Lecture 1(Basics Concept)

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《计机算口与接讯通》2 10-1127

计-算接口机与讯通算机学院计孙

盛1《计算

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机接与口讯通》2 10-1127-

一章第 算计机接口概述程课概述本课是程究研微计型算的机围接口外其及 讯方通、过式程实、现；讯 式方过、、实程； 外现围口接的指是相：对C于U而P,言PU与 而C, 外言接口围的是：指对相 于言 而与 外围路或电芯器片件的通接讯口媒介 (介媒； )围外路或电片芯器件的讯接口 通媒 ；介 比联对思系考以概下念单：片机 、对联系比思考以下概：念单片、D机SP等等

2《

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算计接口机与通》 讯201-112-

7顾回-微-型机构 回结顾--型机微构内存硬结盘 驱

光PUCI/ 接O口

盘 键鼠标网 卡DAM控制 器制器控3

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《计机接算口与讯通 2》1101-2-7一第 计算机接章概口述课内容体程系1 计算机口接述概相 关础基概念知、 识算计接机概口(述关基础相念 概知) 相关识础基概、 念 总2及接口芯片线(总线接口芯片、、时)序总 线及口接芯 片线总接、口片、芯时 序总 3线并行通 信接口 4行串信通接口5 中 断系 统 6A/ DD/A原理实现 及原理实现及4 888 1 24

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《计4算接口机通与讯》20 1-11-27第一章计算机 接概口述课程学形教说式明、1成构成：绩时成绩平 、成构成：绩时平绩成3% 0+期 成末 绩7% 0、平2时绩成考：勤+ 业作 、平成时绩 作业 ：系方式联 , maei: lsgdsu@

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《算机计接与口讯通》 21011--27

第一章 计机算口接概述1、型计微机算系体构概述结 、 冯(诺伊.曼计机基算本结)构诺 伊计曼算基机本构 结“存储序”概程念产生及其的要重意。义 储程序存” 储存程序 概的念生产其重及要义意E。NIAC(leEtconicr umNerricl InatergatroA d Computne) (r) —不—备具“储存序”程功能 不具备的“ 具不 备存储序”程EDV A(EClcternio Discrect Vareaibe lAuomttic ( aCopmuter) )— —采“存储用程序的概”,并念付实现诸， “开创整个程序 采了用 “用 采储存序”的程概，念并诸付现，实设 时计的代到”来设计 代的时到”来

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《

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算计机接口与通讯 2》01-11-72第一章 计机算接概口述2计、机算的本组基成图框及功部能件 、1框图.(计机算一的般结模构) 框图型(算计的机一结般模型构 )图 2框主要.功部能 件要功主部能 存储件器R WR D地寄存器 地址译址码 M器RA

制 逻 控辑存储体00…0…00

H011010100

…FFF…FFH…MR 数据寄D器

存运器

算控 制器7

入输设备

输 出备设

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计算机接《口通与讯 20》11-1-7

2型机结模简构图微操控作信制号

储器存 控制 逻阵辑列

PCU地址存器MA寄R

AUL 储器P体C 器I D寄存A 器存器F寄R存

…

1+存寄IR器 寄器存DRM8BU S*

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《计机接算口与通》讯20 1-12-17

一第 计算机章口接述概1.088结6构框(图程编结): 结构构图(编框结程)构 ：结构框图由两部分组成 总线接口部：件BI(UBsuIn tefare cnUit) ;两部由分成：总组线口接件部 行部执件E(UEecutixnoUnit). 执 行部件 1).(总接线口部件总线 接部口件IB 总线接口部U 组成件4:16个的位寄段器(C存S、S、DS、ES);S 组成：个 的位寄存段器 ( 、、 、;)位的段寄 器 1个1存位的6指令针寄指器存； 个1地加法址；器 的位令指针寄指器I存；P个地 址加器法 个地址法加器 个；位 指令的指寄存针器 6字个节的令队列指输 入输控制电出路总(线制逻辑);控个字节 的令指队; 输列控出制路电 (字个的指节令队列输入/输 出控电路制 线总制逻控); 辑内暂部存。 内器暂存部。器 BU的功I能：负责与内或 端口存送传令指或据数的功 能 的功：能 责与内存负或/IO口传端指送令数或据BIU 从存取内令指送指令队列到 BI①从内存取U指令送指到队列 令E执U指令时行 BI要配U合E从U指的定内单元存或/IO端中口取 执读指行时， 要令合配UE从指定内存单元的I或/O 当②UE行执令时，指BIU配要合EU从定的指内存单或元/OI口端读中 数据取，或把者U的E作操结送到果指定的存内元或单I/端口O去。EU 的操作结送到指果定的内单存或I元/O端口去 据，数者或把U的操作结E果到指定的送存内元或I/单端口O去 例。: A如L5,0;H②例如 ：I①NAL ,50H;②DADA ,[L2035]H.

