微型计算机原理及应用知识点总结.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流微型计算机原理及应用知识点总结.精品文档.第一章 计算机系统一、微机系统的基本组成1.微型计算机系统由硬件和软件两个部分组成。(1)硬件:冯诺依曼计算机体系结构的五个组成部分:运算器,控制器,存储器,输入设备,输入设备。其特点是以运算器为中心。现代主流的微机是由冯诺依曼型改进的,以存储器为中心。冯诺依曼计算机基本特点:核心思想:存储程序;基本部件:五大部件;信息存储方式:二进制;命令方式:操作码(功能)+地址码(地址),统称机器指令;工作方式:按地址顺序自动执行指令。(2)软件:系统软件:操作系统、数据库、编译软件 应用软件:文字处理、信息管
2、理(MIS)、控制软件二、系统结构系统总线可分为3类:数据总线DB(Data Bus),地址总线AB(Address Bus),控制总线CB(Control Bus)。根据总线结构组织方式不同,可分为单总线、双总线和双重总线3类。总线特点:连接或扩展非常灵活,有更大的灵活性和更好的可扩展性。三、工作过程微机的工作过程就是程序的执行过程,即不断地从存储器中取出指令,然后执行指令的过程。例:让计算机实现以下任务:计算100100H?并将结果保存在16920H的字单元内。编程运行条件:CS=1000H,IP=100H,DS=1492H将机器指令装入计算机的存储器计算机自动地进行计算(执行)计算机工作
3、过程大致描述:(1)分别从CS和IP寄存器中取出1000和100经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第一条汇编指令的第一个机器指令为B8,对应的地址为10100H;将B8取出,通过总线和指令队列到达执行部分电路控制,给CPU发出信号。(2)IP具有自动加1功能,所以,此时,分别从CS和IP寄存器中取出1000和101经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第一条汇编指令的第二个机器指令为64,对应的地址为10101H;将64取出,通过总线和指令队列,将该机器指令存入寄存器AL中;(3)分别从CS和IP寄存器中取出1000和102经地址加法器运算后,通过总
4、线控制,找到对应地址的机器指令,第一条汇编指令的第三个机器指令为00,对应的地址为10102H;将00取出,通过总线和指令队列,将该机器指令存入寄存器AH中;(4)分别从CS和IP寄存器中取出1000和103经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第二条汇编指令的第一个机器指令为05,对应的地址为10103H;将05取出,通过总线和指令队列到达执行部分电路控制,给CPU发出信号,此时,从寄存器AX中取出第一条汇编指令的数据放入ALU中;(5)分别从CS和IP寄存器中取出1000和104经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第二条汇编指令的第二个机器指令为0
5、0,对应的地址为10104H;将00取出,通过总线和指令队列,将该机器指令放入ALU中;(6)分别从CS和IP寄存器中取出1000和105经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第二条汇编指令的第三个机器指令为01,对应的地址为10105H;将01取出,通过总线和指令队列,将该机器指令放入ALU中,此时,在ALU中自动计算求和,并将结果放回寄存器AX中。(7)分别从CS和IP寄存器中取出1000和106经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第三条汇编指令的第一个机器指令为A3,对应的地址为10106H;将A3取出,通过总线和指令队列到达执行部分电路控制,给
6、CPU发出信号,此时,将AX寄存器中的数据取出,通过内部寄存器,放入总线控制里。(8)分别从CS和IP寄存器中取出1000和107经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第三条汇编指令的第二个机器指令为00,对应的地址为10107H;将00取出,通过总线和指令队列放入内部寄存器。(9)分别从CS和IP寄存器中取出1000和107经地址加法器运算后,通过总线控制,找到对应地址的机器指令,第三条汇编指令的第三个机器指令为20,对应的地址为10108H;将20取出,通过总线和指令队列放入内部寄存器。(10)分别从DS和内部寄存器中取出1492和2000经地址加法器运算后,通过总线控
7、制,找到对应的地址16920H,将已计算的结果64放入该地址,由于结果占两个字节,所以将01放入地址16921H中。计算结果为0164H。第二章 计算机的编码信息=命令+被处理对象(数据)命令=机器指令 汇编指令被处理对象=数+文(字符、汉字、图形)一、计算机的数制二进制数:逢二进一,符号B,机器使用(0:低电平,1:高电平)八进制数:逢八进一,符号Q十进制数:逢十进一,符号D十六进制数:逢十六进一,符号H数制转换:位权:十进制:10n ,二进制:2n ,八进制:8n ,十六进制:16n 。八进制以0开头,十六进制以0x开头二、计算机的信息编码1.BCD编码(8421码):将十进制数的每一位数
