微机原理与接口技术期末复习总结_计算机-计算机原理.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 微机原理与接口技术复习参考资料 复习资料说明:1、标有红色星号“”的内容为重点内容 3、本资料末尾附有“微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正”和“微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分”,请注意查看。第一章 概 述 一、计算机中的数制 1、无符号数的表示方法:(1)十进制计数的表示法 特点:以十为底,逢十进一;共有 0-9十个数字符号。(2)二进制计数表示方法:特点:以 2 为底,逢 2 进位;只有 0 和 1 两个符号。(3)十六进制数的表示法:特点:以 16 为底,逢 16 进位;有 0-9及 AF(表示 1015)共 16 个数字符号。2、各种数制之
2、间的转换(1)非十进制数到十进制数的转换 按相应进位计数制的权表达式展开,再按十进制求和。(2)十进制数制转换为二进制数制 十进制 二进制的转换:整数部分:除 2 取余;小数部分:乘 2 取整。十进制 十六进制的转换:整数部分:除 16 取余;小数部分:乘 16 取整。以小数点为起点求得整数和小数的各个位。(3)二进制与十六进制数之间的转换 用 4 位二进制数表示 1 位十六进制数(4)二进制与八进制之间的转换 八进制 二进制:一位八进制数用三位二进制数表示。二进制 八进制:从小数点开始,分别向左右两边把三位二进制数码划为一组,最左和最右一组不足三位用 0 补充,然后每组用一个八进制数码代替。
3、3、无符号数二进制的运算 无符号数:机器中全部有效位均用来表示数的大小,例如 N=1001,表示无符号数 9 带符号数:机器中,最高位作为符号位(数的符号用 0,1 表示),其余位为数值位 机器数:一个二进制连同符号位在内作为一个数,也就是机器数是机器中数的表示形式 真值:机器数所代表的实际数值,一般写成十进制的形式 学习必备 欢迎下载 例:真值:x1 =+1010100B=+84 x2 =1010100B=-84 机器数:x1原 =01010100 x2原=11010100 4、二进制数的逻辑运算 特点:按位运算,无进借位(1)与运算 只有 A、B 变量皆为 1 时,与运算的结果就是 1(2
4、)或运算 A、B 变量中,只要有一个为 1,或运算的结果就是 1(3)非运算(4)异或运算 A、B 两个变量只要不同,异或运算的结果就是 1 二、计算机中的码制(重点)1、对于符号数,机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作X原,反码记作X反,补码记作X补。注意:对正数,三种表示法均相同。它们的差别在于对负数的表示。(1)原码 定义:符号位:0 表示正,1 表示负;数值位:真值的绝对值。例:真值:x1 =+1010100B=+84 x2 =1010100B=-84 机器数:x1原 =01010100 x2原=11010100 注意:数 0 的原码不唯一 真值 0 有两种不同的
5、表示形式,0 或-0。0原=0.000 -0原=1.000 (2)反码 定义:正数的反码与其原码相同,最高位为 0 表示正数,其余位为数值位。负数的反码符号位为 1,数值位为其原码数值位按位取反 若 X0,则 X反=X原 若 X0,则X补=X反=X原 若 X0,则X补=X反+1 注意:机器字长为 8 时,数 0 的补码唯一,同为 00000000 有微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正和微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分请注意查看第一章概述一计算机中的数制无符号数的表示方法十进制计数的表示法特点以十为底逢十进一共有十个数字符字符号各种数制之间的转换非十进制数到十进制数的转
6、换按相应进位计数制的权表达式展开再按十进制求和十进制数制转换为二进制数制十进制二进制的转换整数部分除余小数部分乘整十进制十六进制的转换整数部分除余小数部分进制与八进制之间的转换八进制二进制一位八进制数用三位二进制数表示二进制八进制从小数点开始分别向左右两边把三位二进制数码划为一组最左和最右一组不足三位用补充然后每组用一个八进制数码代替无符号数二进制的运算学习必备 欢迎下载 2、8 位二进制的表示范围:原码:-127+127 反码:-127+127 补码:-128+127(因为 8 位二进制数有 28=256 种表达方式,原码,反码都是+0+127;-0-127,而反码的+0,0 的表达方式都为
