微型计算机原理及应用知识点总结.docx
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1、第一章 计算机系统一, 微机系统的根本组成1.微型计算机系统由硬件和软件两个局部组成。(1)硬件:冯诺依曼计算机体系构造的五个组成局部:运算器,限制器,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良的,以存储器为中心。冯诺依曼计算机根本特点:核心思想:存储程序;根本部件:五大部件;信息存储方式:二进制;叮嘱方式:操作码功能+地址码地址,统称机器指令;工作方式:按地址依次自动执行指令。(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, 信息管理MIS, 限制软件二, 系统构造系统总线可分为3类:数据总线DB(Data Bus),地址总
2、线AB(Address Bus),限制总线CB(Control Bus)。依据总线构造组织方式不同,可分为单总线, 双总线和双重总线3类。总线特点:连接或扩展特殊灵敏,有更大的灵敏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展计算(执行)计算机工作过程大致描述:1分别从CS和IP存放器中取出1000和100经地址加法器运算后,通过总线限
3、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局部电路限制,给CPU发出信号。2IP具有自动加1功能,所以,此时,分别从CS和IP存放器中取出1000和101经地址加法器运算后,通过总线限制,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,将该机器指令存入存放器AL中;3分别从CS和IP存放器中取出1000和102经地址加法器运算后,通过总线限制,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
4、取出,通过总线和指令队列,将该机器指令存入存放器AH中;4分别从CS和IP存放器中取出1000和103经地址加法器运算后,通过总线限制,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局部电路限制,给CPU发出信号,此时,从存放器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存放器中取出1000和104经地址加法器运算后,通过总线限制,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00,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存放
5、器中取出1000和105经地址加法器运算后,通过总线限制,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,并将结果放回存放器AX中。7分别从CS和IP存放器中取出1000和106经地址加法器运算后,通过总线限制,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局部电路限制,给CPU发出信号,此时,将AX存放器中的数据取出,通过内部存放器,放入总线限制里。8分别从CS和IP存放器中取出1000
6、和107经地址加法器运算后,通过总线限制,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存放器。9分别从CS和IP存放器中取出1000和107经地址加法器运算后,通过总线限制,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存放器。10分别从DS和内部存放器中取出1492和2000经地址加法器运算后,通过总线限制,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01
7、64H。第二章 计算机的编码信息=叮嘱+被处理对象数据叮嘱=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,机器运用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字干脆用等值4位二进制数表示。十进制整数256用BCD码表示,那么为0010 0101 0110BCD2. 二进制数的算术运算:加, 减,
8、 乘, 除二进制加法的运算规那么:100020113110 进位141111 进位1二进制减法的运算规那么:1000211031014011 借位1二进制乘法的运算规那么:10002010310041113. 二进制数的逻辑运算3种根本运算:逻辑加法或运算, 逻辑乘法及运算和逻辑否认非运算及运算规那么为: 010或010或010 读成0及1等于0 100或100或100 读成1及0等于0 111或111或111 读成1及1等于1或运算规那么为 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
9、规那么为:读成非0等于1 读成非1等于0异或运算规那么为 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。 正数的反码表示及其原码一样,即符号位用“0表示正,数字位为数值本身。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。正数的补码及其原码一样,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
10、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构造一, 80868088微处理器8086微处理器的内部构造: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个通用存放器AX,BX,CX,DX,每个都是16位,又可拆位,拆成2个8位4个16位指针及变址存放器BP,SP,SI,DI16位标记存放器FLAG6个状态标记和3个限制标记16位算术逻辑单元(ALU)数据暂存存放器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
11、位段存放器CS(代码段存放器), DS(数据段存放器), SS(堆栈段存放器)和ES(附加段存放器)16位指令指针存放器IP程序计数器20位地址加法器和总线限制电路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存放器中。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, 地址加法器河段存放器由IP供应或由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),将它及左移4位后的段存放器的内容同时送到地址加法器进展相加,最终形成一个20位的实际地址(又称为物
