微机原理及接口技术期末复习资料重点归纳.doc
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1、_微机重点总结第一章计算机中数的表示方法:真值、原码、反码(-127+127)、补码(-128+127)、BCD码,1000的原码为-0,补码为-8,反码为-7。ASCII码:7位二进制编码,空格20,回车0D,换行0A,0-9(30-39),A-Z(41-5A),a-z(61-7A)。模型机结构介绍1、 程序计数器PC:4位计数器,每次运行前先复位至0000,取出一条指令后PC自动加1,指向下一条指令;2、 存储地址寄存器MAR:接收来自PC的二进制数,作为地址码送入存储器;3、 可编程只读存储器PROM4、 指令寄存器IR:从PROM接收指令字,同时将指令字分别送到控制器CON和总线上,模
2、型机指令字长为8位,高4位为操作码,低4位为地址码(操作数地址);5、 控制器CON:(1)每次运行前CON先发出CLR=1,使有关部件清零,此时PC=0000,IR=0000 0000;(2)CON有一个同步时钟输出,发出脉冲信号CLK到各部件,使它们同步运行;(3)控制矩阵CM根据IR送来的指令发出12位控制字,CON=CPEPLMER LIEILAEA SUEULBIO;6、 累加器A:能从总线接收数据,也能向总线送数据,其数据输出端能将数据送至ALU进行算数运算(双态,不受E门控制);7、 算数逻辑部件ALU:当SU=0时,A+B,当SU=1时,A-B;8、 寄存器B:将要与A相加或相
3、减的数据暂存于此寄存器,它到ALU的输出也是双态的;9、 输出寄存器O:装入累加器A的结果;10、 二进制显示器D。中央处理器CPU:PC、IR、CON、ALU、A、B;存储器:MAR、PROM;输入/输出系统:O、D。执行指令过程:指令周期(机器周期)包括取指周期和执行周期,两者均为3个机器节拍(模型机),其中,取指周期的3个机器节拍分别为送地址节拍、读存储节拍和增量节拍。控制器:环形计数器(RC)、指令译码器(ID)、控制矩阵(CM)、其他控制电路。微型计算机硬件基本结构:算术逻辑单元ALU、控制器、存储器、输入/输出设备。微型机工作原理:存储程序,按地址顺序执行。第二章微处理器基本结构和
4、功能:1、内部寄存器阵列(通用寄存器和专用寄存器);2、算数逻辑运算单元;3、控制器(指令寄存器、指令译码器和各种定时与控制信号产生电路);4、现代微处理器中还集成了浮点运算部件及高速缓冲寄存器cache。 8086/8088微处理器结构: 8086/8088CPU总线接口单元BIU(完成取指令和存取数据)执行单元EU(负责分析指令和执行指令)段寄存器(CS、SS、DS、ES)指令指针寄存器IP地址加法器指令队列内部控制逻辑输入/输出控制电路算术逻辑单元ALU寄存器组标志寄存器FR暂存器执行部件EU的组成:1、ALU(算术逻辑单元);2、寄存器组:(1)通用寄存器:4个16位通用寄存器(AX、
5、BX、CX、DX)或8个8位寄存器(AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH),其中AX为累加器,BX为基址寄存器,CX为计数寄存器,DX为数据寄存器;(2)专用寄存器:两个16位指针寄存器SP和BP,两个16位变址寄存器SI和DI,其中,SP是堆栈指针寄存器,由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置,BP是基址指针寄存器,通常用于存放基地址,SI是原变址寄存器,DI是目的变址寄存器,都用于指令变址寻址方式;AXBXCXDXAHALBH通用寄存器BLCHCLDHDLSP专用寄存器BPSIDI(3)标志寄存器FR:为16位寄存器,其中7位未使用,使用的9个标志位可分为两类:状态标
