接口与通信课件.pptxVIP

1微機介面與通信

2第一章微機結構的發展

3第一節微機系統整機結構一、微機系統的組成1、微機系統組成由硬體和軟體兩部分組成。硬體系統軟體用戶軟體用戶程式、用戶程式庫操作系統、系統應用軟體運算器、控制器、記憶體、I/O設備思考1：用戶軟體、系統軟體與硬體三者的關係？思考2：硬體與軟體的介面？

42、程式員與微機系統使用不同語言編程的程式員所見微機系統的屬性不同。硬件系統應用語言級系統高級語言級系統組合語言級系統操作系統級系統應用語言和集成環境高級語言和集成環境組合語言和集成環境操作系統平臺和機器語言指令系統環境機器語言指令系統和相關資源環境

53、用戶軟體功能的實現過程所有功能均基於機器語言指令系統而實現。機器語言級程式應用語言級程式高級語言級程式組合語言級程式操作系統平臺的功能調用作為軟體中斷處理②②②②②①①①①說明：①--根源程式②--編譯過程③--執行程式編程集成環境，便於編程系統硬體執行機器語言程式操作系統控制與調度③思考：用戶程式如何才能由系統硬體執行？

6二、微機硬體結構1、硬體結構CPU地址匯流排(AB)RAMI/O介面I/O設備ROM數據匯流排(DB)控制匯流排(CB)用戶軟體功能的實現途徑—CPUCPU與外部通信途徑—匯流排思考1：為什麼要採用匯流排結構？匯流排與I/O設備通信途徑—I/O介面思考2：為什麼需要I/O介面連接I/O設備？返回13頁返回14頁返回16頁返回17頁

72、CPU實現軟體功能ALU內部匯流排EU控制部件執行單元EU匯流排控制邏輯外部匯流排匯流排介面單元BIUALU通用寄存器組段寄存器組指令指針寄存器指令佇列/指令緩衝器地址生成邏輯指令解碼部件內部暫存器（1）機器語言程式如何執行？用戶啟動程式執行--通過I/O設備要求OS執行程式；OS啟動程式執行—將程式調入CPU指令佇列；CPU執行程式—執行指令佇列中的指令。返回下頁返回12頁

8（2）CPU能夠實現的主要功能？運算：算術運算、邏輯運算、字串等；程式控制：JMP/Jcc、SKIP、CALL/RET、LOOP等；數據傳送：REG、MEM、I/O、堆疊等部件間傳送；系統控制：STI/CTI、INTn、系統管理等。（3）CPU如何實現控制指令執行順序的功能？控制器根據指令結果改變指令指針REG值；下條執行指令總為指令指針REG值對應處指令。轉上頁返回18頁（4）存放指令的運算元的部件有哪些？（5）指令中如何區分這些部件？通過操作碼、尋址方式中的一種。

9（6）指令中如何表示這些部件的地址空間？統一編址或獨立編址。（7）CPU如何執行軟體指令？將軟體指令變成硬體指令（信號組合）並執行。（8）CPU如何實現軟體指令到硬體實現的轉換？指令解碼—指令解碼器實現軟體資訊（操作碼、地址碼、尋址方式）到硬體信號的轉換；信號控制—控制器實現各硬體信號的協調控制。（9）CPU哪些指令需要使用匯流排？如何在匯流排上表示？與MEM、I/O設備交互的指令；三種類型匯流排（A、D、C）信號及其時序。轉10頁

103、CPU與外部通信—通過匯流排實現主動方式--CPU數據傳送指令(針對MEM和I/O設備)；被動方式--I/O設備產生中斷、CPU回應中斷。（1）指令如何能夠區分MEM和I/O設備？MEMI/O設備NXX-10MOV指令MEMI/O設備X-10MOV指令IN/OUT指令N-X0為保持可擴展性，部件一般採用獨立編址方式。思考：需要什麼樣的結構區分記憶體和I/O介面？轉9頁

11（2）指令中地址如何能夠區分不同I/O設備？約定不同I/O設備(介面)具有不同的地址。（3）指令如何能夠對同一I/O設備實現不同功能？不同指令(IN/OUT)實現一部分功能(方向)；給同一I/O設備分配多個地址實現一部分功能；約定同一地址的數據中的部分位實現一部分功能。（4）CPU如何被動控制某I/O設備？I/O介面電路產生並保持中斷請求；CPU等待當前指令執行完成；CPU取得並區分是何I/O設備的何種控制請求；CPU調用具體的中斷服務程式進行處理。轉9頁

124、I/O介面與匯流排的通信I/O介面有接收CPU控制和控制外設兩種功能。（1）I/O介面如何知道自己被選中？每個I/O介面均有片選引腳CS#，有效時被選中，被選中時才可執行匯流排上的命令(參與匯流排通信)。（2）如何保證對某命令只有一個I/O介面被選中？通過實現各介面的地址不重疊的約定來保證。（3）I/O介面與外設通