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第一章 微型计算机概论 |
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第一节 关于微型计算机的简单介绍 |
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第二节 微型计算机系统的总线结构 |
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思考练习 |
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第二章 80x86微处理器的结构 |
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第一节 从8086到PentiumⅢ（一） |
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第一节 从8086到PentiumⅢ（二） |
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第二节 80X86微处理器的编程结构 |
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第三节 80X86微处理器的引脚功能（一） |
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第三节 80X86微处理器的引脚功能（二） |
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第四节 8086微处理器的基本时序 |
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第五节 本章知识要点 |
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思考练习 |
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第三、四章 汇编语言指令系统概述 |
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第一节 汇编语言指令系统概述 |
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第五章 半导体存储器及其接口 |
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第一节 半导体存储器（一） |
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第一节 半导体存储器（二） |
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第二节 半导体存储器接口的基本技术 |
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第三节 16位和32位系统中的内存储器接口 |
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第四节 本章知识要点 |
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思考练习 |
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第六章 输入/输出 |
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第一节 概 述 |
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第二节 简单的输入／输出接口芯片 |
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第三节 数据传送的控制方式 |
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第四节 可编程DMA控制器8237A(DMAC)（一） |
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第四节 可编程DMA控制器8237A(DMAC)（二） |
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第五节 本章知识要点 |
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思考练习 |
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第七章 中断 |
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第一节 概述 |
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第二节 8086／8088的中断系统 |