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《计机算口与通接讯》2 011-1-2

第7一章 计机算接口概述3、PU的内部逻C辑结构 、 内的部逻结辑(1构 CP)U功的能指令：制控操作；制控时；序控；制据数工 的加功： 能功能 指的控制；令作操制控；时序制控 ；2()Inetl8 086的内逻辑结部 的构部逻辑结构内80 86况：概概 况： 况概 1 979推年，出一代超大规模第集成路电V(LS)微I理处器内含 年，出推 年，出推 第代超一规模大成电路( 集微处)器理 2,9.万晶管。体 晶万体。管万 晶体管 数 据总宽线 度，位址总地线宽度位；可 接直址空寻间20=1 M据总线数宽16位 地址总线宽度度20位 直接寻可空址2 数间总线据宽 字度节单； 元数位据线与总址地线复总 位数用据总与地线址线总复用 。节单字；16位元据数总与线址总地线用复 。采用 单一 的用采一单+5的V源电一，时钟，时钟频相率为 源电， 用采一单 的源电一相 时， 钟MH5(8z086) ,),1MHz(0806-18,) ,8)Hz(M086-82)( ), (- ), (-) 133条指令，指 令度 长6~节，字令最短执行指时为 间条令指， 节字， 指令 条令长指度~ 1字 指节最短令行执时间0.4u为s(平 均(0 5.su) 。)。 6位处理器1,

内部寄器存及内部操均为作位 ，部数外总据 线位。位处理 器， 位处器 内部理存器及内寄部操均作1为位 外部数6总线8据位01

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《计算机接口与通》讯 210-12-17一第章 算机计口概述时钟接周也期为称荡振期， 时钟周周期 时钟周也期称为振周期荡，义定 时钟脉冲的倒数为(可以这样来理解 时，钟冲的脉倒数(以可样来这解理时，周期 钟是就晶振的倒，例如数12的晶M振，的时它 间晶的振，就 晶是振倒数，例的 如晶振 的期周是就/112 s),u是计机算中最本基、的最) 是计算，中机基本的最周期就 是 )是，算机中最基计本、 的的时间单位。 小在个时钟一周期， 内的时间单小位。 一个时在周期钟，内PUC仅 完成仅一个基最的动作本。完 一个成最本基的动。

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作计算《接口机通与》 讯201-1217-第一 计算章机口概述接令指周，期又称器机周或期读取-执周期(fet行h指令周期，又c称机周期器读或取-行周期执(a dn-xecuee ctylce是)指 执要行指经令的步过: 骤)指CPU要执是指令经过行的骤步 要行执指令经过的步 (骤)1 得取令指：PU内C有程指序示器C(+IP)S它， 取储指得令： 内程有序指器( 示，它储)内 有程序指示 )器， 存了个要下行的指执的令地。址处器按理SC+I储存P 的了存个下执行要的令指的址。地理器按 处储存的地址，经 内存取得指主的令容内，I加1P ,地址，主经存内得指取的内令，IP加容，经1据总数线将 指令入存令指存暂(器R)。 I指令存将指令暂存入(I器R。) (2)解码令：将指RI的指令内成机器译语。言 解指令码：内 指令译的机器语言成 解码指令 内。的令译成指器语机 言3)(行指令 执行指执令 4(储存结果) 存储果 结前两称为取步周期指，两后为步执周期行 前。两称步取指周为期后，步两为执周期行

