微机原理复习总结.docx

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微机原理复习总结

微机原理复习总结

第二章

★正数的反码与原码相同；

★负数的反码，是原码的符号位不变，其它各位求反。

x0≤x≤2n-1–1

[x]反=

　2n–1-|x|-（2n-1–1）≤x≤0

3.补码

x0≤x<2n-1–1

[x]补=

2n+x-2n-1≤x<0

★正数的补码与原码相同

★负数的补码是：

原码的符号位不变，其余各位求反加1。

补码简单求法

（1）符号位不变，数值部分从低位开始向高位逐位行进，在遇到第一个1以前，包括第一个1按原码照写；第一个1以后，逐位取反。

例：

[x]原=10011010

↓↓↓↓↓↓↓↓

[x]补=11100110

↑↑↑

不变求反不变

[-128]补=[-127-1]补=[-127]补+[-1]补=10000000

3.补码运算溢出判别

运算结果，超出了计算机所能表示的数的范围称为溢出。

例：

73+72=145>127

[x]补＝０１００１００１（+73）

+[y]补＝０１００１０００（+72）

10010001

补码运算发生溢出情况：

1.同号数相加，可能溢出；

2.异号数相减，可能溢出。

2.1.1计算机硬件基本结构

由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本部分组成。

微型计算机的分类

按用途分：

•通用微型计算机

•嵌入式计算机

按微型计算机的组成和规模分：

•多板机

•单板机

•单片机

•微机的系统总线按功能分成三组：

•数据总线DB：

地址总线AB：

控制总线CB：

8086是Intel系列的16位微处理器，有16根数据线和20根地址线。

因为可用20位地址，所以可寻址的地址空间达220即1M字节单元。

总线接口部件（BIU）：

段寄存器、指令指针寄存器（IP）、地址加法器、内部暂存器、指令队列及I/O控制逻辑等部分组成。

执行部件EU：

负责指令的执行，包括通用寄存器、专用寄存器、标志寄存器及ALU等部分组成。

CS：

16位代码段寄存器DS：

16位数据段寄存器SS：

16位堆栈段寄存器

ES：

16位附加段寄存器

AX：

累加器BX：

基址（Base）寄存器CX：

计数（Count）寄存器

DX：

数据（Data）寄存器

SP：

堆栈指针寄存器BP：

基址指针寄存器

SI：

源变址寄存器DI：

目的变址寄存器

Flag：

状态标志寄存器IP：

指令指针寄存器

假设CS＝8211H，IP＝1234H，则该指令单元的20位物理地址为：

PA=8311H×10H+1234H=83110H+1234H=84344H

物理地址＝段基址×10H＋偏移地址

CS×16+IP

SS×16+SP（BP）

DS（ES）×16+SI（DI）

1.指令

指令是计算机能够识别和执行的指挥计算机进行操作的命令。

计算机是通过执行指令序列来解决问题的。

指令系统是指微处理器能执行的各种指令的集合。

不同的微处理器有不同的指令系统。

计算机指令码由操作码字段和操作数字段两部分组成。

操作码字段指出所要执行的操作，而操作数字段指出指令操作过程中需要的操作数。

2.操作数

操作数是指令的操作对象。

8086/8088指令系统中的操作数分为两类：

数据操作数、转移地址操作数。

（1）数据操作数

按存储位置，数据操作数分为：

立即数、寄存器操作数、内存操作数、I/O操作数。

1）立即数：

指令中直接给出操作数本身。

2）寄存器操作数：

即操作对象是寄存器中的内容。

例上述指令中AL为寄存器操作数。

3）内存操作数：

也称为存储器操作数，操作对象是内存中的数。

4）I/O操作数：

指令中要操作的数据来自或送到I/O端口。

（2）转移地址操作数

这类操作数出现在程序跳转或程序调用指令中，指出程序要转移的目的地址。

它也可以分为：

立即数、寄存器操作数、存储器操作数，即要转移的目标地址包含在指令中或存放在寄存器、内存储器中

1立即寻址

MOVAX，1234H；AX←1234H

2寄存器寻址

MOVDX，AX；DX←AX

注意：

（1）当指令中的源操作数和目标操作数均为寄存器时，必须采用同样长度的寄存器；

（2）两个操作数不能同时为段寄存器；

（3）目标操作数不能是代码段寄存器（CS）。

除以上两种寻址方式外，下面5种寻址方式的操作数均在存储器中，统称为内存寻址方式。

当采用内存操作数时，必须注意双操作数指令中的两个操作数不能同时为内存操作数。

3直接寻址

（1）MOVAX，[2000H]；AX←（DS:

2000H）

（2）MOV[1200],BL；（DS:

1200H）←BL

（3）MOVES:

[0100],AL；（ES:

0100H）←AL

说明：

DS:

2000表示内存单元地址；

（DS:

2000）表示地址是DS:

2000的内存单元内容。

4寄存器间接寻址

8086/8088中可用于间接寻址的寄存器有基址寄存器BX、BP和变址寄存器SI、DI。

为区别于寄存器寻址，寄存器名要用“[]”括起。

例：

MOVAX，[SI]；AX←（DS:

SI+1，DS:

SI）

有效地址EA计算方法如下：

物理地址PA计算方法如下：

物理地址=DS×10H+SI或DI或BX

或

物理地址=SS×10H+BP

注意：

不同的寄存器所隐含对应的段不同。

采用SI、DI、BX寄存器，数据存于数据段中；采用BP寄存器，数据存于堆栈段中。

5寄存器相对寻址

操作数的有效地址：

EA1=SI/DI/BX+8位disp/16位disp（disp代表偏移量）

或EA2=BP+8位disp/16位disp

操作数的物理地址：

PA1=DS×10H+EA1

或PA2=SS×10H+EA2

（1）偏移量是有符号数，8位偏移量的取值范围为：

00～FFH（即+127～-128）；16位偏移量的取值范围为：

0000～FFFFH（即+32765～-32768）。

（2）IBMPC汇编允许用三种形式表示相对寻址，它们的效果是一样的，如：

MOVAX，[BX]+6；标准格式

MOVAX，6[BX]；先写偏移值

MOVAX，[BX+6]；偏移值写在括号内

6基址变址寻址

操作数的有效地址为：

EA1=BX+SI/DI

或EA2=BP+SI/DI

当基址寄存器选用BX时，数据隐含存于数据段中；当基址寄存器选用BP时，数据隐含存于堆栈段中，即操作数的物理地址为：

PA1=DS×10H+EA1

或PA2=SS×10H+EA2

7相对基址变址寻址

操作数的有效地址为：

EA1=BX+SI/DI+8位/16位disp

或EA2=BP+SI/DI+8位/16位disp

当基址寄存器选用BX时，数据隐含存于数据段中；当基址寄存器选用BP时，数据隐含存于堆栈段中，即操作数的物理地址为：

PA1=DS×10H+EA1

或PA2=SS×10H+EA2

8086/8088指令系统按其功能可分6类：

1.数据传送指令

2.算术运算指令

3.逻辑指令

4.串操作指令

5.控制转移指令

6.处理机控制指令

①MOV指令传送数据的位数由寄存器或立即数决定，dst和src数据位数必须相同｡下面的一些用法是错误的：

MOVES，AL；

MOVCL，4321H｡

②MOV指令中的dst和src两操作数中必有一个是寄存器，不允许用MOV实现两存储单元间的传送｡若需要时，可借助一个通用寄存器为桥梁，即：

MOVAL，[SI]；通过AL实现（SI）和（DI）所指的两存储单元间的数据传送

MOV[DI]，AL｡

③不能用CS和IP作目的操作数；

④不允许在段寄存器之间直接传送数据；

⑤不允许用立即数作目的操作数；

⑥不能向段寄存器送立即数，要对段寄存器初始化赋值，必须通过CPU的通用寄存器｡

例如：

MOVAX，DATA；将数据段地址DATA通过AX装入DS中

MOVDS，AX｡

例：

以下指令均为合法的传送指令，括号中为目标操作数与源操作数的寻址方式。

1）MOVAL，5；（寄存器，立即数）

2）MOVAX，BX；（寄存器，寄存器）

3）MOVDS，AX；（段寄存器，寄存器）

4）MOVAX，DS；（寄存器，段寄存器）

5）MOVES:

VAR，12；（存储器，立即数）

6）MOVWORDPTR[BX]，12；（存储器，立即数）

其中：

VAR为符号地址；WORDPTR指明存储器的属性是字属性。

）进栈指令PUSH

格式：

PUSHsrc

src可以是：

r16、seg、m16

功能：

堆栈指针减2，并将寄存器、段寄存器或存储器中的一个字数据压入堆栈。

即：

①SP←SP-2

②（SP+1，SP）←（src）

执行过程可描述为：

先减后压

）出栈指令POP

格式：

POPdest

dest可以是：

r16（除CS外）、seg、m16

功能：

将栈顶元素弹出送至某一寄存器、段寄存器（除CS外）或存储器，堆栈指针加2。

即：

①（dest）←（SP+1，SP）

②SP←SP+2

执行过程可描述为：

先弹后加

由于XCHG指令不允许同时对两个存储单元进行操作，因而必须借助于一个通用寄存器。

①先把一个存储单元中的数据传送到通用寄存器；②再将通用寄存器中的内容与另一个存储单元内容进行交换；③把通用寄存器中的内容回传给第一个存储单元。

换码指令XLAT

格式：

XLAT

源操作数、目标操作数均隐含。

功能：

把数据段中偏移地址为BX+AL的内存单元的内容传送到AL中，即：

AL←（BX+AL）。

1）对外设端口操作时，当端口地址在0～255范围内，寻址方式可选用直接寻址，也可选用间接寻址；当端口地址大于255时，只能选用间接寻址，并且地址寄存器只能用DX。

（2）数据寄存器只能用AL（字节操作）或AX（字操作）。

当使用AX时，对IN指令来说：

是将port或DX所指向的端口数据读入AL，将port+1或DX+1所指向的端口数据读入AH；对OUT指令来说：

是将AL寄存器内容送port或DX所指向的端口，将AH寄存器内容送port+1或DX+1所指向的端口。

数据传送指令除SAHF、POPF指令对标志位有影响外，其余指令对标志位无影响。

串操作指令共有5条，串传送指令MOVS、串装入指令LODS、串送存指令STOS、串比较指令CMPS、串扫描指令SCAS。

控制转移指令包括：

转移指令、循环控制指令、过程调用指令和中断指令等4类。

（1）中断调用指令INTn

格式：

INTn

功能：

产生一个类型为n的软中断

操作：

①标志寄存器入栈；

②断点地址入栈，先CS入栈，后IP入栈；

③从中断向量表中获取中断服务程序入口地址，即：

IP←（0000:

4n+1，0000:

4n）

CS←（0000:

4n+3，0000:

4n+2）

（2）溢出中断指令INTO

格式：

INTO

功能：

检测OF标志位，当OF=1时，产生中断类型为4的中断；当OF=0时，不起作用。

操作：

①标志寄存器入栈；

②断点地址入栈，先CS入栈，后IP入栈；

③从中断向量表中获取中断服务程序入口地址，即：

IP←（0000:

0011H，0000:

0010H）

CS←（0000:

0013H，0000:

0012H）

）中断返回指令IRET

格式：

IRET

功能：

从中断服务程序返回断点处，继续执行原程序。

IRET指令是中断服务程序执行的最后一条指令。

操作：

①断点出栈，先IP出栈，后CS出栈；

②标志寄存器出栈；

第五章

⑴AD15～AD0（双向，三态）

为低16位地址/数据的复用引脚线。

⑵A19/S6～A16/S3（输出、三态）

⑶/S7（输出，三态）为高8位数据总线允许／状态复用引脚。

⑷（输出，三态）

读信号，当其有效时（低电平）表示正在对存储器或I/O端口进行读操作，若M/为低电平，表示读取I/O端口的数据；若M/为高电平，表示读取存储器的数据。

⑸READY（输入）

为准备就绪信号。

⑹（输入）为测试信号，低电平有效。

⑺INTR（输入）

可屏蔽中断请求信号，高电平有效。

⑼RESET（输入）

复位信号，高电平有效。

⑽CLK（输入）

时钟信号，它为CPU和总线控制电路提供基准时钟。

⑾电源和地

VCC为电源引线，单一的＋5V电源。

引脚1和20为两条GND线，要求均要接地。

⑿MN/（输入）

为最小／最大模式信号。

第六章

1．RAM

特点：

RAM的读写次数无限。

如果断开RAM的电源，其内容将全部丢失。

RAM的分类：

静态RAM（SRAM，StaticRAM）

动态RAM（DRAM，DynamicRAM）

2.ROM

掩膜ROM：

掩膜ROM简称ROM，是由芯片制造的最后一道掩模工艺来控制写入信息。

PROM（ProgrammableROM）：

可由用户一次性写入的ROM，如型熔丝PROM。

EPROM（ErasableProgrammableROM）：

可擦除的可编程只读存储器。

如紫外线擦除型的可编程只读存储器。

E2PROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）：

也称为EEPROM，是可以电擦除的可编程只读存储器。

闪速存储器（FlashMemory）：

闪速存储器是新型非易失性存储器，在系统电可重写。

【例6.3】某8086系统（最大组态）的存储器系统如图所示：

RAM0和RAM1组成的存储器的地址范围为80000H～8FFFFH，RAM0是偶存储体，RAM1是奇存储体。

ROM0和ROM1组成的存储器的地址范围为F0000H～FFFFFH，ROM0是偶存储体，ROM1是奇存储体。

第七章

1：

（1）输入输出口的传送方式：

I/O端口与内存统一编址

I/O端口独立编址

（2）CPU与外设之间的传送方式

特点：

以CPU为中心，由输入／输出程序实现数据传输。

两种方式：

无条件传输

条件传输（查询方式）

无条件传输方式：

一般用于能够确信外设已经准备就绪的场合。

如读取开关的状态，LED的显示等。

条件传输方式:

CPU不断读取并测试外设的状态，如果外设处于“准备好”状态（输入设备）或“空闲”状态（输出设备），则输入或输出数据。

对于条件传输来说，一个条件传输数据的过程一般由三个环节组成：

（1）CPU从接口中读取状态字；

（2）CPU检测状态字的相应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则转⑴；

（3）如状态位表明外设已处于“就绪”状态，则传输数据。

2:

直接存储器存取（DMA）

DMA方式是指不经过CPU的干预，直接在外设和内存之间进行数据传输的方式。

1次DMA传输需要执行1个DMA周期（相当于1个总线读或写周期）。

实现DMA方式，需要专门的接口器件来控制外设接口和内存之间的数据传输，它被称为DMA控制器（DMAC）。

采用DMA方式进行数据传输时，使用系统的数据总线、地址总线和控制总线。

3:

DMA操作的基本方法有三种：

（1）CPU停机方式。

指在DMA传送时，CPU停止工作，不再使用总线。

该方式比较容易实现，但由于CPU停机，可能影响到某些实时性很强的操作，如中断响应等。

（2）周期挪用方式。

利用窃取CPU不进行总线操作的周期，来进行DMA传送。

这一方式不影响CPU的操作，但需要复杂的时序电路，而且数据传送过程是不连续的和不规则的。

（3）周期扩展方式。

该方式需要专门时钟电路的支持，当传送发生时，该时钟电路向CPU发送展宽的时钟信号，CPU在加宽时钟周期内操作不往下进行；另一方面，仍向DMAC发送正常的时钟信号，DMAC利用这段时间进DMA传送。

第八章

1：

中断源可分为两大类：

外部中断（硬件中断）

内部中断（软件中断）

常见的中断源有：

⑴外部设备的请求，如CRT终端、键盘、打印机等；

⑵由硬件故障引起的，如电源掉电，硬件损坏等；

⑶实时时钟，如定时器芯片等；

⑷由软件引起的，如程序错、运算错、为调试程序而设置的断点等。

2：

中断系统的功能：

⑴能实现中断响应、中断服务及中断返回。

⑵能实现中断优先权排队

⑶能实现中断嵌套:

3：

中断处理过程

（1）．中断请求

（2）．中断判优

（30．中断响应

通常中断响应的操作过程应包括（由硬件实现）：

•保留断点地址

•关闭中断允许（关中断）

•转入中断服务程序

（4）．中断处理（由中断服务程序完成）

开中断*（弱允许中断嵌套）

保护现场

完成中断服务

恢复现场

（5）.中断返回

6：

可屏蔽中断INTR

受CPU中断允许标志位IF的控制，即IF=1时，CPU才能响应INTR引脚上的中断请求。

当可屏蔽中断被响应，CPU需执行7个总线周期，才转入中断服务程序。

即：

（1）在第一个总线周期内通知外部中断系统CPU已响应；

（2）在第二个总线周期，从中断源读取中断类型号；

（3）执行一个总线写周期，将标志寄存器内容压栈，同时使IF为0，TF为0；

（4）执行一个总线写周期，把CS内容压栈；

（5）执行一个总线写周期，把当前IP内容压栈；；

（6）执行一个总线读周期，从中断向量表中读取中断服务程序的偏移地址并送IP；

（7）执行一个总线读周期，从中断向量表中读取中断服务程序的段地址并送CS。

7：

非屏蔽中断NMI信号连到CPU的NMI引脚，它不受CPU中断允许标志位IF的控制

8：

内部中断（软件中断）

除法错中断：

执行除法指令时，若除数为0或商超过寄存器所能表达的范围，则CPU立即产生一个中断类型号为0的中断。

溢出中断：

如果上一条指令使溢出标志位OF为1，则执行INTO指令产生中断，溢出中断的中断类型号为4。

INTn指令中断：

在执行中断指令INTn时产生的一个中断类型号为n的内部中断。

单步中断：

当单步标志（陷阱标志）TF置“1”时，80x86处于单步工作方式。

在单步工作时，每执行完一条指令，CPU自动产生中断类型号为1的中断。

断点中断：

断点中断是80x86提供的一种调试程序的手段。

用于设置程序中的断点，中断类型号为3。

9：

中断优先级（由高到低）：

除法错、溢出、INTn指令、断点中断

非屏蔽中断

可屏蔽中断INTR

单步中断

10：

中断向量：

把各个中断服务子程序的入口都称为一个中断向量；

中断向量表：

将这些中断向量按一定的规律排列成一个表，就是所谓的中断向量表，当中断源发出中断请求时，即可查找该表，找出其中断向量，就可转入相应的中断服务子程序。

向量表地址：

中断向量在中断向量表中的位置。

8086中断系统中的中断向量表是位于0段的0～3FFFH的存贮区内，每个中断向量占四个单元，其中前两个单元存放中断处理子程序的入口地址的偏移量（IP），低位在前，高位在后；后两个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址（CS），也是低位在前，高位在后，整个中断向量的排列是按中断类型号进行的。

CPU响应中断后，将中断类型号×4，在中断向量表中“查表”得到中断服务程序入口地址，分别送CS和IP，从而转入中断服务程序。

例给定（SP）=0100H，（SS）=0300H，（FLAGS）=0240H，存储单元的内容为（00020H）=0040H，（00022H）=0100H，在段地址为0900H及偏移地址为00A0H的单元中有一条双字节中断指令INT8，试问执行INT8指令后，SP，SS，IP，CS的内容是什么？

栈顶的三个字是什么？

11：

设置中断向量的方法：

将中断服务程序的入口地址直接写入中断向量表中的相应单元：

MOVAX,0000H

MOVDS,AX

MOVSI,中断类型号*4

MOVAX,中断服务程序偏移地址

MOV[SI],AX

MOVAX,中断服务程序段地址

MOV[SI+2],AX

二是利用DOS功能调用完成中断向量的设置：

中断向量设置（DOS功能调用INT21H）

功能号：

AH=25H

入口参数：

AL=中断类型号，

DS:

DX=中断向量（段地址:

偏移地址）

获取中断向量（DOS功能调用INT21H）

功能号：

AH=35H

入口参数：

AL=中断类型号

出口参数：

ES:

BX=中断向量（段地址:

偏移地址）

12：

8259A的功能

⑴具有8级优先权控制，通过级联可扩展至64级。

⑵每一级均可通过编程实现屏蔽或开放。

⑶能向CPU提供相应的中断类型号。

⑷可通过编程选择不同的工作方式。

13：

重要的寄存器

中断请求寄存器（IRR）:

用于寄存外部设备提出的中断请求，当IR0～IR7中任何一个变为高电平，IRR中的相应位置“1”。

中断服务寄存器（ISR）：

用于寄存所有正在被服务的中断请求，8259A在接收到第一个信号后，使当前被响应的中断请求所对应的ISR置“1”，而相应的IRR复位。

在中断嵌套时，ISR中有多个位为“1”。

中断屏蔽寄存器（IMR）：

用于寄存要屏蔽的中断。

某位为“1”，表示屏蔽相应中断请求，为“0”，表示开放相应中断请求。

14：

需要说明的引脚：

A0：

地址线，输入，在使用中8259A占用相邻两个端口地址，A0与配合，A0=1选中奇地址端口，A0=0选中偶地址端口。

在80X86的PC系列机中，主片8259A的端口地址为20H和21H。

CAS2～CAS0：

级联信号线，对主片8259A，它为输出；对从片8259A，它为输入。

主、从片8259A的CAS2～CAS0对应相连，主片8259A在第一个响应周期内通过CAS2～CAS0送出识别码，而和此识别码相符的从片8259A在接收到第二个信号后，将中断类型码发送到数据总线上。

INT：

中断请求信号，输出。

与CPU的INTR引脚连接。

：

中断响应信号，输入。

与CPU的引脚连接。

15：

8259A的工作方式

中断嵌套方式

（1）全嵌套方式。

全嵌套方式是8259A最常用的一种工作方式，中断优先级别固定，IR0最高，IR7最低。

当IRi中断请求响应时，相应的ISRi位置1，在中断服务过程中禁止同级和优先级低于本级的中断请求。

（2）特殊全嵌套方式。

特殊全嵌套方式与全嵌套方式基本相同，只是在特殊全嵌套方式下，可响应同级的中断请求。

特殊全嵌套方式一般用于8259A的级联情况。

循环优先方式

（1）优先级自动循环方式。

初始时，优先次序为IR0→IR7，IR0最高