7、 00000000,为+0+127;-1-128)3、特殊数 10000000 该数在原码中定义为:-0 在反码中定义为:-127 在补码中定义为:-128 对无符号数:(10000000)=128 补码加法:A+B补=A补+B补 补码运算步骤 1)将参加运算的操作数用补码表示。2)进行加法得到两数和的补码(符号位作为数的一部分参加运算)3)判断是否溢出 若没有溢出,则可进一步求和的真值:和为正数可直接求出,和为负数,则再次“求反加 1”,得到真值。溢出的判断:溢出:带符号数运算的结果超出计算机可以表示的范围,就是溢出。两个同符号数相加有可能产生溢出;两个负数补码相加后得到正数的补码,或两个正
8、数的补码相加后到负数的补码,都是产生了溢出。计算(-70)补+(-60)补 解:(-70)补+(-60)补 =10111010+11000100=1 01111110 两个负数之和却产生了正的结果,同样是因为产生了溢出。因是超出了负的最大范围,所以是负向溢出 溢出的解决:扩大数的表示范围可以防止溢出。数的扩展不能改变数的大小,只能改变数的位数。正数扩展:高位全部加 0;负数扩展:高位全部加 1。如:-70 (10111010)补(1111111110111010)补 三、信息的编码 1、十进制数的二进制数编码 用 4 位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法:压缩 BCD 码和非压缩 BCD
9、码。(1)压缩 BCD 码的每一位用 4 位二进制表示,00001001 表示 09,一个字节表示两位十进制数。(2)非压缩 BCD 码用一个字节表示一位十进制数,高 4 位总是 0000,低 4 位的 00001001表示 09 2、字符的编码 计算机采用 7 位二进制代码对字符进行编码(1)数字 09 的编码是 01100000111001,它们的高 3 位均是 011,后 4 位正好与其对有微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正和微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分请注意查看第一章概述一计算机中的数制无符号数的表示方法十进制计数的表示法特点以十为底逢十进一共有十个数字符
10、字符号各种数制之间的转换非十进制数到十进制数的转换按相应进位计数制的权表达式展开再按十进制求和十进制数制转换为二进制数制十进制二进制的转换整数部分除余小数部分乘整十进制十六进制的转换整数部分除余小数部分进制与八进制之间的转换八进制二进制一位八进制数用三位二进制数表示二进制八进制从小数点开始分别向左右两边把三位二进制数码划为一组最左和最右一组不足三位用补充然后每组用一个八进制数码代替无符号数二进制的运算学习必备 欢迎下载 应的二进制代码(BCD 码)相符。(2)英文字母 AZ 的 ASCII 码从 1000001(41H)开始顺序递增,字母 az 的 ASCII 码从 1100001(61H)开
11、始顺序递增,这样的排列对信息检索十分有利。(4 位二进制数表示 1 位十进制数)四、微型计算机基础 微处理器 利用超大规模集成电路技术把运算器和控制器集成在一个半导体芯片上形成微处理器,也称 CPU,是计算机的核心部件。组成:运算器ALU(Arithmetic Logic Unit);控制器CU(Control Unit);寄存器组Registers 按照微型计算机数据总线的宽度,也就是按照一次操作所能传送的二进制数位数的最大值来进行划分,可分为 4 位,8 位,32 位,64 位 字长:是微型计算机能够直接处理的二进制数据的位数。字长越长,能表示数值的有效位数越多,在同样的运算速度下精度也越
12、高。主存容量:主存储器所能存储的最大信息总量为主存容量,是衡量微型计算机处理能力大小的一个重要指标 主频:决定计算机的处理速度,频率越高,处理速度越快 运算速度:计算机每秒运算的次数 第二章 微机组成原理 第一节、微机的结构 1、计算机的经典结构冯.诺依曼结构(1)计算机由运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成(运算器和控制器又称为 CPU)(2)数据和程序以二进制代码形式不加区分地存放在存储器总,存放位置由地址指定,数制为二进制。(3)控制器是根据存放在存储器中的指令序列来操作的,并由一个程序计数器控制指令的执行。3、系统总线的分类(1)数据总线(Data Bus),它决定了处理器的
