第一课时

微型计算机系统：微型计算机、外围设备、操作系统

微型计算机：微处理器、存储器、输入输出接口、系统总线

冯诺依曼：存储程序，取指执行

系统总线：

• 数据总线
• 地址总线
• 控制总线

微处理器：运算器、控制器、寄存器

运算器中的操作数一个来自累加器一个来自寄存器

控制器：指令寄存器、指令译码器、控制电路

第二课时

读操作过程

• cpu将地址放在地址总线上，经地址译码器译码后选中内存中相应单位
• cpu通过控制总线发出读信号
• 内存把相应单元的内存放在数据总线上，cpu取走数据

写操作过程

• cpu将地址放在地址总线上，经地址译码器译码后选中内存中相应单位
• cpu把数据放在数据总线上
• cpu通过控制总线发出写信号，内存取出数据并写入。

读写操作顺序不同

微机的工作过程：取指和执行

有些指令包括操作码和操作数，指令对于cpu也是数据，每个操作码占1字节，cpu工作时首先取出操作码，由操作码判断是否需要取出操作数，如果需要取操作数，那么再去内存中取操作数，取操作数是在指令的执行阶段完成的。有的指令只包含操作码，不包含操作数

第二章内容（8086/8088）：

• 特点
• 内部结构
• 内部寄存器及功能
• 主存结构和寻址
• 外部引脚
• 最小/最大模式

第三课时

cpu并行执行：取指、译码、执行等过程并行起来，设置指令预取队列，存放预取的指令。即通过指令预取队列来实现并行流水线的工作方式。

将内存分段并设置段地址，以实现对1M空间的寻址。

8086内部结构：EU（执行单元）、BIU（总线接口单元）

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BIU：取指、译码、取操作数、总线控制电路，即段寄存器、指令指针寄存器（IP）、地址加法器、指令译码器、指令预取队列

EU：执行指令，即通用寄存器、运算器（ALU）、PSW标志寄存器

物理地址：段地址左移四位+偏移量

寄存器：

• 8个通用寄存器（不用记）
  • AX
  • BX
  • CX
  • DX
  • SP堆栈指针寄存器
  • BP基址指针寄存器
  • SI源变址寄存器
  • DI目的变址寄存器
• 4个段寄存器（要记住）
  • CS
  • DS
  • SS
  • ES
• 2个控制寄存器
  • IP指令指针寄存器
  • PSW标志寄存器

IP：存放代码段的地址偏移量，和CS共同构成了PC

8086将内存分为4段，每段之间可以重叠

第四课时

用于获得操作数所在地址的方法称为寻址方式，寄存器寻址最快，立即数寻址次之，存储器操作数最慢

• 立即数操作数：操作数在指令中

  • 立即寻址

    操作数在指令中

• 寄存器操作数：操作数在寄存器中

  • 寄存器寻址

    操作数在寄存器中

• 存储器操作数：操作数在存储器中，注意内存中存字，低字节在前高字节在后

  • 直接寻址

    在指令中指明操作数在存储器中的（数据段）段内地址，用数据外加中括号来表示直接寻址

  • 寄存器间接寻址

    寄存器中存放的是操作数的地址，寄存器两边也要加上中括号，只允许用SI、DI、BX、BP寄存器存放偏移地址

  • 寄存器相对寻址

    由寄存器和一个偏移量之和组成操作数的地址

  • 基址-变址寻址

    一个基址寄存器和一个变址寄存器，他们之和作为地址

  • 基址-变址且相对寻址

    一个基址寄存器、一个变址寄存器和一个立即数求和作为地址

地址转移：指令寻址

• 段内直接寻址
• 段内间接寻址
• 段间直接寻址
• 段间间接寻址

第五课时

8086引脚：知道每个引脚的作用即可，高低电平不用记。书2.2.2

• Vcc/GND：电源/电源地输入引脚
• AD15-AD0：地址/数据复用总线
• A19-A16/S3-S6：高四位地址总线
• CLK、RESET：时钟输入、复位输入
• NMI、INTR：不可屏蔽（上升沿有效）/可屏蔽（高电平有效）中断输入
• MN/MX非：最小模式/最大模式控制输入信号
• BHE非/S7：高字节数据选择信号
• RD非、WR非：读写控制引脚
• READY：准备就绪信号
• TEST：测试信号，WAIT指令时，每5个CLK周期测试一次，测试到低电平则停止等待
• ALE：地址锁存下降沿触发输出信号，接锁存器LE引脚

时序图，要求会画：书2.2.6

• 时钟周期：CLK周期，CPU处理动作的最小时间单位
• 总线周期：存储器读写、IO读写、中断响应，一个总线周期至少包括四个CLK周期
• 指令周期：取值+执行