12、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的值及代码段存放器CSCode Segment左移4位后的内容相加。【例3.1】假设CS4000H,IP0300H,那么指令的物理地址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:其表达形式为“段地址:段内偏移地址。二, 8086/8088CPU内部存放器设置段存放器缘由:8086/8088系统中,须要用20位物理地址访问1MB的存储空间,但是8086/8088CPU的每个地址存放器都只是16位,因而
13、接受分段存储构造,每个逻辑段的最长度为64KB。80868088的内部存放器编程构造共有13个16位存放器和1个只用了9位的标记存放器。 80868088的16位标记存放器F只用了其中的9位作标记位,即6个状态标记位,3个限制标记位。6个状态标记位:CFCarry Flag进位标记:进位或借位时,那么CF为1;否那么为0。PFParity Flag奇偶性标记:含有偶数个“1时,那么PF为1;否那么为0。AF(Auxiliary Carry Flag)帮助进位标记:ZF(Zero Flag)零标记:运算结果为零,ZF为1;否那么为0。SF(Sign Flag)符号标记:OF(Overflow F
14、lag)溢出标记:3个限制标记位程序设置1,去除0:DF(Direction Flag)方向标记IF(Interrupt Enable Flag)中断允许标记TF(Trap Flag)跟踪(陷阱)标记三, 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端口的操作所须要的时间。3, 指令周期:执行一条指令所须要的时间。1个最根本的总线周期由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/S6A1
15、6/S3:限制总线: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,立即可以进展读写操作。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每执行完一条指令,即检查INTR,为“1表示有中断清求,为“0,那么没有。是否响应受标记存放器中IF的限制 NMI:不行屏蔽中断请求信号,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单元开场读取
16、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/接收限制信号,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,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端口进展写操作。 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
17、平有效。最大工作方式:在最大方式系统中,外加有8288总线限制器,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及8088的指令系统完全一样,主要特点:(1) 接受可变长指令,机器指令格式由16字节组成,比拟困难,最短8位,最长48位。(2) 寻址方式多样灵敏,处理数据的实力比拟强,可处理字节或字, 带符号或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。扩大了条件转移, 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。指令:干脆限制电路实现特定
18、功能的信息。机器指令:面对机器,0和1表示机器是否可承受并执行指令。汇编指令:面对人,符号表示,必需翻译才能执行。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,必需有操作码,不同的机器,操作数个数不同。1机器指令的主体格式2B1字节编码确定指令的功能:OP指令操作码,确定指令操作的根本功能传送, 加法, 减法等。确定操作数传送方向:D:D=1,REG字段所确定的存放器操作数为目标;D=0,为源。确定操作数类型长度:W:W=1为字16位,W=0,为字节8位。3B2字节编码确定寻址方式REG:存放器操作数地
19、址编码。MOD和R/M:另一操作数地址的编码。1MOV BYTE PTRBX+5678H,23H将5678H拆成两局部:56,782MOV BYTE PTRBX+78H,23H按物理位置分有存储功能的地方:存放器操作数,存储器操作数,I/O端口操作数。指令的寻址=CS:IP不用表示,固定的二, 指令驾驭要点1.指令功能:产生的状态状态标记位是否受影响,以及如何影响。2.指令格式:符号,分隔符,说明符号。4.操作数数据类型:字节, 字型, 双字型.5.运用规那么:非法运用规那么,指令约定设置,要求及之的参数,隐含运用的存放器等。三, 8086指令寻址方式操作数位置在指令中的表达方式,以及找寻实现
20、方式。固定寻址隐含寻址:操作数位置固定存放器或存储器,在指令中不表示。立刻数寻址:干脆写在指令上的数据,在存储器的程序代码段中。存放器寻址:操作数放在存放器中,源/目的操作数都可。存储器寻址: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0/8/161干脆寻址方式:位移量=有效地址2存放器间接寻址方式:有效地址EA=基址值BX/BP+变址值SI/DI+偏移量0/8/163基址寻址方式:有效地址EA=基址值BX/BP+偏移量0/8/164变址寻址方式:有效地址
21、EA=变址值SI/DI+偏移量0/8/165基址加变址寻址方式:有效地址EA=基址值BX/BP+变址值SI/DI+偏移量0/8/166存放器相对间接寻址: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,试推断以下指令的寻址方式,并求出在各种寻址方式下,这些存放器及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这是一条干脆寻址方式的指令。EA0618HPA12000H+0618H12618H该指令执行的结果是将数据段的实际地址为1
22、2618H和12619H两单元中的内容取出送AX。 MOV AX,BX这是一条以数据段基址存放器BX间接寻址的指令。EA05A6HPA12000H+05A6H125A6H该指令执行的结果是将数据段的125A6H和125A7H两单元的字内容取出送AX。 MOV AX,BP这是一条以堆栈段基址存放器BP间接寻址的指令。由于寻址时用上了BP存放器,那么操作数所默认的段存放器就是SS。EA40A0HPA50000H+40A0H540A0H该指令执行的结果是将堆栈段的540A0H和540A1H两单元的字内容取出送AX。 MOV AX,DI这是一条变址寻址的指令。EA3000HPA12000H+3000H
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