13、字长。用来传送数据,数据既可从 CPU送往其他部件,也可以从其他部件送往 CPU,故为双向总线。(2)地址总线(Address Bus),它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。用来传送地址信息,使由 CPU送出的单向总线(3)控制总线(Control Bus),用来传输控制信号,包括 CPU送往其他部件的控制信号,如读信号,写信号;也包括其他部件送往 CPU的,如中断请求信号,总线请求信号。为双向总线 第二节、8086 微处理器 1、8086 与 8088 是一种单片微处理芯片,其内部数据总线的宽度是 16 位,8086 外部数据总线宽度也是 16 位,8088 的外部数据总线是 8 位,
14、为准 16 位 CPU 8086地址总线的宽度为20位,有1MB(220)寻址空间。有微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正和微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分请注意查看第一章概述一计算机中的数制无符号数的表示方法十进制计数的表示法特点以十为底逢十进一共有十个数字符字符号各种数制之间的转换非十进制数到十进制数的转换按相应进位计数制的权表达式展开再按十进制求和十进制数制转换为二进制数制十进制二进制的转换整数部分除余小数部分乘整十进制十六进制的转换整数部分除余小数部分进制与八进制之间的转换八进制二进制一位八进制数用三位二进制数表示二进制八进制从小数点开始分别向左右两边把三位二进
15、制数码划为一组最左和最右一组不足三位用补充然后每组用一个八进制数码代替无符号数二进制的运算学习必备 欢迎下载 2、8086CPU由总线接口部件 BIU 和执行部件 EU 组成。BIU 和 EU 的操作是异步的,是并行的,为 8086 取指令和执行指令的并行操作体统硬件支持。BIU 是 CPU 与存储器和 I/O 设备的接口,负责与存储器,I/O 接口进行数据传送 8086CPU 的 BIU 中的指令队列为 6 字节,可以预取 6 字节的指令代码:8088CPU 为 4 字节。BIU 要保证指令队列始终是满的,当指令队列有 2 个空字节(8088 为 1 个)时,BIU将自动取指令到指令队列。遵
16、循的是先进先出原则(按顺序存放,并按顺序取到 EU 中去)而堆栈是先进后出 3、8086 处理器的启动 4、寄存器结构(重点)8086 微处理器包含有 13 个 16 位的寄存器和 9 位标志位。4 个通用寄存器(AX,BX,CX,DX)4 个段寄存器(CS,DS,SS,ES)4 个指针和变址寄存器(SP,BP,SI,DI)指令指针(IP)1)、通用寄存器(1)8086 含 4 个 16 位数据寄存器,它们又可分为 8 个 8 位寄存器,即:AX AH,AL BXBH,BL CXCH,CL DXDH,DL 常用来存放参与运算的操作数或运算结果(2)数据寄存器特有的习惯用法 AX:Accumul
17、ator 累加器。多用于存放中间运算结果。所有 I/O 指令必须都通过 AX 与接口传送信息;BX:(Base Register)基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址;CX:(Count Register)计数寄存器用于在循环或串操作指令中存放循环次数或重复次数;DX:Data Register数据寄存器。在 32 位乘除法运算时,存放高 16 位数;在间接寻址的I/O 指令中存放 I/O 端口地址。2)、指针和变址寄存器(专用寄存器)(16 位)SP:(Stack Pointer)堆栈指针寄存器,其内容为栈顶的偏移地址;BP:(Base Pointer)基址指针寄存器,常用于在访问内存时存
18、放内存单元的偏移地址。SI:(Source Index)源变址寄存器(传送数据串时用)DI:(Destination Index)目标变址寄存器(传送数据串时用)变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。3)、段寄存器(属于 BIU)CS:(Code Segment)代码段寄存器,代码段用于存放指令代码 DS:(Data Segment)数据段寄存器(与 SI,DI 共用)ES:(Extra Segment)附加段寄存器,数据段和附加段用来存放操作数 SS:(Stack Segment)堆栈段寄存器,堆栈段用于存放返回地址,保存寄存器内容,传递参数(与 SP,BP 共用)主要功能是暂时存放数据
19、和地址,通常用来保护断点和现场。4)、指令指针(IP)16 位指令指针寄存器,其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。(与 CS 共同表示)有微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正和微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分请注意查看第一章概述一计算机中的数制无符号数的表示方法十进制计数的表示法特点以十为底逢十进一共有十个数字符字符号各种数制之间的转换非十进制数到十进制数的转换按相应进位计数制的权表达式展开再按十进制求和十进制数制转换为二进制数制十进制二进制的转换整数部分除余小数部分乘整十进制十六进制的转换整数部分除余小数部分进制与八进制之间的转换八进制二进制一位八进制数用三位二进制
