单片微型计算机原理及应用-第2章存储器及IO口基础.pptVIP

第2章 半导体存储器及I/O接口基础 MC是由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路组成的，计算机的工作依赖于存储器中的程序和数据；各种外设通过I/O接口（Interface）与系统相连，各种方式下的数据传送都是在接口的支持下实现的。存储器和I/O接口电路是MC的重要组成部分。 本章是MC存储器及I/O接口的基础部分。 共包括4节内容： 2．1 存储器概述 2．2 输入/输出接口基础 2．3 CPU与外设的数据传送方式 2．4 并行与串行通信、中断系统、定时器/计数器概述 2．1 存储器概述 存储器（Memory）是计算机的重要组成部分，是用来存储程序和数据的部件。正是因为有了存储器，计算机才有信息记忆功能，并把计算机要执行的程序、所要处理的数据以及处理的结果存储在计算机中，使计算机能自动工作。 存储器系统是微机系统中重要的子系统。 存储器组织是呈金字塔型结构。越往上，存储器的速度越快，CPU的访问频率越高，每位的造价越高，系统的拥有量越小；越往下，容量越大，每位的造价越低，速度也较低。 一、存储器的基本组成与操作 二、存储器的分类及主要指标 三、 存储器芯片的一般结构及地址结构形式 四、堆栈的概念 一、存储器的基本组成与操作 1．存储器的基本组成 存储器由一些能够表示二进制数0和1状态的物理器件组成。 2．存储器的基本操作 存储器的操作有两种：读操作和写操作。 读操作是指从存储器中读出信息，不破坏原有存储器单元中的信息，属于非破坏性操作。写操作是把信息写入（存入）到存储器中，写入的信息将会覆盖存储单元中的原有信息，属于破坏性操作。 CPU实现对存储器的读/写步骤是首先通过地址选中存储器单元，然后再对选中的存储单元进行读/写操作。 二、存储器的分类及主要指标 1．存储器的分类 2．存储器的主要性能指标 （1）存储容量: Q=2N。 如某存储器芯片有13条地址线A12～A0，则存储器容量为8K字节，空间表示范围为: 0000H～1FFFH。 （2）存取速度（3）功耗 （4）可靠性（5）性能/价格比 三、 存储器芯片的一般结构及地址结构形式 1．存储器芯片的一般结构 常用的存储器由存储体、地址译码器、控制逻辑电路、数据缓冲器4部分组成 。 2．存储器地址空间的结构形式 四、堆栈 MC中的堆栈是读写存储器RAM中的一个特殊区域，是一组按照“先进后出”的方式工作的、用于暂存信息的存储单元。 所谓堆栈是在存储器中开辟一个区域，用来存放需要暂时保存的数据。 1．堆栈的作用 2．堆栈操作 堆栈有两种操作方式。 将数据送入堆栈称为推入操作，又叫压入操作，如推入指令PUSH A执行把累加器A内容推入堆栈的操作。 把堆栈中内容取出来的操作称为弹出操作，如弹出指令POP A执行把栈顶内容送回A的操作。 3．堆栈指针 4．注意 （1）先进入的内容要后弹出，保证返回寄存器的内容不发生错误。如： PUSH A PUSH B POP A POP B （2）PUSH和POP的指令要成对，若不匹配的话，会造成返回主程序的地址出错。如： PUSH A PUSH B ··· POP B RET 2．2 输入/输出接口基础 为了完成一定的实际任务，MC必须与外部世界进行广泛的信息交换，必须通过接口电路连接。I/O接口是处于系统与外设之间、用来协助完成数据传送和传送控制任务的一部分电路。 接口技术是用MC组成一个实际应用系统的关键技术，任何一个MC应用系统的研制和设计，实际上主要就是MC接口的研制和设计。它包括硬件接口电路的设计和编制使这些电路按要求工作的驱动程序。 一、接口的基本概念 二、 I/O接口的端口及编址 三、 I/O接口的发展 一、接口的基本概念 所谓接口，就是指两台计算机之间、计算机与外设之间、计算机内部各部件之间起连接作用的逻辑电路，是CPU与外界进行信息交换的中转站。 接口是连接CPU和外设之间的一个桥梁。 1．CPU和I/O设备之间的信号 把计算机与外设间的这种交换数据、状态和控制命令的过程统称为通信（Communication）。 MC与外设间的信号： 数据信息、状态信息、控制信息。 （1）数据信息 ： 数字量 、模拟量 、开关量 （2）状态信息： 外设提供的 （3）控制信息： MC提供给外设的 数据信息、状态信息和控制信息的含义不同，但都是数据； 在接口中，这三种信息进入不同的寄存器：数据缓冲器、状态寄存器、控制寄存器。 2．设置I/O接口的原因 （1）速度的不匹配 （2）时序的不匹配 （3）信息格式不匹配 （4）信息类型与电平的不匹配 3．接口的功能 （1）对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存 （2）对信号的形式和数据