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第三节 可编程中断控制器8259A（一） |
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第三节 可编程中断控制器8259A（二） |
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第三节 可编程中断控制器8259A（三） |
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第四节 本章知识要点 |
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第八章 可编程接口芯片及其应用 |
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第一节 可编程接口芯片概述 |
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第二节 可编程并行接口芯片8255A |
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第三节 可编程定时器／计数器8253━5(PIT)（一） |
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第三节 可编程定时器／计数器8253━5(PIT)（二） |
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第三节 可编程定时器／计数器8253━5(PIT)（三） |
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第四节 串行接口芯片 |
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第九章 模拟试题讲座 |
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第一节 微型计算机技术综合复习（一） |
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第二节 微型计算机技术综合复习（二） |
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第6章 输入输出 微处理器同外部设备的连接和信息交换是微型计算机系统要解决的主要问题，这个信息交换的过程类似于微处理器同内存之间的信息交换。但是，由于计算机系统中所使用外设的情况、结构远比内存芯片要复杂得多，因此，在计算机系统中外设通常是不能同微处理器直接相连的，二者之间必须通过接口电路进行连接。本章在介绍输入输出的一般问题——外设接口的基本结构、I／O端口编址方式的基础上，要求着重掌握微机系统中数据传送的控制方式，重点是掌握程序控制的三种传送方式——无条件传送、查询传送和中断传送的工作原理、硬件连接和软件编程。 一、知识点
搞清“接口”与“端口”的定义及关系是掌握“外设接口的特性和基本结构”这一知识点的关键所在。 “接口”(外设接口)是微处理器同外部设备之间在进行数据传输时的控制电路。微处理器通过接口同外设之间传输的信息包括微处理器向外设发出的控制信息、外设向微处理器发出的状态信息、以及微处理器同外设之间传输的数据信息，因此，在接口中必须配置有存放和传送上述数据信息、控制信息和状态信息的寄存器，这些寄存器可以由CPU对其进行读或写。接口中这些能读／写的寄存器称为“端口”，分别被称为“数据端口”、“状态端口”和“控制端口”。在微机系统中，每个端口都配有固定的地址码，微处理器寻址外部设备是通过寻址与相应外设相连的接口中的端口地址来实现的。一个接口中往往可以有几个数据端口——用来传送几路数据信息，也可以有几个状态端口和控制端口——用来传送若干不同的状态信息和控制信息。有时控制端口和状态端口可以共用一个端口地址，这时用IN指令访问状态端口，用OUT指令访问控制端口。
在微型计算机中，CPU对外设的读、写是通过对外设接口中相应端口的读、写来实现的，CPU用相应的读写指令来对端口进行读或写。因此，对这些端口必须指定相应的地址码，这就是I／O端口的编址。I／O端口的编址方式有两种，即独立编址和存储器映像编址，同学们必须了解这二种编址方式的特点。一个重要的区别是：采用独立编址的处理器有专用的IN／OUT指令来实现对I／O端口的读写，而存储器映像编址的处理器无专用的IN／OUT指令，所有访问存储器的指令，包括对存储器的传送指令、算术运算指令和逻辑运算指令都能用于I／O端口；另一个重要的区别是：采用独立编址的处理器，I／O端口和内存单元有各自独立的地址空间，而存储器映像编址的处理器，I／O端口和内存单元共用统一的地址空间，一个地址空间分配给I／O端口后，内存单元就不能再占有该地址空间。 二、讲授的内容 本章主要介绍如下内容：
三、目的 通过这一章的学习，掌握微型计算机的四种基本输入/输出技术；能熟练地编制相应的输入/输出程序；了解8237DMA控制器，8237芯片的引脚定义；根据需要，通过查阅有关图表能对8237进行初始化。 第7章 中断 由于中断传送采用最常用和最有效的输入输出控制方式，因此在本章中对8086的中断机制作了简要的阐述。对此要求掌握可编程中断控制器8259A的特性、结构和工作原理。 一、知识点