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计《机算接口通讯与》 02111-2-7第一 章算机接口概述计谓一所个线总期，周即线接总口部件 谓所个总线一期周，即总接线部口(BIU件 与存储)器或I端口进O一行次读作或写操 操与存器或储端 进行口一次读操或作操写作 所的时间需。 所作需的时间 在。8068/888中，一个基本0的总周期线由 中 一个本的基总线周由期 4个时周期组钟成如，果内存或IO口接度速个时钟 期周成组，果内如或存接 口速 度较慢来不，响应及，需则T在3之后入 插后插之入1较慢， 来不及应，响则需 在之插入 个后几个或w状态T 状态 。个或几 状态。个13

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《计机算接与通讯》 口012-12-1

第7一章 算机计接概口述一般系统时序分析: 般系统时序分一析(1T)1地址为期周C PU通地址过数 据或 者址 状 地为地周址. 通期地址过数据/ 者或址/状 为地址周地期通 过地址 据数(者或地址复用总 发出线址地信号,明指要访问存储的器 态或复)总用线发地出址号信指明 访要的问存储或器 用复总线发出址信号 地者I地址O地 址 2)T2(缓冲为周期例。如在，总读线周，期PUC在T2为缓冲周期 。为冲缓期周例 如在，总线读周期， 撤销低在6位1址信号 地使得组信该号浮(空阻态高位 址地信号 ，高态阻), 销撤 低位地信址，使号该得信组号浮空高阻 态准接备收存储或I器O/数 据数据.准备接 收存器储 或数据 3()T为3数据期 数周出现在据用总复的低线位上 为数据周,数据出现期在复总用的线 为数低周期据数 出据现复在用总的线低16位上 4()T总4线周期结束总 周期结束线

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《计算机接口与通

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讯 20》1-11-72第章一计 算接机概述口T1T2 3 Tw TT 4T TII 1T T T2

3总周期线闲空 期

周线周总

只期BI有U与内或 端口交换存据，以数及充填令队列时指 ，与内存或/OI口端交数据 换及填充以指令列时， 队只有 内与存 或端交口换数据，BI 才执行U线总周。除此之外期，不需要既充指填令列队，才 行总执线周期 。执才总行线期周除此 外之，不既要需填指令队列充 ，E也U没向 也有没有向IBU出总线发期请周时求系统总线，处于就空闲发 总出线周请期求时 也，没有向 发总出线期请周时 状求态进，空入闲周期，闲周期由空一个几个Ti或态组成状状态 组。成 态，状入空进闲周，空期周期闲一由或几个个 状组态。成1

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5《算计机接口通讯与 2011》1--72第一章 算机接计口述概说明(1 传)的 统传的C统P执行U指令过的程是取指令->执：指令行> -行指令的过程是执：执行 指-令 统的传执 行令的指程是 过指令取- 行执指 令再取令-指再取指令 >……,-串行执行。 ,行串执行。8 06是把“取8指令和”执“指行令”别分由 是“把 执指令行”别由分IB和UEU个部两是 把 指取令” 和两个部 件 来完成。正在 执行指时，令 件完成来当。E正U执在指令时，BI行可U以内存从中取指 正在出行执令指时 以从内可中存取出指令 字节放，在指队令中列这。样使，得取“指”令 令字节放，指令在列中。队这，使得样“取指”令“执行 和指”令的作在操间时是并上的。 行令”的操作指在间上是并行时的 。IB和EUU调协配合使EU可，连以续停一不接一条条地行执协调配合 ，和 协配合 调可连续以不一条停一条地执行接事先已进 入指令列中地队指令显然，。事 已进先入令指队中地指令。列然显这种，工方作可式以加快 序程执地，提高行C了P地效U率体现了“。水流计算线” 地效率机 快。程地执行序，提高 地了效 率体现了“水流计算机” (线PipeiLe nCmpoture)的初特步。 点的