6、志(CF、PF、AF、ZF、SF、OF),控制标志(TF、IF、DF),15-1211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF CF进位标志位:做加法最高位有进位或减法最高位有借位时为1,反之为0; PF奇偶标志位:运行结果低8位中1的个数为偶数时为1,反之为0; AF半进位标志位:低四位有向高四位的进位或借位时为1,反之为0; ZF零标志位:运算结果为0时置1; SF符号标志位:与运算结果最高位相同; OF溢出标志位:字节运算结果范围超过-128+127或者字运算结果范围超出-32768+32767时置1,溢出判断:同符号数相加,结果的符号位与之不同(符号位发生变化);
7、TF陷阱标志位:置1时8086/8088进入单步工作方式,通常用于程序调试; IF中断允许标志位:置1时处理器响应可屏蔽中断; DF方向标志位:置1时串操作指令的地址修改为自动减量方向。总线接口部件BIU的组成:1、段寄存器:4个16位段寄存器DS(数据段寄存器)、CS(代码段寄存器)、ES(附加段寄存器)、SS(堆栈段寄存器);2、16位指令寄存器IP:CPU每取一个指令字节,IP自动加1,IP总是指向下一条要取出的指令代码的首地址;3、20位地址加法器;4、6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器。BIU与EU的动作协调原则:BIU和EU是并行工作的,按流水线技术原则管理1、当8086指令
8、队列中有两个空字节(8088中一个)时,BIU自动把指令取到队列中;2、EU从指令队列取指,执行,执行过程中如要访问存储器或I/O,而此时BIU正在取指,完成取指后响应EU的总线请求;3、指令队列已满,EU又没有总线访问,BIU进入空闲状态;4、执行转移、调用和返回指令时,指令队列中的原有内容自动消除,BIU往指令队列中装入另一程序段中的指令。存储器组织:1、物理地址:物理地址=段地址16+偏移量任何一个存储单元的20位实际地址称为物理地址,又称绝对地址,同一物理地址可以有不同的段地址和偏移量。2、逻辑地址:段地址:偏移地址程序中出现的地址,由段地址和段内偏移量组成,段地址和段偏移量都是16位
9、二进制数。3、一般程序存放在代码段中,段地址来源于代码段寄存器CS,偏移地址来源于指令指针寄存器IP;当涉及一个堆栈操作时,段地址在堆栈段寄存器SS中,偏移地址来源于栈指针寄存器SP;当涉及一个操作数时,则数据段寄存器DS或附加段寄存器ES作为段寄存器,而偏移地址由16位的偏移量得到,16位的偏移量取决于指令的寻址方式。4、采用段寄存器的优点:(1)、解决了16位寄存器如何访问大于64KB内存空间的问题;(2)、可以实现程序的重定位。总线:总线是传送信息的公共导线,一般由地址总线、数据总线和控制总线组成;1、地址总线(AB),一般是单向总线,传送CPU发出的地址信息;2、数据总线(DB),是双
10、向总线,可以从CPU传送数据信息到外设和主存,也可以从主存和外设向CPU传送数据;3、控制总线(CB),其中每根线上的方向是一定的,它们分别传送控制信息、时序信息和状态信息。8086/8088微处理器的工作模式:1、最小工作模式MN/MX=VCC:(单CPU系统)系统中只有一个8086/8088微处理器,所有的总线控制信号都直接由8088/8086产生。2、最大工作模式MN/MX=GND(多CPU系统):8086/8088要通过总线控制器8288来形成各种总线周期,控制信号由8288供给。指令周期、总线周期、时钟周期:1、指令周期:执行一条指令所需要的时间,执行每一条指令的时间不同;2、总线周