二、讲授内容
三、目的 通过本章的学习了解中断的基本概念、中断源的分类、中断处理的过程、CPU响应中断的条件、CPU对中断响应的七个过程、中断的优先级、软件查询确定中断优先级、硬件查询确定优先级、中断的嵌套。 了解8259中断控制器芯片的引脚定义，根据需要通过查阅有关图表，能够对8259进行初始化。 第8章 可编程接口芯片及其应用 接口芯片是微机系统实现输入／输出必不可少的器件，而并行接口是微机系统中主要的输入／输出部件。本章在阐述接口芯片基本概念的基础上，对可编程并行接口芯片8255A的工作原理、硬件连接和应用程序的编制作较详细的讲解。 定时器／计数器电路是微机系统的主要部件之一。采用定时器／计数器电路可以提供实时时钟的定时操作和延时控制，也可对外部事件进行计数。本章在介绍可编程定时器／计数器的功能及典型结构的基础上，着重阐述可编程间隔定时器8253的工作特性及应用。 串行接口是微型计算机系统和微机应用系统中另一类I／O接口，通常用于连接一些串行传送的外围设备，也广泛用于计算机的远程通信，随着计算机通信和计算机网络的发展，串行接口得到了越来越广泛的应用。本章在阐述串行通信的基本概念和串行通信接口原理的基础上，介绍典型的可编程通信接口8251A的特性及应用。对于本章，要求同学们深刻理解有关串行通信的基本概念，以及串行接口的基本组成和基本原理，对8251A可编程通信接口的特性和应用应有一个基本的了解。 一、知识点 本章是该课程的重点，在这一章中我们主要涉及到微型计算机中常用的三个接口芯片：并行接口芯片8255、串行接口芯片8251A、定时器／计数器接口芯片8253，学习本章的关键是掌握这3个常用芯片以及可编程接口芯片的概念。
二、讲授的内容
三、目的 通过本章的学习要求同学们掌握3种常用的接口芯片8255A、8253、8251A的工作原理及芯片的引脚功能，能够正确的把它们连接到系统上。
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| 学习指南3 |
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第9章 人机接口 随着微型计算机系统应用领域的扩大，操作人员与微机系统交流信息的设备除了常用的键盘和显示器以外，还广泛应用鼠标器、操纵杆、触摸屏、光笔、扫描仪、数字化仪等多种输入设备；在多媒体微机系统中，声音、音乐、图像、动画的输入输出设备更是不可缺少的，人与微机系统交流信息的手段和途径也更为灵活多样。 人机接口是指人与微型计算机之间建立联系、交换信息的输入／输出设备的接口，这些设备包括显示器、打印机、键盘、光笔、鼠标器等。本章首先介绍有关人机交互设备和人机接口的基本概念，然后重点介绍键盘接口、显示器接口和打印机接口工作原理以及有关硬件电路和程序设计内容，达到综合应用的目的。本章难点在于对键盘、显示器及打印机接口的应用。 人机接口是计算机同人机交互设备之间传输信息的控制电路。人机交互设备是用以实现人和计算机之间进行信息交流的外部设备，是计算机系统或计算机应用系统中最基本的设备之一。本章重点分析几种最常用的人机接口——键盘接口、LED（发光二极管）显示器接口和并行打印机接口的基本电路及控制程序，并将其作为有关接口芯片综合应用的实例。 一、知识点
人机交互设备是指人和计算机之间建立联系、交流信息的有关输入输出设备。通过这些设备，人把要执行的命令和数据送入计算机，或从计算机获得经计算机处理后的信息。 人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。
常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两大类。常用的输入设备有键盘、鼠标器；常用的输出设备有显示器和打印机。
键盘是由一组按矩阵形式排列的按键开关组成的，通过键盘电路、键盘接口电路以及相应软件的作用，当按下某个键后，可向CPU提供对应的编码信息。 键盘有编码键盘和非编码键盘两类。编码键盘的键盘电路内包含硬件编码器，当按下某一个键后，键盘电路能直接提供与该键相对应的编码信息(如ASCII码)。非编码键盘的键盘电路中只有较简单的硬件，采用软件来识别按下键的位置，并提供与按下键相对应的中间代码传送给主机，然后由软件将中间代码转换成相应的字符编码，如ASCII码。 查找被按键的方法通常用行反转法、行扫描法和行列扫描法，本章中的非编码键盘接口采用行扫描法，而IBM PC／XT机中的键盘采用行列扫描法。 键盘接口是键盘向CPU输入信息的控制电路，这一控制电路可以是很简单的，例如本章中非编码键盘接口，只采用一个8255A可编程并行接口芯片把键盘中按下键的位置码用8位并行信息通过8255A送入CPU；键盘接口也可以是较复杂的，例如IBM PC／XT机的键盘，虽然也是非编码键盘，但由于它产生的位置码是通过串行方式送入主机，因此主板上的键盘接口必须先把串行码转换为并行码，然后送入并行接口8255A。
要求能对教材中P305页的图8—13非编码键盘接口电路进行分析。 通常键盘输入信息的过程可归纳为三步： ① 检测是否有键按下 ② 查出按下的是哪个键 ③ 将该键所代表的信息翻译成计算机能识别的内部代码，如ASCII码或其他预先约定的编码 教材P305页图8—13所示的非编码键盘的接口电路中，一共有64个键，排成8行、8列，用数字0～63给每个键命一个键号，0行0列键号为“0”，0行7列的键号为“7”，…，7行7列的键号为“63”。通过教材P305页的图8—13、P306～P307的扫描程序可以查出被按下键的键号，这一程序可完成键盘输入信息过程中的①，②两步，该程序的基本原理是“送行码，读列码”。
