【正文】 之間傳送信息的方式 ◎無(wú)條件傳送 電路簡(jiǎn)單， CPU 訪問(wèn)時(shí)總認(rèn)為 I/O 已準(zhǔn)備好。顯然，該方式 CPU 的大部分時(shí)間都用在了查詢和等待了，所以傳送效率不高。其查詢程序如下： wait1: mov dx,stport in al,dx test al,80h 。 jz wait1 。 mov dx,dtport 。 該方式是：當(dāng)外設(shè)要求 CPU 交換數(shù)據(jù)時(shí)，可向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求， CPU在執(zhí)行完當(dāng)前指令后，即可中斷當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行，根據(jù)中斷源提供的中斷類型號(hào)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的數(shù)據(jù)傳 送和管理。 。其原理就是在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間開辟一條高速數(shù)據(jù)通道，使外設(shè)與內(nèi)存之間直接交換數(shù)據(jù)。在 DMA傳送期間，不需要 CPU 的任何干預(yù)，而是由 DMA 控制器控制系統(tǒng)總線，在其控制下完成數(shù)據(jù)傳送任務(wù)。因?yàn)橹袛鄠魉鸵粩嗟谋Ｗo(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)，使 CPU 的工作效率大為降低。 DMA 控制器是一種專門設(shè)計(jì)的主要用于數(shù)據(jù)傳送的器件，它免去了 CPU 取指令和分析指令的操作，而只剩下指令中的執(zhí)行傳送的機(jī)器周期，且 DMA 存取可在同一機(jī)器周期內(nèi)完成對(duì)存儲(chǔ)器和外設(shè)的存取操作（而 CPU 則必須在兩個(gè)機(jī)器周期中分別進(jìn)行），另外在 DMA 傳送中，地址修改與計(jì)數(shù)器減 1 都是硬件 直接進(jìn)行的，這樣就不難理解 DMA 傳送的速度為什么快了。為什么？ 五、 PC 機(jī)系列 I/O 端口地址分配 不同的微機(jī)系統(tǒng)對(duì)Ｉ /O 端口地址的分配是不同的。 教學(xué)方法： 多媒體教學(xué) 教學(xué)目的： 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換、 無(wú)符號(hào)數(shù)的表示與運(yùn)算、符號(hào)數(shù)的表示與運(yùn)算、 十進(jìn)制的二進(jìn)制表示與運(yùn)算、 邏輯變量的表示與運(yùn)算、文字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示 教學(xué)重點(diǎn) 和難點(diǎn) ： 符號(hào)數(shù)的表示 方法：原碼、反碼與補(bǔ)碼； 運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志位和算術(shù)溢出的判斷； 導(dǎo)入新課： 首先復(fù)習(xí)上次課程的內(nèi)容，讓學(xué)生有比較清晰的學(xué)習(xí)思路。關(guān)于這些問(wèn)題的討論將會(huì)在各小節(jié)逐步展開。 二、進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 1 、 R 進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為 R 進(jìn)制 R 進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換 三、無(wú)符號(hào)數(shù)的表示與運(yùn)算 無(wú)符號(hào)數(shù)（純數(shù)值）： 只表示數(shù)值的大小，不涉及數(shù)的正負(fù)號(hào) 符號(hào)數(shù)： 既表示數(shù)的大小，又要表示數(shù)的正負(fù) 計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)可以分為符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)，它們的表示與運(yùn)算是不同的?！獮榱吮硎咀罡呶坏倪M(jìn)位，計(jì)算機(jī)中可用一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志 CF（ Carry Flag） =1 來(lái)表示（若備注 電子科學(xué)系 07電子 本 、 07網(wǎng)絡(luò) 專、 07級(jí)計(jì) 專 《 微機(jī)原理與接口技術(shù) 》教案 8 把 CF=1 考慮在內(nèi)，結(jié)果為 110H，這樣結(jié)果就正確了）。為了表示最高位的借位，計(jì)算機(jī)中可用一個(gè)借位標(biāo)志 BW（ Borrow Flag） =1 來(lái)表示（通常計(jì)算機(jī)中把 CF 與 BW 用同一標(biāo)志來(lái)指示）。數(shù)值與符號(hào)都是用二進(jìn)制數(shù)表示。 ? 符號(hào)數(shù)通常有三種機(jī)器碼表示法。 原碼、反碼、補(bǔ)碼表示 補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則 [X+Y]補(bǔ) =[X]補(bǔ) + [Y]補(bǔ) [X–Y]補(bǔ) =[X]補(bǔ) + [– Y]補(bǔ) 用補(bǔ)碼可以很方便的進(jìn)行符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算 例 1 若 X=65， Y= 66，用補(bǔ)碼計(jì)算 X+Y=? ∵ [X]補(bǔ) = 0100 0001B [Y]補(bǔ) =100H42H=BEH= 1011 1110 B 41H (+65) + BEH (66) 175。