11、期:访问一次总线的时间,CPU从存储器或I/O端口存取一次所需要的时间,一个基本的总线周期由4个T状态T1、T2、T3、T4组成,基本总线周期包括存储器的读或写,输入/输出的读或写,中断响应,若存储器或外设速度较慢,不能及时送上数据(T3状态数据没准备好),则通过READY线通知CPU,CPU在T3前沿检测READY,若READY=0,则在T3结束后自动插入1个或几个TW,并在每个TW的前沿处检测READY,等到RAEDY变高后,自动脱离TW进入T4;3、时钟周期:T状态,是微机系统工作的最小时间单位,取决于系统的主频率,系统完成任何操作所需要的时间均是时钟周期的整数倍。8086/8088引脚
12、信号和功能:8086/8088都有16位数据线,20位地址线,直接寻址能力为1MB,引脚数为40,其中32个引脚在两种工作模式下的名称和功能是相同的,还有8个引脚在不同的工作模式下,具有不同的名称和功能。双功能引脚的功能转换,一是通过分时复用,即同一引脚在总线的不同时钟周期内其功能不同;二是根据工作模式定义引脚的功能。两种模式下,名称和功能相同的32个引脚:1、VCC、GND:单一+5V电源,两个地;2、AD15AD0:地址/数据复用总线,双向,三态(8088中A15A8不复用,输出,三态);3、A19/S6A16/S3:地址/状态线复用,输出,三态;4、NMI:非屏蔽中断,输入,高电平有效,
13、 INTR:可屏蔽中断,输入,高电平有效;5、RD:读信号,输出,三态,低电平有效;6、CLK:时钟信号,输入;7、RESET:复位信号,输入(至少保持4个时钟周期的高电平),复位信号输入后,CPU立即停止操作,清FR、DS、ES、SS、IP及指令队列,同时置CS为0FFFFH,当RESET变为低电平时,CPU从FFFF0单元开始启动;8、READY:“准备好”信号,输入;9、TEST:测试信号,输入,低电平有效;10、MN/MX:最小/最大模式控制引脚,输入,MN/MX=VCC时为最小工作方式(单CPU),MN/MX=GND时为最大工作方式(多CPU);11、BHE/S7:高8位数据线允许/
14、状态信息复用引脚,输出。最小工作模式的2431引脚(括号中是最大工作模式下的引脚功能):1、INTA(QS1):中断响应,输出,三态,低电平有效,该信号为两个连续负脉冲;2、ALE(QS0):地址锁存允许信号,输出,三态,高电平有效;3、DEN(S0):数据允许信号,输出,三态,低电平有效;4、DT/R(S1):数据发送/接收控制,输出,三态;5、M/IO(S2):存储器/IO控制,输出,三态(8088中为M/IO);6、WR(LOCK):写信号,输出,三态,低电平有效;7、HOLD(RQ/GT0):请求占用总线信号,输入,高电平有效(总线保持请求信号);8、HLDA(RQ/GT1):同意让出
15、总线信号,输出,高电平有效(总线保持响应信号)。最大工作模式的2431引脚:1、QS1和QS2,指令队列状态信号,输出2、S2、S1、S0:总线周期状态信号,输出,三态;3、LOCK:总线封锁信号,输出,三态,低电平有效;4、RQ/GT1、RQ/GT0:双向总线请求/允许信号,双向。总线空操作:CPU与存储器或I/O端口之间没有数据传送,总线空操作并不意味着CPU不工作,只是总线接口部件BIU不工作,总线执行部件EU仍在工作,实质上,总线空操作期间是BIU对EU的一种等待。地址线为什么需要锁存:由于8086系统的地址的低16位与数据引脚公用,地址信号与数据信号是分时复用这些引脚的。这样先送出的
16、地址信号可能被后送出的数据信号所代替,因此要有一个地址锁存器来保存先送出来的地址信息。锁存器主要用来锁存地址的低16位。第三章机器指令:1、操作码表示该指令所要完成的操作(二进制代码);2、地址码操作数或操作数的地址。8086/8088汇编语言指令:标号 指令助记符 操作数表 ;注释指令的寻址方式:1、顺序寻址方式;2、跳转寻址方式。8086/8088操作数的寻址方式:1、立即数寻址:MOV AL,80H MOV AX,1090H操作数就包含在指令当中,紧跟在操作码之后;立即数为常量,常量可以是二进制数、十进制数、十六进制数(以AF开头则要加0)、字符串(用单或双引号括起的字符,表示对应的AS