20、数表示二进制八进制从小数点开始分别向左右两边把三位二进制数码划为一组最左和最右一组不足三位用补充然后每组用一个八进制数码代替无符号数二进制的运算学习必备 欢迎下载 5)、标志寄存器(1)状态标志:进位标志位(CF):运算结果的最高位有进位或有借位,则 CF=1 辅助进位标志位(AF):运算结果的低四位有进位或借位,则 AF=1(一般在 BCD 码运算中)溢出标志位(OF):运算结果有溢出,则 OF=1 零标志位(ZF):反映指令的执行是否产生一个为零的结果 符号标志位(SF):指出该指令的执行是否产生一个负的结果,当最高位为 1 时,SF=1,奇偶标志位(PF):表示指令运算结果的低 8 位“
21、1”个数是否为偶数,则 PF=1(2)控制标志位 中断允许标志位(IF):表示 CPU 是否能够响应外部可屏蔽中断请求,IF=1,允许中断 跟踪标志(TF):CPU 单步执行 方向标志(DF):若用指令 STD将 DF=1,数据串操作过程中地址自动递减 5、8086 的引脚及其功能(重点掌握以下引脚)AD15AD0:双向三态的地址总线,输入/输出信号。传送地址时,单向,三态输出;传送数据,双向,三态输入输出 INTR:可屏蔽中断请求输入信号,高电平有效。可通过设置 IF 的值来控制。NMI:非屏蔽中断输入信号。不能用软件进行屏蔽。RESET:复位输入信号,高电平有效。复位的初始状态见 MN/M
22、X:最小最大模式输入控制信号。最小工作模式,指系统中只有 8088/8086CPU一个微处理器,最小模式也称为单处理器模式(MN/MX 接电源)最大工作模式,指系统包含两个或两个以上的微处理器(MN/MX 接地)6.存储器组织 字:低位字节放在低地址中,高位字节放在高地址中 地址从上到下,从低到高 字:1123H 当一个字存入存储器时需要占用两个存储单元,字单元的地址采用它的低地址来表示 例如(0004H)=1234H,即字单元:(0004H)单元存放的是34H,(0005H)单元存放的是 12H。而(0004H)=34H 为字节单元 双字:(32 位),高位字存段地址,低位字存偏移量 规则字
23、:低位字节存放在偶数地址(高位字节放在奇数地址)(如 F0000H,FFFFEH为偶数地址)非规则字:低位字节存放在奇数地址 读写一个字节时,只需访问某个存储体(奇地址存储体或偶地址存储体),相应的 8 位数据在数据总线上有效,而另外一个字节数据被忽略,只需要一个总线周期 读写一个字时,若该字单元地址是从偶地址开始的,即其高字节在奇地址单元,低地址在偶地址单元,则只需执行一个总线读写周期便可完成对改字的读写操作 若该字地址从奇地址开始,则 CPU 需要执行连续的两个读写周期才能完成对该字的读写操作,第一次取奇地址存储体上的事数据,偶地址存储体上的 8 位数据被忽略,第二次取偶地址存储体上的数据
24、,奇地址存储体上的 8 位数据被忽略,要两个总线读写周期 为了加快运行速度,通常从偶地址开始存放字数据 有微机原理与接口技术综合练习题与答案错误修正和微机原理与接口技术综合练习题与答案中不作要求的部分请注意查看第一章概述一计算机中的数制无符号数的表示方法十进制计数的表示法特点以十为底逢十进一共有十个数字符字符号各种数制之间的转换非十进制数到十进制数的转换按相应进位计数制的权表达式展开再按十进制求和十进制数制转换为二进制数制十进制二进制的转换整数部分除余小数部分乘整十进制十六进制的转换整数部分除余小数部分进制与八进制之间的转换八进制二进制一位八进制数用三位二进制数表示二进制八进制从小数点开始分别
25、向左右两边把三位二进制数码划为一组最左和最右一组不足三位用补充然后每组用一个八进制数码代替无符号数二进制的运算学习必备 欢迎下载 存储器操作涉及的类型 正常使用段基址 可使用段基址 偏移地址 取指令 CS 无 IP 堆栈操作 SS 无 SP 变量 DS CS,ES,SS 有效地址 源数据用 DS CS,ES,SS SI 目的数据用 ES 无 DI 作为基址寄存器使用 SS CS,DS,ES 有效地址 第三章 8086 指令系统 说明:8086 指令系统这章为重点章节,对下面列出的指令都要求掌握。8086 寻址方式 一、数据寻址方式(重点)8086 指令格式:操作码 目的操作数 源操作数 无操作
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