微型處理器

第1章 微型計算機概述

微處理器、微型計算機、微型計算機系統的區別：

微型計算機的性能指標

1. CPU位數
2. CPU主頻
3. 記憶體容量和速度
4. 硬碟容量

第2章 微處理器

微處理器如何作業

8086編程結構

8086有16根資料線和20根地址線

總線介面部分BIU和執行部分EU的功能和組成部分

總線介面部分（Bus Interface Unit, BIU）：負責與存盤器、I/O埠傳送資料

執行部分（Execution Unit, EU）：負責指令的執行

引腳分類

• 地址引腳
• 資料引腳
• 控制引腳
  • R D ￣ \overline{RD} RD
  • W D ￣ \overline{WD} WD
  • D T / R ￣ DT/\overline{R} DT/R
  • A L E ALE ALE
  • I N T R INTR INTR
  • I N T A ￣ \overline{INTA} INTA
  • N M I NMI NMI
  • H O L D HOLD HOLD
  • H L D A HLDA HLDA

時序

總線讀操作

一個最基本的讀周期包含4個狀態，即 T 1 T_1 T1?、 T 2 T_2 T2?、 T 3 T_3 T3?、 T 4 T_4 T4?，在存盤器和外設速度較慢時，要在 T 3 T_3 T3?之后插入1個或幾個等待狀態 T w T_w Tw?，

• T 1 T_1 T1?狀態：CPU往多路復用總線上發出地址資訊
• T 2 T_2 T2?狀態：CPU從總線上撤銷地址，為傳輸資料做準備
• T 3 T_3 T3?狀態：多路總線上的低16位上出現CPU從存盤器或埠讀入的資料，資料未準備好，則在 T 3 T_3 T3?和 T 4 T_4 T4?之間插入1~n個等待周期 T w T_w Tw?來延長總線周期，
• T 4 T_4 T4?狀態：總線周期結束

T w T_w Tw?狀態：當系統中所用的存盤器或外設的作業速度較慢，從而不能用最基本的總線周期執行讀操作時，作業系統中就要用一個電路來產生READY信號，READY信號通過時鐘發生器8284同步以后傳遞給CPU，CPU在 T 3 T_3 T3?狀態的下降沿處對READY信號進行采樣，如果CPU沒有在 T 3 T_3 T3?D的一開始采樣到READY信號為低電平（當然，在這種情況下，在 T 3 T_3 T3?狀態，資料總線上不會有資料），那么，就會在 T 3 T_3 T3?和 T 4 T_4 T4?之間插入等待狀態 T w T_w Tw?， T w T_w Tw?可以為1個，也可以為多個，以后，CPU在每個 T w T_w Tw?的前沿處對READY信號進行采樣，等到CPU接受到高電平的READY信號后，邊脫離 T w T_w Tw?而進入 T 4 T_4 T4?，

總線寫操作

• T 1 T_1 T1?狀態：CPU指明當前執行的寫操作時寫入記憶體還是寫入I/O埠，另外，CPU還提供地址信號來之處具體要往哪一個存盤單元或者I/O埠寫入資料，
• T 2 T_2 T2?狀態：CPU往地址/資料復用引腳 A D 15 AD_{15} AD15?~ A D 0 AD_0 AD0?發出資料，資料資訊會一直保持到 T 4 T_4 T4?狀態的中間，
• T 3 T_3 T3?狀態：繼續提供狀態資訊和資料
• T w T_w Tw?狀態：如果系統中設定了READY電路，并且CPU在 T 3 T_3 T3?狀態的一開始未收到“準備好”信號，那么，會在狀態 T 3 T_3 T3?和 T 4 T_4 T4?之間插入1個或幾個等待周期，直到在某個 T w T_w Tw?的前沿處，CPU采樣到“準備好”信號有效后，便將此 T w T_w Tw?狀態作為最后一個等待狀態，而進入 T 4 T_4 T4?，在 T w T_w Tw?狀態，總線上所有控制信號的情況和 T 3 T_3 T3?時一樣，資料總線上也任然保持要寫入的資料，
• T 4 T_4 T4?狀態： T 4 T_4 T4?狀態，CPU認為存盤器或I/O埠已經完成資料的寫入，因此，資料從資料總線上被撤除，個控制信號線和狀態信號線也進入無效狀態，

第4章 存盤器、存盤管理和高速快取技術

第5章 微型計算機和外設的資料傳輸

CPU和外設之間的資料傳送方式

1. 程式方式
   1. 無條件傳送方式：指CPU確信一個外設已經準備就緒，那就不必查詢外設的狀態而可直接進行資訊傳輸，
   2. 有條件傳送方式：指CPU通過執行程式不斷讀取并測驗外設的狀態，如外設處于準備好狀態（輸入設備）或空閑狀態（輸出設備），則CPU執行輸入指令或輸出執行與外設交換資訊，
   3. 中斷傳送方式：指外設具有申請CPU服務的主動權，當輸入設備將資料準備好或輸出設備可接收資料時，便可向CPU發送中斷請求，使CPU暫時停下目前的作業而和外設進行一次資料傳輸，等輸入操作或輸出操作完成后，CPU繼續進行原來的作業，
2. DMA（Direct Memory Access，直接存盤器存取方式）：指外設利用專用的介面直接和存盤器進行高速資料傳送，而并不經過CPU，也不需要CPU執行指令，

CPU與輸入/輸出設備之間傳輸信號的分類

1. 資料資訊
2. 狀態資訊
3. 控制資訊

介面部件的I/O埠

I/O埠：CPU和外設進行資料傳輸時，各類資訊在介面中進入不同的暫存器，一般稱這些暫存器為I/O埠，每個埠有一個埠地址，

• 資料埠：用于對來自CPU和記憶體或對送往CPU和記憶體的資料起緩沖作用的，
• 狀態埠：存放外部設備或介面部件本身的狀態，
• 控制埠：用來存放CPU發出的命令，以便控制設備的動作，

第6章 串并行通信和介面技術

串行通信

串行通信：資料一位一位進行傳輸，在傳輸程序中，每一位都占據一個固定的時間長度，
按照資料傳輸時發送程序和接受程序的關系劃分

• 全雙工方式
• 半雙工方式
• 單工方式

按照時鐘對通信程序的定時方式

• 同步方式：收發雙方采用同一個時鐘信號來定時，一個資訊真可含有多個甚至上千個字符，
• 異步方式：收發雙方不用統一的時鐘信號來定時，一個資訊幀只含一個字符，

異步串行通信的主要特點是：傳送的每個字符都是獨立發送的，

第7章 中斷控制器

8259A設定優先級的方式

1. 全嵌套方式：比當前優先級更高的話才會回應
2. 特殊全嵌套方式：同全嵌套方式，不過可以回應相同優先級的中斷
3. 優先級自動回圈方式：動態改變中斷優先級，一個設備收到中斷服務之后，優先級自動降為最低，
4. 優先級特殊回圈方式：同優先級自動回圈方式，不過一開始可以變成確定最低中斷優先級，