17、CII码值,如A=41H),还可以是标识符表示的符号常量、数值表达式等;立即数可以是8位、16位;立即数只能是整数,不能是小数、变量或其它类型数据;立即数只能作原操作数。2、寄存器寻址:INC CX ROL AH,1MOV AX,BX MOV AX,1090H寄存器寻址方式的操作数存放在CPU内部的寄存器中,它可以是8位寄存器AH/AL/BH/BL/CH/CL/DH/DL,也可以是16位寄存器AX/BX/CX/DX/SI/DI/BP/SP,另外,操作数还可以存放在4个段寄存器CS/DS/SS/ES中;因为操作数存放在CPU内部,取操作数时不需要访问存储器,因而执行速度较快;在一条指令中,可以对
18、源操作数采用寄存器寻址,也可以对目标操作数采用寄存器寻址,还可以两者都采用寄存器寻址方式;在双操作数指令中,操作数之一必须是寄存器寻址,汇编语言在表达寄存器寻址时使用寄存器名。其实质就是指它存放的内容(操作数)。3、存储器寻址:操作数存放在主存储器中,指令中给出的是有关操作数所在存储器单元的地址信息。(1)直接寻址:MOV AX,DS:2000H; 等价于MOV AX,2000HMOV ES,ES:3000H; 物理地址=(ES)16+3000H操作数地址的16位偏移量(有效地址)直接包含在指令中,它与操作码一起存放在代码段区域,操作数一般存放在数据段区域,系统默认DS为数据段寄存器;8086
19、/8088中允许段超越,还允许操作数放在代码段、堆栈段或附加段中,此时要在指令中,指明段超越,格式为段寄存器:偏移地址与立即数寻址不同的是,直接寻址的地址要放在方括号内。(2)寄存器间接寻址:操作数在存储器中,但是操作数的有效地址包含在SI、DI、BP、BX四个寄存器中,如没有特殊说明,用寄存器SI、DI和BX间接寻址时,对应的段寄存器是DS,如:MOV AX,SI假设(SI)=2000H,原操作数物理地址=(DS)16+(SI)=32000H;如果用寄存器BP间接寻址时,对应的段寄存器是SS,如:MOV AX,BP原操作数物理地址=(SS)16+(BP);寄存器间接寻址指令中也可以使用段超越
20、,如:MOV AX,DS:BP原操作数物理地址=(DS)16+(BP);(3)寄存器相对寻址:操作数在存储器中,由指定的寄存器内容,加上指令中给出的8位或16位偏移量作为操作数的有效地址,即带位移量的寄存器间接寻址;可以作为寄存器相对寻址的四个寄存器是SI、DI、BX、BP(同寄存器间接寻址),若用SI、DI和BX作寄存器相对寻址,则操作数默认在数据段,如:MOV AX,SI+4000H原操作数物理地址=(DS)16+(SI)+4000H;指令中可以使用段超越,若用BP作为寄存器相对寻址,则SS为默认的段寄存器地,如:MOV AX,COUNTBP原操作数物理地址=(SS)16+(BP)+COU
21、NT。(4)基址加变址寻址:把BX和BP看作基址寄存器,把SI、DI看作变址寄存器,把一个基址寄存器(BX或BP)的内容加上一个变址寄存器(SI或DI)的内容,作为操作数的有效地址,即为基址加变址寻址方式,如:MOV AX,BX+SI原操作数物理地址=(DS)16+(BX)+SI;当基址寄存器为BP时,默认的段地址寄存器为SS,如:MOV AX,BPSI(5)相对基址变址寻址:基址加变址寻址加上一个相对位移量,如:MOV AX,MASKBXSIMOV BH,4DIBPMOV BH,BP+DI+4常用语法规则:立即数不能作目的操作数;代码段寄存器CS不能作目的操作数;两个操作数不能同时是存储器寻
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