8、字直接用等值4位二进制数表示。十进制整数256用BCD码表示,则为(0010 0101 0110)BCD2. 二进制数的算术运算:加、减、乘、除二进制加法的运算规则:(1)000(2)011(3)110 进位1(4)1111 进位1二进制减法的运算规则:(1)000(2)110(3)101(4)011 借位1二进制乘法的运算规则:(1)000(2)010(3)100(4)1113. 二进制数的逻辑运算3种基本运算:逻辑加法(或运算)、 逻辑乘法(与运算)和逻辑否定(非运算)与运算规则为: 010或010或010 读成0与1等于0 100或100或100 读成1与0等于0 111或111或111
9、 读成1与1等于1或运算规则为 000或者000 读成0或0等于0 011或者011 读成0或1等于1 101或者101 读成1或0等于1 111或者111 读成1或1等于1非运算运算规则为:读成非0等于1 读成非1等于0异或运算规则为 000 读成0同0异或,结果为0 011 读成0同1异或,结果为1 101 读成1同0异或,结果为1110 读成1同1异或,结果为04. 机器数的种类和表示方法在机器中表示带符号的数有3种表示方法:原码、反码和补码。所谓数的原码表示,即符号位用0表示正数,而用1表示负数,其余数字位表示数值本身。 正数的反码表示与其原码相同,即符号位用“0”表示正,数字位为数值
10、本身。负数的反码是将它的正数按位(包括符号位在内)取反而形成的。正数的补码与其原码相同,即符号位用“0”表正,其余数字位表示数值本身。 负数的补码表示为它的反码加1(即在其低位加1)。 8位二进制反码能表示的数值范围为127D127D。8位二进制补码所能表示的数值为127128。三、计算机的指令编码(见第四章 计算机指令系统)第三章计算机主机结构一、80868088微处理器8086微处理器的内部结构:从功能上讲,由两个独立逻辑单元组成,即执行单元EU和总线接口单元BIU。执行单元EU包括:4个通用寄存器(AX,BX,CX,DX,每个都是16位,又可拆位,拆成2个8位)4个16位指针与变址寄存器
11、(BP,SP,SI,DI)16位标志寄存器FLAG(6个状态标志和3个控制标志)16位算术逻辑单元(ALU)数据暂存寄存器EU功能:从BIU取指令并执行指令;计算偏移量。总线接口单元BIU包括:4个16位段寄存器(CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)和ES(附加段寄存器))16位指令指针寄存器IP(程序计数器)20位地址加法器和总线控制电路6字节(8088位4字节)的指令缓冲队列BIU功能:形成20位物理地址;从存储器中取指令和数据并暂存到指令队列寄存器中。3、执行部件EU和总线接口部件BIU的总体功能:提高了CUP的执行速度;降低对存储器的存取速度的要求。4、地址
12、加法器河段寄存器由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址(又称为逻辑地址或简称为偏移量),将它与左移4位后的段寄存器的内容同时送到地址加法器进行相加,最后形成一个20位的实际地址(又称为物理地址),以对应存储单元寻址。要形成某指令码的物理地址(即实际地址),就将IP的值与代码段寄存器CS(Code Segment)左移4位后的内容相加。【例3.1】假设CS4000H,IP0300H,则指令的物理地址PA4000H10H0300H40300H。逻辑地址=4000H: 0300H。“段加偏移”的寻址机制:物理地址=段基地址(又称段起始地址=段地址10H)+偏移地址逻辑地址:其表达
13、形式为“段地址:段内偏移地址”。二、8086/8088CPU内部寄存器设置段寄存器原因:8086/8088系统中,需要用20位物理地址访问1MB的存储空间,但是8086/8088CPU的每个地址寄存器都只是16位,因而采用分段存储结构,每个逻辑段的最长度为64KB。80868088的内部寄存器编程结构共有13个16位寄存器和1个只用了9位的标志寄存器。 80868088的16位标志寄存器F只用了其中的9位作标志位,即6个状态标志位,3个控制标志位。6个状态标志位:CF(Carry Flag)进位标志:进位或借位时,则CF为1;否则为0。PF(Parity Flag)奇偶性标志:含有偶数个“1”
14、时,则PF为1;否则为0。AF(Auxiliary Carry Flag)辅助进位标志:ZF(Zero Flag)零标志:运算结果为零,ZF为1;否则为0。SF(Sign Flag)符号标志:OF(Overflow Flag)溢出标志:3个控制标志位(程序设置(1),清除(0):DF(Direction Flag)方向标志IF(Interrupt Enable Flag)中断允许标志TF(Trap Flag)跟踪(陷阱)标志三、总线周期1、时钟周期:时钟脉冲信号的一个循环时间叫一个时钟周期,又称为一个“T”状态,是微处理器工作的最小时间单位2、总线周期(基准时间):完成一次对存储器或I/O端口
15、的操作所需要的时间。3、指令周期:执行一条指令所需要的时间。1个最基本的总线周期由4个时钟周期组成,4个时钟周期又称为4个状态,。四、8086/8088引脚地址数据总线AD15AD0:分时复用地址/状态总线:A19/S6A16/S3:控制总线:BHE/S7:表示高8位数据有效,T1输出。RD:存储器或I/O口读信号,输出,低电平有效,T2T3有效。READY:准备就绪信号,输入,高电平有效。READY1时,表示CPU访问的存储器或I/O端口已准备好传送数据,马上可以进行读写操作。TEST:测试信号,输入,低电平有效。INTR:可屏蔽中断请求信号,输入,电平触发,高电平有效。 CPU每执行完一条