)初步点特 。2)地(加址法用器产生来 位物的地址理 。址地加法用来器产2生位0的物地理址地 址加器法来用产生 的物位理地。 一址存个单元储具有两种地址性：物理地址和逻属地址。 辑个存储单元一具两有种址地属：性理物址和地辑逻址地。 物地址：理访问存储器 ， 时物地理址CP:访问存U储器，在时地址总线上实送出际地 的访问储存时 它器范围的(系 统) 址。它的围范(如808系统)6是00000HF~FFFHF,有 2即0 系统 ，即~2 字节有的址空地。 =间M字节1的址空间。 地节字地的址空1间

6《计算

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接机与口通》 讯2011-217

-第一章 计机接口算述的内概寄存部器是1位 6址的宽地大于字度)长。然，显) 显然。 但8860的内寄存器是 位部地(的宽度大址字于)长。显， 然的部内存寄是器 不能用61的寄存位来实现器 位的对存寄器实现来2对字节单 元的寻址。不 能 用位寄存的来实器对 20现1M字=节元单寻址的。为字 节元的寻址单 入引了存储器“分”的概段念，即把M1节内字空存分 间此引，入了储器存“段分”的概念，把即 字内节存空分 间成若干。段每最大段可达4K6节--字由 位可寄器进存行 成干段若每。最段大达可 节字--由1可6寄位器进行存 节字-可-由寻址 寻。。址 段的始起地成址“段为基” 段址的起始址地为成段“基”,址访要的问单距段基元的距址 节字数) 移量偏 离”字节()数为“偏量移”Offs(te。))。 段的起始址地偏 量 移… 段… 访问要单的元

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1计算《接机与口讯》通2011 -21-7第一 章计算接口机概述程设计时序使用的，是辑逻地址逻。辑址地“段基址由”“偏和 程序移设时，使计的是逻辑用地址逻。地辑由址段基址“ ”成(构为均16位量” 成构均为( )位 段。基”址段由寄存C器、 、 和 提S 提供；供 偏量移 “”基段址”由寄段器 存DS、SS和E、S提供“偏；量移”由B、X、 BP、I PSP、、I、SI或根据D址寻方式计算出的有效址 地或据根址寻方式计出的有效算址地A E、、 、 或根、据址寻方计算式的有效地出 (Ef址fetcvei Adders)s供提 。提)。供 注意： 意注： 每存储个元单有一唯物的理址地但它却，可不由的同“基段” ①址个存储单每元唯有一物的理地，址但却可它由同不的段基址” 偏移量“”组。例如： 和“成移量偏组”成。如例 ：201H:00345 1H2354 1H001H1:43H 523145H 除非门专指定，一般情况， ②下 除专门指非定一般，情下况段，存储在器中的配分由操作系是统负责的。 负统的责 寻址方式。例举： 寻*方址举式例 ：OM VXA,BX[];源操作数的 寻方址式-“寄-存器间寻接址 源”操数的作址方寻--式寄 器间接寻存

址”- -“ OMVA ,XBX[+SI; ]源操作数的寻址方式--“址基址变接寻间” 源操址数作的址方寻式-- 基变址址接寻址间”--“18

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《算机计接与口通》讯 201-12-71

一第章 算计接机概述由逻辑口地获址得物地理的计址公算： 由逻辑式地获址物得理地址计算的公式： 理物地址段=值X基1+偏6量移物理 址地段=基 偏值移量

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《计算机接口通与讯》2 10-1217

第一-章 计机接算口概述例.1设(SC)4=223H, (P)I=006H6 设20

《

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算计机口与通接讯》2 011-1-7

第2章一计算机接口概 述(2执)行元单 Execu(itn onUi)t 行单元E执U(执行单 元) 成组： 成组 ：LUA(算术逻辑单元);( 算逻术辑元)单；通用寄器存 AX组B,,CXX,X;DB (P址基针寄存器指基 指针址寄存器 基址指针)存器寄 P(S栈指针寄存器 堆堆指针寄存器) 堆栈指针栈存寄 器SI源变址寄存器 源(变址存器寄 )变源址存寄器 I(目D的址寄变存 器目变址的寄存) 器目的址变存寄器

志寄标存器R F志寄存标器执行 部件制电控

路能功 功能：:负执行责指令

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2《计算