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种特殊的二极管，当其阳极与阴极之间的电压(阳极接高电位)超过额定电压时，电极间发生击穿，能发出可见光，去除电压后又能恢复，是一种非破坏性击穿。 多个LED组合成7段或8段笔画显示器称为7段LED显示器。在这种显示器中，7个或8个LED管的阴极接在一起，加上低电平，各个LED管的阳极可分别接高电平，根据7个(或8个)LED管的排列，以及在不同的LED管的阳极上加高电平，可使显示器显示不同的字形。 这种将阴极接在一起的接法称为“共阴极接法”，也可用相似原理组成“共阳极接法”。
要求能对教材中P308页的图8—15 8位LED显示器接口电路进行分析。 该接口电路中采用8个7段LED显示器，用来显示8位十六进制数字0～9，A～F。显示器为共阳极接法，可编程并行接口芯片8255A用作主要的接口器件，PA口通过反相器分别同8个共阳极显示器的阳极相连。显示器中8个LED管分别标以a，b，c，d，e，f，g，DP标志，8个显示器的对应阴极连在一起，PB口通过驱动器分别同a，b，c，d，e，f，g，DP相连。这样，PA口送出“位选码”，可控制哪几个显示器可以发光(显示)，而PB口送出“段选码”，用来控制能显示的显示器显示何种字形，因此“段选码”又称“字形码”。 教材中P308～P310页的显示程序分两部分，数据段中定义了3个变量：SSEGCODE为十六进制数字符的7段代码表；FOURBYTE和DBLWORD指向同一数据区(用DBLWORD取双字，用FOURBYTE取字节)，该数据区为4个字节随机数(?，未赋的初值)，这4个字节中8位十六进制数就是需在8个7段显示器上显示的数。例如:该随机数为12345678H，则在8个显示器上自左到右显示12345678。按本例中的显示程序，先取低字节78H送最右2个显示器显示，然后取56H，…。从MOV AL，10000000开始为代码段，即显示程序的指令性语句部分。
这一部分内容只作一般性介绍，主要了解: ① 字符点阵(点阵代码) ② CRT显示接口的主要任务 ③ 简单的字符显示接口电路的工作过程
Centronics并行标准是并行点阵式打印机的接口标准，该标准规定了36芯的连接线，其中8条数据线DATA1～DATA8，3条联络信号线
图9—1 并行打印机接口时序
① CPU通过接口读取打印机的BUSY信号，检查该信号是否有效，若为高电平，说明打印机暂时不能接收数据，继续查询；若为低电平，说明打印机可以接收数据。 ② CPU通过接口向打印机的数据端DATA1～DATA8发出8位数据，同时，在数据稳定阶段向打印机的 ③ 当打印机接收好该数据，并存入打印机内部的打印缓冲区后，输出 二、讲授内容
第10章 微机系统实用接口 微型计算机系统大都采用总线结构，这种结构的特点是采用一组公用的信号线作为微型计算机各部件之间的通信线，这组公共信号线称为总线。在微型计算机的应用中，有些场合所用的计算机对配置需要并不是很复杂，可以用CPU中的单片机与为数不多的芯片组成一个小系统，有些场合则要使用若干块插件板组成一个较大的微机系统。小系统单板机芯片之间、组成微型计算机系统的插件板之间、或是微型机系统之间都有各自的总线，把各部件组织起来就可以组成一个能彼此传递信息和对信息进行加工处理的整体。因此，总线是各部件联系的纽带，在接口技术中扮演着重要的角色。系统设计可面向总线进行，设计者只需要识别总线，根据总线规约去设计，将各部件按总线接口的标准与总线连接而无需单独为各部件设计连线，这就简化了系统硬、软件的设计，也简化了系统的结构，使系统易于扩充和更新。 在微型计算机技术发展的过程中，已有多种总线得到广泛应用。本章简要介绍微机系统的一些实用接口知识，其中包括两部分内容：一是微机系统信息传输的公共通路——总线；二是简要地介绍实用接口基本知识，如芯片组作用、IDE和SCSI、USB、AGP、IEEE1394特性和即插即用特性。要求同学们通过本章的学习，对一些常用的总线以及常用的接口标准和接口技术有一个初步的认识。通过学习，了解一些常用总线及实用接口技术标准和一般知识。 一、知识点
总线是一种在多于两个模块(设备或子系统)间传送信息的公共通路。总线由传输信息的物理介质及一套管理信息传输的通用规则(协议)所构成。 这里要注意两点：一是公用性即指必须是多于2个(即3个或3个以上)模块间的信息公共通路，若是仅在2个设备之间的信息传输线则不能称为总线；二是总线除传输信息的物理介质外，还包括传输协议。 按总线规模、用途与应用场合，总线可分为片总线(芯片总线、元件级总线)、内总线(I—BUS，系统总线或板级总线)以及外总线(E—BUS，通信总线)三大类。其中内总线即通常讲的微机总线，是构成一个微机系统中各插件之间信息传输的公共通路，这是我们最为关注的总线；外总线是微机系统与微机系统之间，或是微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置)之间信息传输的通路。
总线标准是把各种不同的模块组成计算机系统(或计算机应用系统)时必须遵守的规范。总线标准为计算机系统(或计算机应用系统)中各模块的互连提供了一个标准界面，该界面对界面两侧的模块而言都是透明的，界面任一方只需根据总线标准的要求实现接口的功能，而不必考虑另一方的接口方式。采用总线标准可以为计算机接口的软硬件设计提供方便——使各模块的接口芯片设计相对独立，为接口软件的模块化设计带来方便。