175。175。175。175。 FFH (1) ? 用補(bǔ)碼進(jìn)行加減運(yùn)算比反碼省去了循環(huán)進(jìn)位的修正運(yùn)算，所以運(yùn)算速度提高了。利用補(bǔ)碼，連同符號(hào)位一起，按無(wú)符號(hào)數(shù)進(jìn)行加減，簡(jiǎn)化了運(yùn)算器的設(shè)計(jì)。 模的概念 模即一個(gè)系統(tǒng)的最大量程或此系統(tǒng)所能表示的最大的數(shù)，它是自然丟失的。 ? 加減運(yùn)算產(chǎn)生的溢出無(wú)法從結(jié)果中看出，必須用專門的信息位來(lái)表示。 ? CPU 常設(shè)的標(biāo)志有： ? C （ Carry) 進(jìn)位標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果的最高位產(chǎn)生進(jìn)位或借位。 。 ? Z（ Zero）零標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果是否為 0。 ? 值得指出的是：計(jì)算機(jī)在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，對(duì)參與運(yùn)算的數(shù)并不知道是無(wú)符號(hào)數(shù)或帶符號(hào)數(shù)，所以它在運(yùn)算后對(duì) 4 個(gè)標(biāo)志都會(huì)置位，只有程序員知道參與運(yùn)算的數(shù)是符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)。 非壓縮（非組合）的 BCD 碼：一個(gè)字節(jié)表示一位 BCD 碼， 高 4 位為 0。若出現(xiàn)非法編碼，所得的結(jié)果就要修正。 ? BCD 碼運(yùn)算（加法） 例 1 若 X、 Y 為十進(jìn)制數(shù)， X=38， Y=57，計(jì)算 X+Y=? 3 8 （ BCD 碼中沒有字母，結(jié)果中的 F (1111) 為非法碼， + 5 7 應(yīng)在該位加 6 修正，以強(qiáng)迫其進(jìn)位。 ③ 若① ②都滿足時(shí)，則結(jié)果 +66。 ③ 若① ②都滿足時(shí)，則結(jié)果 66。 六、數(shù)的浮點(diǎn)表示及運(yùn)算 1. 浮點(diǎn)數(shù)的表示： 任何一個(gè) R 進(jìn)制數(shù) N 都可寫成： N=M 電子科學(xué)系 07電子 本 、 07網(wǎng)絡(luò) 專、 07級(jí)計(jì) 專 《 微機(jī)原理與接口技術(shù) 》教案 10 若 P 不變（固定），則小數(shù)點(diǎn)固定，稱為定點(diǎn)數(shù)。 一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)可表示如下： 關(guān)于浮點(diǎn) 數(shù)的兩個(gè)概念 規(guī)格化：移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)的位置，使其尾數(shù)變成其標(biāo)準(zhǔn)格式的過(guò)程。 2. 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 （ 1）加、減運(yùn)算 對(duì)階：使兩個(gè)操作數(shù)的小數(shù)點(diǎn)對(duì)齊（使階碼相同）。 結(jié)果規(guī)格化（注意小數(shù)點(diǎn)前面有一位隱含的 1）。 溢出判斷：若階碼出現(xiàn)上溢出，則浮點(diǎn)數(shù)就發(fā)生上溢出。 （ 2）乘、除運(yùn)算 （ 3）浮點(diǎn)數(shù)的特點(diǎn) 表示的數(shù)值范圍大；運(yùn)算精度高；運(yùn)算復(fù)雜，所需硬件設(shè)備多。與算術(shù)運(yùn)算區(qū)別在于，前者只在對(duì)應(yīng)的比特 之間進(jìn)行，各位之間沒有進(jìn) /借位，本位運(yùn)算結(jié)果不影響其它位。 八、文字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示 ? 計(jì)算機(jī)中的文字，不論外文或中文，都是用二進(jìn)制編碼表示的。如鍵盤、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備。 ? 常用的信息交換碼有： ASCII 碼（ 7 位）、擴(kuò)展的 ASCII 碼（ 8 位）、 EBCDIC 碼（ 8 位）、漢字編碼（ 16位）等 ASCII 碼 ASCII 碼： American Standard Code for Information Interchange 它用 7 位二進(jìn)制編碼，共有 27=128 個(gè)，擴(kuò)展的 ASCII 碼共有 28=256 個(gè)。 + * / 等） 各種控制符： 30 多個(gè)（包括設(shè)備、文件、傳輸控制等，如回車、換行、空格、退格、刪除、響鈴、文始等等） Sp . Pn Sm Mr 電子科學(xué)系 07電子 本 、 07網(wǎng)絡(luò) 專、 07級(jí)計(jì) 專 《 微機(jī)原理與接口技術(shù) 》教案 11 授課日期： 2020 年 9 月 14日 星期 一 節(jié)次： 第 5~6 次 授課地點(diǎn)： 1 號(hào)教學(xué)樓 414 多媒體教室 教材章節(jié)： 第 1 章 微型計(jì)算機(jī)概述 167。 教學(xué)方法： 多媒體教學(xué) 教學(xué)目的： 學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)掌握微處理器的基本結(jié)構(gòu)及 Intel 8086微 處理器組成結(jié)構(gòu)、引腳信號(hào)及功能 。 