串行接口(8251A)
8.串行接口(8251A)
基本概念
串行数据传送方式
单工通信方式
半双工通信方式
全双工通信方式:两根独立的传输线
穿行传送的两种基本工作方式
异步通信方式
以字符为单位,字符间无固定的时间间隔,字符中的各位以固定时间传送
需要起始位和停止位,起始位至停止位称为一帧
空闲位以1填充
同步通信方式
统一时钟控制发送方和接收方,若干字符组成一个信息组
同步传输要求连续,不允许有间隔。无字符时,发送空闲和同步字符
每组信息:1-2个同步字符+8位字符数据
串行传送速率
波特率:每秒传输数据的位数(位/秒)
例:一个异步串行发送器,发送具有8位数据位的字符,在系统中使用一个奇偶校验位和两个停止位。若每秒发送100个字符,则其波特率为多少
100*(1+8+1+2)=1200bps
发送时钟和接收时钟
每位持续的时间**固定b
发送方以发送时钟作为数据位的划分界限
接收方以接收时钟作为数据位的检测
波特率因子:每位占用的时钟周期数
可编程串行接口8251A
基本性能
同步方式:0~64000Bit/s;异步方式:19200Bit ...
并行通信及其接口电路(8255A)
7.并行通信及其接口电路
1.简单并行接口电路
锁存器74LS373
8位D锁存器电路
输入端1D~8D,控制端G
输出端1Q~8Q,输出允许端/OE
缓冲器74LS244
三态输出8位缓冲器电路
输入输出分为两路
1A1~1A4,/1G控制,有效则1Y1~1Y4值变为1A1~1A4
2A1~2A4同
数据总线收发器74LS245
三态输出的8位双向总线收发器
16个数据段A1A8与B1B8
/G:允许收发器的操作
DIR:1:A->B ;0: B->A
2.可编程并行接口电路8255A的结构及工作原理
内部组成
数据总线缓冲器
双向三态8位数据缓冲器,是8255A与CPU数据总线的接口
端口:A、B、C
端口C可作为一个独立的端口使用,但通常是配合端口A和端口B的工作,为这两个端口的输入输出提供控制联络信号
A组控制与B组控制
A组控制:控制端口A及端口C的高4位
B组控制:控制端口B及端口C的低4位
读写控制逻辑
工作方式
方式选择控制字(D7=1)
D6D5:A组方式选择0、1、2
D4:0,端口A输出;1,端口A输入 ...
DMA技术(8237A)
6. DMA技术(8237A)
1.DMA概述
原理
DMA方式通过专用接口,能让存储器与高速外设之间直接交换数据,不需要CPU干预
内存地址的修改、传送开始和结束控制都由硬件电路实现,大大提高了传输速度。
特点
硬件控制代替软件控制。由DMA控制器来实现,是DMA传输的核心
工作状态
被动工作状态:CPU对DMAC进行控制和指挥。如:向DMAC写入内存传送区的首地址、传送字节数和控制字。此时DMAC相当于一个外设,称为总线从模块或受控器
主动工作状态:DMAC取代CPU,获得总线控制权,向存储器和外设发信号,称为总线主模块或总控器
DMA传送过程
申请阶段
外设向DMAC发出DREQ(DMA请求信号)
DMAC通过CPU的HOLD引脚向CPU发出HRQ(总线请求信号)
响应阶段
当前总线周期结束后,CPU释放总线控制权,向DMAC发出HLDA(总DMA响应信号)
DMAC向外设发出DACK(应答信号),通知可以开始进行DMA传输
数据传送阶段
DMAC送出地址和控制信号,进行外设与内存间的数据传输
传送结束阶段
DMAC产生 ...
