解。學習微機原理，我印象最深的是匯編語言和接口。學習匯編語言時，開始需要記住匯編的各種指令，我開始就是因為對匯編指令不熟悉，在利用匯編編程的時候感覺很吃力，有時遇到一個不熟的指令，不得不翻書去找指令的意思，因此掌握匯編語言的基本用法是很重要的。關于接口，后微機原理后半部分的學習中，我們

17、都是圍繞接口來展開學習的。在輸入輸出中有可編程的8237，在中斷中有可編程的8259，在傳并行通信中有可編程的8255和8251，以及數模轉換中的A/D和D/A轉換器，在學習中我們首先需要掌握它們的編程方法，如在對8259進行初始化時，我們需要先寫ICW1，然后再根據中斷類型碼寫ICW2，在根據ICW1看是否要寫ICW3和ICW4。理論與實踐相結合，微機原理除了基本的理論課，我們還需要做微機實驗，對于實驗，我最大的感受就是多動手和動腦，在實驗中遇到問題一定要解決它，這樣從問題總結學習。結語：學習需要花費時間和精力的，有努力才會有收獲。最后，在這里感謝老師一個學期以來的辛勤教導,老師您辛苦了!五、參考文獻 1  戴梅萼, 史嘉權. 微型計算機技術及應用- 從16 位到32 位 M . 北京: 清華大學出版社, 1996.  2  姚燕南,