微型处理器

第1章 微型计算机概述

微处理器、微型计算机、微型计算机系统的区别：

微型计算机的性能指标

1. CPU位数
2. CPU主频
3. 内存容量和速度
4. 硬盘容量

第2章 微处理器

微处理器如何工作

8086编程结构

8086有16根数据线和20根地址线

总线接口部分BIU和执行部分EU的功能和组成部分

总线接口部分（Bus Interface Unit, BIU）：负责与存储器、I/O端口传送数据

执行部分（Execution Unit, EU）：负责指令的执行

引脚分类

• 地址引脚
• 数据引脚
• 控制引脚
  • $\overline{RD}$
  • $\overline{WD}$
  • $DT/\overline{R}$
  • $ALE$
  • $INTR$
  • $\overline{INTA}$
  • $NMI$
  • $HOLD$
  • $HLDA$

时序

总线读操作

一个最基本的读周期包含4个状态，即$T_1$、$T_2$、$T_3$、$T_4$，在存储器和外设速度较慢时，要在$T_3$之后插入1个或几个等待状态$T_w$。

• $T_1$状态：CPU往多路复用总线上发出地址信息
• $T_2$状态：CPU从总线上撤销地址，为传输数据做准备
• $T_3$状态：多路总线上的低16位上出现CPU从存储器或端口读入的数据。数据未准备好，则在$T_3$和$T_4$之间插入1~n个等待周期$T_w$来延长总线周期。
• $T_4$状态：总线周期结束

$T_w$状态：当系统中所用的存储器或外设的工作速度较慢，从而不能用最基本的总线周期执行读操作时，操作系统中就要用一个电路来产生READY信号，READY信号通过时钟发生器8284同步以后传递给CPU。CPU在$T_3$状态的下降沿处对READY信号进行采样。如果CPU没有在$T_3$D的一开始采样到READY信号为低电平（当然，在这种情况下，在$T_3$状态，数据总线上不会有数据），那么，就会在$T_3$和$T_4$之间插入等待状态$T_w$。$T_w$可以为1个，也可以为多个。以后，CPU在每个$T_w$的前沿处对READY信号进行采样，等到CPU接受到高电平的READY信号后，边脱离$T_w$而进入$T_4$。

总线写操作

• $T_1$状态：CPU指明当前执行的写操作时写入内存还是写入I/O端口，另外，CPU还提供地址信号来之处具体要往哪一个存储单元或者I/O端口写入数据。
• $T_2$状态：CPU往地址/数据复用引脚$A{D}_{15}$~$A{D}_0$发出数据，数据信息会一直保持到$T_4$状态的中间。
• $T_3$状态：继续提供状态信息和数据
• $T_w$状态：如果系统中设置了READY电路，并且CPU在$T_3$状态的一开始未收到“准备好”信号，那么，会在状态$T_3$和$T_4$之间插入1个或几个等待周期，直到在某个$T_w$的前沿处，CPU采样到“准备好”信号有效后，便将此$T_w$状态作为最后一个等待状态，而进入$T_4$。在$T_w$状态，总线上所有控制信号的情况和$T_3$时一样，数据总线上也任然保持要写入的数据。
• $T_4$状态：$T_4$状态，CPU认为存储器或I/O端口已经完成数据的写入，因此，数据从数据总线上被撤除，个控制信号线和状态信号线也进入无效状态。

第4章 存储器、存储管理和高速缓存技术

第5章 微型计算机和外设的数据传输

CPU和外设之间的数据传送方式

1. 程序方式
   1. 无条件传送方式：指CPU确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输。
   2. 有条件传送方式：指CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如外设处于准备好状态（输入设备）或空闲状态（输出设备），则CPU执行输入指令或输出执行与外设交换信息。
   3. 中断传送方式：指外设具有申请CPU服务的主动权，当输入设备将数据准备好或输出设备可接收数据时，便可向CPU发送中断请求，使CPU暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传输。等输入操作或输出操作完成后，CPU继续进行原来的工作。
2. DMA（Direct Memory Access，直接存储器存取方式）：指外设利用专用的接口直接和存储器进行高速数据传送，而并不经过CPU，也不需要CPU执行指令。

CPU与输入/输出设备之间传输信号的分类

1. 数据信息
2. 状态信息
3. 控制信息

接口部件的I/O端口

I/O端口：CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址。

• 数据端口：用于对来自CPU和内存或对送往CPU和内存的数据起缓冲作用的。
• 状态端口：存放外部设备或接口部件本身的状态。
• 控制端口：用来存放CPU发出的命令，以便控制设备的动作。

第6章 串并行通信和接口技术

串行通信

串行通信：数据一位一位进行传输，在传输过程中，每一位都占据一个固定的时间长度。
按照数据传输时发送过程和接受过程的关系划分

• 全双工方式
• 半双工方式
• 单工方式

按照时钟对通信过程的定时方式

• 同步方式：收发双方采用同一个时钟信号来定时，一个信息真可含有多个甚至上千个字符。
• 异步方式：收发双方不用统一的时钟信号来定时，一个信息帧只含一个字符。

异步串行通信的主要特点是：传送的每个字符都是独立发送的。

第7章 中断控制器

8259A设置优先级的方式

1. 全嵌套方式：比当前优先级更高的话才会响应
2. 特殊全嵌套方式：同全嵌套方式，不过可以响应相同优先级的中断
3. 优先级自动循环方式：动态改变中断优先级，一个设备收到中断服务之后，优先级自动降为最低。
4. 优先级特殊循环方式：同优先级自动循环方式，不过一开始可以变成确定最低中断优先级。