所谓总线的负载能力即驱动能力是指当总线上接上负载(接口设备)后，必须不影响总线输入／输出的逻辑电平，通常以负载电流表示。IOL(输出低电平负载电流)，IOH(输出高电平负载电流)，IIL (输入低电平负载电流)，IIH (输入高电平负载电流)。总线工作时流过的电流不能大于上述对应电流的绝对值(在总线手册中上述4种电流IOL，IOH因是流入总线，故为正值；IIL，IOH流出总线，故为负值)。 当总线上所接负载超过总线的负载能力时，必须在总线与负载之间加接缓冲器或驱动器，其作用是驱动（使信号电流加大，可带动更多负载，电压不放大)和隔离(减少负载对总线的影响)。
ISA(工业标准体系结构)总线采用80286 CPU的IBM PC／AT机中使用的总线，又称为PC—AT总线。ISA是由8位PC／XT总线扩展而成的16位总线，在原PC总线的62芯插槽上增加36芯的短插槽。ISA和PC总线一样是一种原始的总线设计，实际上是采用将微处理器芯片总线缓冲后直接映射到系统总线上而形成的。 EISA(扩展的工业标准总线)是ISA总线的扩展，支持多个总线主控器，增加了突发式传送，是一种高性能的32位标准总线。由于存在多个主控器，由EISA总线提供公平的循环优先的总线仲裁。总线扩展槽(连接器)分上、下两层，上层为ISA总线，下层为新增的信号线。 PC总线、ISA总线和EISA总线都是I／O总线，即主板上看到的I／O接插槽，是向上兼容的总线。PC总线的插卡可以插入ISA总线的插槽，ISA总线的插卡可以插入EISA总线的插槽。
PCI (外围部件互连)总线是一种32位／64位高性能的标准总线，为系统提供了一个高速的数据传输通路。PCI总线的主要特点是：
主板是PC机中最重要的部件，主板上集中了除PC机的显示器、键盘等外部设备以外的大部分基本组件。实际上主板把组成微型计算机的全部部件都安装在其上，这些部件包括：
从流行IBM—PC／AT机以来，主板从“标准AT结构”发展为“Baby AT主板”，目前都采用ATX主板。
作为PC机灵魂的CPU芯片，要完成PC机所需要的强大的信息处理功能必须有一系列的“支持电路”和“接口电路”，包括“并行接口”、“串行接口”、“中断控制电路”、“DMA控制电路”、“总线控制电路”、“时钟发生器”等。随着集成技术的发展，已经可以采用VLSI技术把主板上众多的接口芯片和支持芯片按不同功能分别集成在一块集成芯片之中。这样，用几片VLSI芯片就可完成主板上主要的接口和支持功能，这几片VLSI芯片的组合称为“芯片组”。采用芯片组技术可以简化主板的设计、降低系统的成本、提高系统的可靠性，并为测试、维护和维修带来方便。在PC机中，整个系统的有效运行都由“系统控制芯片组”(简称“芯片组”)来控制和协调。
IDE接口最多只能连接2台硬盘机；数据传输率不超过2Mbps∕s；只能支持528MB的最大容量；传输带宽为8位。 EIDE(ATA—2)可连4台EIDE外设；数据传输率达12～18Mbs／s；支持8.4GB最大容量；传输带宽为16位，并可扩展到32位。 在扩展的IDE接口中有Ultra—ATA／33，Ultra—ATA／66和Ultra—ATA／100，其数据传输率分别可达到33Mb／s，66Mb／s和100Mb／s。
USB(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(USB 1.0版)，目前已发展到USB 2.0版，其数据速率达到480 Mb／s。最多可连接127个外设(包括转接器HUB)，连接节点(外设及HUB)的距离可达5m，连接电缆可以是带屏蔽的双扭线(用于12Mb／s)和普通无屏蔽双扭线(用于1.5Mb／s)。 USB的特点：具有真正的“即插即用”特性，很强的连接能力，采用树形结构，最多可连接127个节点；低成本、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。USB是一种开放性、不具专利版权的理想的工业标准。
AGP(加速图形端口)是在三维图形显示中为解决“图形纹理”数据高速传输的瓶颈问题应运而生的，是一种新型视频接口技术标准。它定义了一种超高速的连通结构，把三维图形控制器从PCI总线上卸下来，用专用的点对点通道——AGP把图形控制器直接连到系统芯片组(“主存／PCI”控制芯片)上，三维图形芯片可以将主存作为帧缓冲器，实现高速存取。
IEEE 1394又称Fire Wire(火线)，是一种高速串行接口标准，其最高的数据传输率可达1Gb／s。IEEE 1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向多个输出机器广播的功能，特别适用于家庭视听AV(Audio—Visual)的连接。IEEE—1394接口是实现“信息家电”、PC机以及PC机外围设备之间进行多媒体数据交换、存储和处理的最佳接口。
即插即用(P&P)是指为微机系统提供这样一种功能：只要将扩展卡插入微机的扩展槽中，微机系统就能自动进行扩展卡的配置工作，保证系统资源空间的合理分配，以避免发生系统资源占用的冲突。这一切都是开机后由系统自动进行的，而无需操作人员的干预。 二、讲授内容
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