计数器和定时电路(8254A)习题
第5章 8254 习题
一、填空题
1、8254是 可编程计数/定时 芯片,也称为 **可编程间隔定时器**片。
2、采用可编程定时/计数器,其定时与计算功能可由 **程序 **设定,设定后与微处理器 并行 工作。
3、 8254内部有 三 个结构完全相同的 计数器 。
4、8254内部计数器是互相 独立 的,它们的输人和输出都取决于控制寄存器中的 控制字 。
5、 8254内部计数器的执行部件CE,实际上是16位 减法 计数器,它的初始值是由 初始值寄存器 提供的。
6、8254计数,实际上是对 CLK 信号线上的信号进行计数。
7、在PC机中,用8254的通道3向系统定时提出动态RAM刷新刷新请求,考虑在PC中选用128K*1位的动态RAM,因此要求在8ms内完成芯片256行的刷新。已确定通道工作在方式2,则要求计数器的负脉冲输出周期为 31.25 us,若CLK3的输入频率为1.216MHZ,则置入通道3的计数初值为 38 。
8、某8254的端口地址为40H~43H,若对计数器0进行初始化,则工作方式控制字应写入 43H ,计数初始值应写入 40H 。
9、8254工作于方式 ...
计数器和定时电路(8254A)
5.计数器和定时电路(8254A)
5.1 概述
8254引脚
8254与CPU接口
8位数据线:D0~D7
寻址控制线:A0、A1、/CS
读写控制线:/RD、/WR
8254与外设接口(每个对应)
时钟输入:CLK
输入门控:GATE
波形输出:OUT
5.2 8254的控制字
D7D6:
8253:选取0-2控制寄存器
8254:11读回
D5=0 锁存计数值
D4=0 将计数器状态存入状态寄存器
D5D4:
00:锁定计数器值(供CPU读)
01:读写低8位
10:读写高8位
11:先读写低8位,再8高位
D3D2D1:
选取0-6工作方式
D0:
0:二进制
1:二-十进制
Tips:
先减一,再判断是否为0,最长时间为初值0,代表65536
十进制范围0001~10000←初值0000H
二进制范围0001H~10000H(65536)←初值0000H
共4个端口,地址从低到高为计数器0、1、2、控制字
5.3 可编程定时/计数器的工作方式
共同点:
控制字写入时,复位
写入初值后, ...
中断控制技术(8259A)
4.中断控制技术(8259A)
4.1 中断的概念
为什么要用中断
中断:外设向CPU发中断请求,CPU接受到中断请求并在一定条件下,暂时停止执行原来的程序而转去处理中断,处理好中断服务再返回继续执行原来的程序
中断是CPU被动的相应外设要求服务
中断源
除法错中断:0
断点中断:3
指令中断
溢出中断:4
非屏蔽中断:2
可屏蔽中断
单步中断:1
中断系统的功能
中断响应
断点保护和中断处理
中断优先权排队
中断嵌套
4.2 简单的中断情况
CPU响应可屏蔽中断的条件
有中断源发出的中断请求信号
开放总中断:IF=1
现行指令结束后相应中断
CPU响应中断要自动完成的任务
关中断,保护断点
保护现场
开中断
具体中断处理
关中断
恢复现场
开中断、中断返回
4.3 确定中断优先权
软件查询
优点:
询问次序就是优先权次序
完成中断源识别
省硬件,不需要优先权排队电路
硬件排队电路
4.4 微机中断系统
8086中断系统
向量中断机制
中断向量号:0~255
借助专用中断控制器8259A实现优先权管理
中断方 ...
3.存储、中断、总线与输入/输出系统
3. 存储、中断、总线与输入/输出系统
理解
一、并行主存系统的组织形式、极限频宽和实际频宽的关系
1.组织形式
单体多字:同时读单存储器的n位
多体单字:由许多容量较小、字长较短的存储器片子组搭而成的大容量半导体主存,每个存储片子都有其自己的外围电路
Mj体的编制模式位m × i + j,m为模体总数量
每个访问周期平均能访问到的次数 B = (1 - ( 1 - λ )m ) / λ
多体多字
2.关系
实际频宽不到最大频宽的1/3
程序指令中存在转移
数据的顺序性比指令差
模m越高,传输延迟越大(存储器数据总线越长,总线上并联的负载越重)
二、通过使用主存的组成技术提高主存实际频宽的可能性、局限性和发展存储体系的必要性
三、中断源的分类和分级的原因。理解中断响应次序、中断处理次序和中断处理完成次序的概念。
1.中断源分类
原因:减少中断处理程序的入口,每一类给一个中断服务程序总入口,可以减少中断服务程序入口地址形成的硬件数量
中断:
机器校验:设备故障
访管:需要操作系统介入
程序性:指令和数据格式错、程序执行中出现异常
外部
输入/输出
重新启动
2.中断源分级
...