16、指令,即检查INTR,为“1”表示有中断清求,为“0”,则没有。是否响应受标志寄存器中IF的控制 NMI:不可屏蔽中断请求信号,输入,上升沿触发。RESET:复位信号,输入,高电平有效。CPU复位后,从FFFF0H单元开始读取指令。电源线和地线: VCC,GND 五、8086系统的最小/最大工作方式最小工作方式: INTA:中断响应信号,输出,低电平有效。 ALE:地址锁存允许信号,输出,高电平有效。 DEN:数据允许信号,三态输出,低电平有效。 DT/R:数据发送/接收控制信号,三态输出。 M/IO:存储器或I/O端口选择信号,三态输出。M/IO1,表示当前CPU正在访问存储器;M/IO0,
17、表示当前CPU正在访问I/O端口。 WR:写信号,三态、输出。当WR0低电平有效时,表示当前CPU正在对存储器或I/O端口进行写操作。 HOLD:总线保持请求信号,输入,高电平有效。 HLDA:总线请求响应信号,输出,高电平有效。最大工作方式:在最大方式系统中,外加有8288总线控制器,一般包含2个或多个处理器。8282:地址锁存器,8286:数据收发器第四章 计算机指令系统一、计算机指令编码8086与8088的指令系统完全相同,主要特点:(1) 采用可变长指令,机器指令格式由16字节组成,比较复杂,最短8位,最长48位。(2) 寻址方式多样灵活,处理数据的能力比较强,可处理字节或字、带符号或
18、无符号的二进制数据以及压缩型/非压缩型的十进制数据。(3) 有重复指令和乘、除运算指令。扩充了条件转移、移位循环指令。(4) 为加强软件中断功能和支持多处理器系统的工作,增设了有关的指令。1.指令的编码指令:直接控制电路实现特定功能的信息。机器指令:面向机器,0和1表示机器是否可接受并执行指令。汇编指令:面向人,符号表示,必须翻译才能执行。汇编指令的格式:一般格式:操作码 操作数具体格式:标号:操作码(空格分隔符)目的操作数(存放结果),(逗号分隔符)源操作数;注释一条指令可以无操作数,必须有操作码,不同的机器,操作数个数不同。2.机器指令主体的编码(1)机器指令的主体格式(2)B1字节编码决
19、定指令的功能:OP指令操作码,决定指令操作的基本功能(传送、加法、减法等)。决定操作数传送方向:D:D=1,REG字段所确定的寄存器操作数为目标;D=0,为源。决定操作数类型(长度):W:W=1为字(16位),W=0,为字节(8位)。(3)B2字节编码决定寻址方式REG:寄存器操作数地址编码。MOD和R/M:另一操作数地址的编码。3.汇编指令与机器指令的关系(1)MOV BYTE PTRBX+5678H,23H将5678H拆成两部分:56,78(2)MOV BYTE PTRBX+78H,23H4.操作数类型按物理位置分(有存储功能的地方):寄存器操作数,存储器操作数,I/O端口操作数。5.计算
20、机寻址概念指令的寻址=CS:IP(不用表示,固定的)二、指令掌握要点1.指令功能:产生的状态状态标志位是否受影响,以及如何影响。2.指令格式:符号,分隔符,说明符号。3.操作数寻址方式4.操作数数据类型:字节、字型、双字型.5.使用规则:非法使用规则,指令约定设置,要求与之的参数,隐含使用的寄存器等。三、8086指令寻址方式1.操作数寻址方式操作数位置在指令中的表达方式,以及寻找实现方式。2.寻址方式分类固定寻址(隐含寻址):操作数位置固定(寄存器或存储器),在指令中不表示。立即数寻址:直接写在指令上的数据,在存储器的程序(代码)段中。寄存器寻址:操作数放在寄存器中,源/目的操作数都可。存储器
21、寻址:对存储器操作数而言I/O端口寻址数据串寻址(串操作指令寻址)转移寻址3.存储器寻址的划分存储器地址=物理地址=段地址*10H+偏移地址操作数的偏移地址=有效地址(EA)=基址值(BX/BP)+变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)(1)直接寻址方式:位移量=有效地址(2)寄存器间接寻址方式:有效地址(EA)=基址值(BX/BP)+变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)(3)基址寻址方式:有效地址(EA)=基址值(BX/BP)+偏移量(0/8/16)(4)变址寻址方式:有效地址(EA)=变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)(5)基址加变址寻址方式:有效地址(EA)=基址
22、值(BX/BP)+变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)(6)寄存器相对间接寻址:(7)相对基址加变址寻址:操作数的默认段为SS设DS1200H,BX05A6H,SS5000H,BP40A0H,SI2000H,DI3000H,位移量DISP1618H,试判断下列指令的寻址方式,并求出在各种寻址方式下,这些寄存器与位移量所产生的有效地址EA和实际地址(物理地址)PA。说明指令执行的结果。 MOV AX,0618H这是一条直接寻址方式的指令。EA0618HPA12000H+0618H12618H该指令执行的结果是将数据段的实际地址为12618H和12619H两单元中的内容取出送AX。 MOV
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