常用芯片

• 373：8位锁存器

第六课时

• 静态随机读写存储器SRAM

  异步、同步

  6264芯片：8K*8bit

  引脚：

  • A0-A12
  • D0-D7
  • CS1-CS2：片选，用于地址译码
  • OE非：读允许
  • WE非：写允许

  部分地址译码：浪费地址空间（地址重叠）换得简单译码

  会使用38译码器设计地址译码电路

第八课时

利用ROM作译码器

利用ROM做地址映射表，如[070H]=1110，然后ROM的数据线连接几个6264的片选引脚，那么就可以使用070H地址选中Q4连接的6164。

ROM译码和38译码器译码二考一

存储器的位扩充：将cpu的A0引脚接入存储器芯片的CS片选引脚，A0决定了地址的奇偶性，这样就实现了奇地址和偶地址的分离，cpu的A0引脚不再接入存储器芯片的地址引脚。偶地址存储器芯片数据引脚接到cpu的D0-D7引脚，奇地址存储器芯片数据引脚接到cpu的D8-D15引脚。使用BHE非引脚控制字读。

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第九课时

只读存储器ROM

2764芯片

引脚：

• A12-A0
• D7-D0
• CE非：片选信号
• OE非：读允许
• PGM非：编程允许

动态异步随机读写存储器DRAM（64K*1bit）

每个单元1bit，因此地址空间很大，采用了复用地址引线

• A0-A7先输入行地址，再输入列地址（通过数据选择器来实现）
• RAS非：行地址选中，兼做片选
• CAS非：列地址选中，兼做数据输入允许
• Din/Dout：数据输入/输出
• WE非：写允许

读时序：

• 给行地址
• RAS非置低
• 给列地址
• CAS非置低
• 保持WE非置高
• 输出数据

写时序：

• 给行地址
• RAS非置低
• WE非置低
• 给列地址
• CAS置低
• WE非置低

读变写：读后WE非置换

刷新：由于DRAM使用电容储存信息，电容不能持久保存，需要2-4ms重新写入一下，称为刷新。一次刷新一行的所有列，因此刷新只有行地址没有列地址，因此RAS非置低，CAS非置高

第十一课时

cpu与外设交换的信息分为三类：

• 数据信息
• 状态信息
• 控制信息

IO接口电路包含：

• 数据寄存器
• 状态寄存器
• 控制寄存器

以上三个寄存器统称为IO端口

IO查询方式

• 无条件传送

  适合简单的设备如二极管，不用考虑设备的状态，只有一个数据端口

• 程序程序查询方式

  D0-D7连接数据端口

  STB非连接控制端口，上升沿触发命令外设写入数据

  BUSY端口连接状态端口

• 中断

中断过程：

• 中断请求

  分为内中断和外中断

• 中断响应

  在每个指令的最后一个时钟周期，检测中断输入端，且中断允许打开（PSW的IF位），则发送一个INTA非信号响应中断。一旦进入中断处理，立刻清除中断请求信号避免一个中断请求被cpu多次处理。

  1.断点保护：（由硬件完成速度快）

  • 将PSW的内容压入堆栈
  • 自动关中断：IF=0，TF=0
  • 将CS压栈
  • 将IP压栈

  2.中断源识别

  3.获得中断服务程序

• 中断处理

  • 保护现场（软件完成）
  • 开中断：允许中断嵌套
  • 进行中断处理
  • 关中断
  • 恢复现场
  • 中断返回（开中断等）

• 中断返回

第十二课时

8086与中断有关的引脚：NMI（不可屏蔽）、INTR、INTA非

每个中断源有一个与之对应的中断类型（向量）码。

软件中断向量码由指令给出，可屏蔽中断向量码由PIC给出。

cpu响应INTR中断需要两个总线周期，第一个总线周期INTA非置低，告诉PIC已经处理该终端，第二个总线周期再次将INTA非置低，请求PIC在D0-D7数据引脚给出中断向量码。

中断向量表：中断向量码到处理程序地址的映射，n*4存的是IP，n*4+2的是CS

中断优先级：

• 内部中断
• NMI
• INTR
• 单步中断

中断控制器8259（PIC）

可对8个中断源实现优先级控制，可扩展至64个。

• 中断请求寄存器IRR（IR0-IR7，有请求的置1，下同）

• 中断服务寄存器ISR

• 中断屏蔽寄存器IMR

• 一般全嵌套：同优先级不响应

• 特殊全嵌套：同优先级响应，用于级联中的主片

第十三课时

级联8259的中断向量码发送：

• 从片发送INT
• 主片收到IR3请求
• 主片发送INT给cpu
• cpu发送INTA非给主片，但从片也能收到
• 主片通过CAS2-0引脚发送011，命中从片
• cpu发送第二个INTA非
• 从片发送中断向量码

cpu对8259的控制：

• 初始化命令字

  ICW1-ICW4

• 操作命令字

  OCW1-OCW3

初始化时，依次写入ICW1-ICW4，其中如果不是级联模式，则不需要写入ICW3

ICW2即写入中断向量码，D7-D3写入中断向量码高5位，低3位由IR序号构成

ICW3写入级联控制字，对于主片，D7-D0相应位=1表示改为连接从片；对于从片，D2-D0标识码表示了该从片连接到主片的那个IR引脚上。

OCW1中断屏蔽字，将D7-D0写入IMR，屏蔽置1的中断