一、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ ALU） ALU 是對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算的基本部件。 備注 請(qǐng)學(xué)生思考：為什么美國(guó)火星探路者仍然在使用8086cpu，8086cpu是不是很鞏固新課： 備注 小結(jié)： 作為第一章中的重點(diǎn)內(nèi)容，本次課主要介紹計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)，需要學(xué)生掌握不同數(shù)的表示和運(yùn)算，為以后詳細(xì)內(nèi)容的展開作好準(zhǔn)備。還可進(jìn)行 BCD 碼運(yùn)算。 例如： 13 ? 11=143=8FH 1 1 0 1 采用部分積左移和加法 ? 1 0 1 1 可完成二進(jìn)制乘法。 大部分算術(shù)邏輯運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)途徑大致如下： （ 1） 硬件實(shí)現(xiàn)的基本運(yùn)算功能。在對(duì)階后可以對(duì)尾數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。也可以專門生產(chǎn)浮點(diǎn)運(yùn)算部件和浮點(diǎn)微處理器，并設(shè)有專門的浮點(diǎn)運(yùn)算指令，可進(jìn)行32 位或 64 位浮點(diǎn)加、減、乘、除運(yùn)算。 早期的浮點(diǎn)處理器有： 808 8028 80387 協(xié)處理器。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)其任務(wù)為逐條的取指、分析、執(zhí)行。 時(shí)序部件 ： 包括時(shí)鐘系統(tǒng)，脈沖分配器。 簡(jiǎn)單等。 備注 。產(chǎn)生這些節(jié)拍和脈沖的部件稱為脈沖分配器或節(jié)拍發(fā)生器。它 CPU 操作的最小時(shí)間單位。 ?指令周期：一條指令（的取出和）執(zhí)行所需的時(shí)間稱為指令周期（ Instruction Cycle），一條指令執(zhí)行需 1～ 5 個(gè) M 周期。 可采用組合邏輯控制（控制信號(hào)采用組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí) 現(xiàn)）；，微程序控制（若干微指令組成的微程序）；和可編程邏輯陣列（ PLA、 EPLD 等）來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢院?jiǎn)單分為： ? 片內(nèi)總線：在 CPU 內(nèi)部或部件內(nèi)部各單元之間傳送信息的總線（又可細(xì)分為單總線、雙總線（輸入 /輸出 BUS）、多總線結(jié)構(gòu)）； ? 片外總線： CPU 與外部部件之間傳送信息的總線。 因?yàn)槎鄠€(gè)部件均掛在總線上， 但各部件工作情況并非完全一樣（有的作為信源發(fā)，有的作為接收器收）。所以 同一時(shí)刻只允許一個(gè)部件向 BUS 發(fā)送信息 。 總線緩沖器： 在工作過(guò)程中，常常要求掛在 BUS 上的某些部件在電氣連接上與 BUS ―脫開 ‖，使這些部件對(duì) BUS 上其它部件的工作不產(chǎn)生影響， 電子科學(xué)系 07電子 本 、 07網(wǎng)絡(luò) 專、 07級(jí)計(jì) 專 《 微機(jī)原理與接口技術(shù) 》教案 14 為此，可在部件內(nèi)部設(shè)置三態(tài)緩沖器。 “脫開 ”狀態(tài)： 處于高阻狀態(tài)，開路狀態(tài)，浮空狀態(tài)；邏輯上 ―脫開 ‖，物理上仍連在一起。 采用總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是： 減少信息傳輸線數(shù)目；提高系統(tǒng)的可靠性；增加系統(tǒng)靈活性；便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。這個(gè)陣列因CPU 的不同而不同，有的稱寄存器堆，寄存器多少有差別，但其功能相似。 存放 待處理數(shù)據(jù)的寄存器 累加器（ AC: Accumulator） /通用 REG 組， A， B， C， D 等。 數(shù) 據(jù)或地址緩沖器作用的寄存器。 地址總線緩沖 REG：三態(tài)，單向，內(nèi)外部地址 BUS 之間緩沖。～ 167。掌握Intel 8086 的標(biāo)志寄存器和堆棧 教學(xué)重點(diǎn) 和 難點(diǎn) ： 8086 的寄存器結(jié)構(gòu) ； 總線接口單元與執(zhí)行單元； 8086 的引腳和功能 8086 中的標(biāo)志寄存器與堆棧 導(dǎo)入新課： 首先復(fù)習(xí)上次課程的內(nèi)容，在微處理器的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引出一款具體的 16 位微處理器 8086CPU，并提出一系列的問(wèn)題請(qǐng)學(xué)生思考：為什么美國(guó)火星探路者仍然在使用 8086cpu，8086cpu 是不是很簡(jiǎn)單等。 授課過(guò)程： 第二節(jié) Intel 8086 微處理器 8086 是一種單片微處理器芯片，內(nèi)外部數(shù)據(jù)總線 16 位，對(duì)外 40 條引腳，主時(shí)鐘 5MHz、 8MHz、 10MHz等。 一、 8086 的寄存器陣列 CPU 內(nèi)部有 4 組 REG，共 14 個(gè) 16 位 REG 供編程人員使用。 例如：被取指令的地址為