2022年微机原理及接口技术期末复习资料重点归纳 .pdf
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1、_ 精品资料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PROM 4、指令寄存器IR:从 PR
2、OM 接收指令字,同时将指令字分别送到控制器CON 和总线上,模型机指令字长为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=CPEPLMERLIEILAEA 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
3、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(C
4、M) 、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: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、BX、CX、DX)或 8 个 8 位寄存器( AL、AH、BL、BH
5、、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;AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI 8086/8088 CPU 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
6、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AX BX CX DX 通用寄存器专用寄存器精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 13 页 - - - - - - - - - - _ 精品资料DI (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: 状态标志(CF、 PF、AF、ZF、SF、OF) ,控制标志( TF、IF、DF)
7、,15-12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 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
8、化) ; 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
9、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
10、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
11、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):808
12、6/8088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;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 13 页 - - - - - - - - - - _ 精品资料2、 总线周期: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
13、,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
14、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,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,
15、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 /状态信息复
16、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
17、(RQ/GT1 ) :同意让出总线信号,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
18、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、
19、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ASCII 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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 13 页 - - - - - - - - - - _ 精品资料2、寄存器寻址:INC CX ROL AH,1 MOV AX,BX MOV AX,1090H 寄存器寻址
20、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
21、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;8086/8088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
22、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,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
23、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)+COUNT 。(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)
24、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,MASKBXSI MOV BH,4DIBP MOV 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址;堆栈操作都是十六位的操作;两个操作数的类型必须匹配;8086/8088 寄存器间
25、接寻址地址是BX、 BP、 SI、 DI 之一;数据传送类指令:1、通用数据传送指令:MOV OPRD1,OPRD2 功能:把一个字节或一个字从源操作数PORD2 送至目的操作数 OPRD1 ,源操作数不改变;注意事项:(1)原和目的操作数的类型要一致,即同时为字节或同时为字;(2)不允许对 IP 进行操作, CS 不能作为目的操作数;(3)两个操作数中,除立即寻址外必须有一个为寄存器寻址,即两个存储器操作数之间不允许直接进行信息传送;(4)两个段寄存器之间不能直接传递信息,也不允许用立即数寻址方式为段寄存器负初值;(4)目的操作数不能用立即寻址方式;MOV 可以实现的传送:精品资料 - -
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