端口地址译码技术
3.端口地址译码技术
3.1 I/O端口及其编址方式
3.1.1 I/O端口和I/O操作
端口定义:接口电路中能被CPU直接访问的寄存器(的地址)
操作定义:对I/O端口的操作
3.1.2 端口地址编址方式
统一编址:把端口作为存储器的一部分进行访问
独立编址:单独设置空间,使用专门的I/O指令访问端口
3.3 I/O端口地址译码
3.3.3 I/O端口地址的译码
固定式端口地址译码:接口中用到的端口地址不能更改
可选式地址译码:如其名
简答题
1.什么是端口
接口电路中能被CPU直接访问的寄存器(的地址)
2.I.O端口的编制方式有几种各有何特点
统一编址
定义
把端口作为存储器的一部分进行访问
特点
端口与主存单元一起编制
根据地址区分是端口还是主存
系统可以不设I/O指令
独立编址
定义
单独设置空间,必须使用专门的I/O指令访问端口
特点
端口与主存单元分开寻址
指明是访问端口还是主存
设置专门的I/O指令
3.I/O端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么
实现地址与端口的对应
4.在I/O端口地址译码电路中常常设置AEN=0,有何意义
AEN=1,表示 ...
2.数据表示、寻址方式与指令系统
2. 数据表示、寻址方式与指令系统
重点
一、浮点数尾数基值的选择和下溢处理🌟
1.浮点数尾数基值的选择
基值rm:尾数采用的进制
尾数的数位m’:长度为m的机器位数中,能存放几个rm位的数
若rm=2,则m’ = m
若rm=16,则 m’ = m/4
阶值所占位数p
N = 尾数 * rme
条件:
非负阶
规格化:正尾数小数点后第一个rm进制数位不为0
正尾数
影响:
数的范围:rm增大,可表示数的范围增大
数的个数:rm增大,可表示数的个数增大
数轴分布:rm增大,重叠范围内数的密度稀疏
数的精度:rm增大,可表述数的精度下降
精度损失:rm增大,数的精度损失减小
运算速度:rm增大,运算速度提高
2.浮点数尾数下溢的处理方法
截断法:将尾数超过机器字长的部分截取
实现简单、不增加硬件
最大误差较大,平均误差大且无法调节
很少使用
舍入法:增加一位附加位,类似于四舍五入
实现简单,增加硬件少
最大误差小,平均误差接近于0且无法调节
处理速度慢
恒置“1”法:最低为恒置“1”
实现最简单,不需要增加硬件与处理时间
平均误差趋于0,最大误差最大
查表舍入 ...
微机接口指令
微机接口指令
通用寄存器:AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI、SI
段寄存器:CS、DS、SS、ES
状态标志:CF、AF、PF、ZF、SF、OF Parity奇偶
控制标志:TF、IF、DF DF=1,减小
寄存器间接/相对寻址:
a. EA只能存放于BX、BP、SI、DI
b. BX、SI、DI → DS
c. BP → SS
基址变址寻址:
a. BX\BP + SI\DI +位移量
指令
MOV DST,SRC DST不能是CS、立即数
PUSH SRC POP DST 以字为单位、DST不能是CS
XCHG OPR1,OPR2 禁止存储器之间交换,禁止段寄存器之间交换
XLAT ;AL←DS:[BX+AL]
LEA AX,[SI+2728H] AX←SI+2728H
LDS DI, [SI+2728H] 低二字节内容给DI,高二字节内容给DS
LES DI, [SI+2728H] DI、ES
ADD DST,SRC ;DST←DST+SRC
ADC DST,SRC ;DST←DST+SRC+CF
INC OPR ;OP ...