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复习考试大纲
《微型机系统与接口》复习考试大纲
《微型机系统与接口》复习考试大纲1
一、课程内容与考核目标1
第1章微型计算机概论1
第2章80X86微处理器2
第3章指令系统及汇编语言程序设计3
第4章 存储器及其接口7
第5章 输入输出与中断9
(六)微机接口技术与应用10
(七)输人与输出、DMA技术
(1)10
(七)﹡中断技术
(2)11
第13章总线11
二、实践环节12
三、有关说明与实施要求12
附录题型举例13
一、课程内容与考核目标
第1章微型计算机概论
(一)课程内容
1、微处理器和微型计算机
2、微型计算机系统的总线结构
(二)学习目的与要求
本章主要介绍有关微型计算机系统的基本概念,经及微型计算机系统的组成及结构特点。
通过学习要求了解微型计算机系统各组成部件的功能及相互关系,理解相互关系,理解微型计算机系统的总线结构的特点。
(三)考核知识点与考核要求
1、微处理器和微型计算机,要求达到“识记”层次。
1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统的定义。
1.2微处理器的发展特点
1.3单片机和单板机的组成和特点。
1.4个人计算机的组成和特点
2、微型计算机系统的总线结构
2.1微处理器结构,要求达到“识记”层次。
2.2微型计算机的基本结构,要求达到“领会”层次。
2.3用三类总线构成的微机系统,要求达到“识记”层次。
第2章80X86微处理器
(一)课程内容
1、8086微处理器的结构
2、8086微处理器的引脚功能
3、8086微处理器的总线时序
4、从8086到PentiumⅢ
(二)学习目的与要求
微处理器是微型计算机的控制核心,本章主要讲述典型的微处理器8086的内部结构、引脚信号和总线时序,重点是要掌握8086的引脚信号和总时序,告别是一些控制信号的功能应深刻理解和熟练掌握。
8086执行指令涉及三种周期——指令周期、总线周期和时钟周期。
首先要掌握这三种周期的区别和相互之间的关系;其次要掌握几种基本总线周期的时序关系,结合8086的引脚信号的功能理解和掌握三总线信号在这些典型的总线周期中出现的时间关系,从而为8086微处理器同内存储器及I/O设备的接口做好准备。
同时,在理解和掌握8086的结构和特性的基础上,进一步了解80386~PentiumⅢ微处理器的结构和特点,对当前在PC机中所采用的微处理器芯片的发展情况有所了解。
本章的难点是总线时序。
至于微处理器的指令系统在本课程中仅作为CPU的一个特性进行概括性的介绍,指令系统同硬件电路的工作密切相关,是接口技术不可分割的组成部分。
(三)考核知识点与考核要求
1、8086微处理器的结构。
1.18086微处理器的结构特点,要求达到“识记”层次。
1.28086微处理器的寄存器结构,要求达到“领会”层次。
1.38086系统中的存储器分段与物理地址的形成,要求达到“领会”层次。
2、8086微处理器的引脚功能,要求达到“综合应用”层次。
2.18086总线分时共用的特点。
2.28086常用控制信号的功能,这些控制信号的应用。
2.38086两种工作方式——最小方式与最大方式的区别。
3、8086微处理器的总线时序,要求达到“领会”层次。
3.1三种周期——指令周期、总线周期和时钟周期的区别及联系。
3.28086几种主要的总线周期时序图,有关信号弹的时序关系。
4、8086微处理器指令系统简介,要求达到“简单应用”层次。
4.1各类常用指令的功能。
4.2读懂用汇编语言编写的控制程序。
4.3用常用指令编写简单的控制程序。
5、从8086到PentiumⅢ要求达到“识记”层次。
5.180286、80386、80486的结构特点以及这三种微处理器的关系。
5.2Pentium系列(从Pentium到PentiumⅢ)各类微处理器的结构特点,以及相互之间的联系。
第3章指令系统及汇编语言程序设计
(一)课程内容
1.指令系统
2.编程方法
(二)学习目的要求
掌握80X86指令系统,理解每条指令的含义;读董汇编语言编写的程序;运用80X86指令系统编写简单的接口程序、初始化可编程芯片、数值转换、查表程序,理解程序的3种基本结构。
(三)考核知识点与考核要求
1.寻址方式
1)什么是寻址方式:
2)关于操作数的寻址方式,7种:
a.立即数;b.REG;c.*直接;d.*REG间接;e.*寄存器相对;f.*基+变;g.*相对基+变:
操作数的地址为(BX)/(BP)+(SI)/(DI)+位移量(带*的为存储器操作数);h.*特例——串操作
3)说明转移地址的寻址方式,4种:
a段内相对;b.段内间接;c.段间直接;e.段间间接。
2.指令系统
1)指令的构成:
操作码、操作数(0个、1个或2个,隐含)
2)数据传送、串操作:
可实现R←→R/M/Stack、Acc←→I/O、F←→Stack、Num→M/R之间的传送。
M←→M只能用MOVS串指令实现。
(p45图)包括:
MOV、PUSH/POP、IN/OUT、LEA、LDS/LES和LODS/STOS、MOVS。
3)串操作指令的特点:
*DS:
SI寻址源,可以段超越;ES:
DI寻址目的,不允许段超越。
*自动修改DI/SI的内容,增减(±)决定于DF,增减量(1/2)由操作数的类型决定。
若有串重复前缀,则也自动将CX减量。
*可加重复前缀REP,重复次数由CX决定。
若加重复前缀REPZ/REPNZ,则重复次数由CX和ZF共同决定。
(在LODS指令前加串重复前缀无意义)
*段寄存器只能通过MOV、PUSH、POP进行操作,但修改CS是不合法的。
*没有将立即数送入段寄存器的指令,给段寄存器赋值只能通过通用寄存器间接传送。
*PUSH/POP可实现R/M/F←→S。
每次传送2个字节。
低字节在(SP-1),高字节在(SP-2)。
同时使堆栈指针自动修改。
*LEA/LDS/LES将操作数EA装入寄存器/寄存器组。
*IN/OUT实现Acc<->I/O,I/O端口的地址在指令中(0-255)或在DX中(0-65535)。
*凡具有两个操作数的指令——操作数类型应相同
4)算术运算、逻辑运算和移位
*所有这类运算的操作数都不允许是段寄存器。
*算术/逻辑运算指令:
一般要影响全部6个状态标志。
例外:
INC/DEC不影响CF。
*ADD/ADC/SUB/SBB——8/16位操作,不带进位/带进位。
*INC/DEC——REG/MM(8/16位)加/减1。
操作数不允许是立即数。
*CMP是特殊形式的减法指令。
除不存储结果外,其他同SUB。
用于比较两个操作数之间的大小关系。
*MUL/IMUL——8/16位操作,结果16/32位。
8位乘:
操作数*AL(隐含),结果在AX中
16位乘:
操作数*AX(隐含),结果在DX:
AX中
*DIV/IDIV——16/32位操作,结果8/16位。
8位除:
AX(隐含)/操作数→AL…AH
16位除:
DX:
AX(隐含)/操作数→AX…DX
*AAA/AAS对不压缩的BCD码进行加/减法调整。
*DAA/DAS对压缩的BCD码进行加/减法调整。
*AAM对不压缩的BCD码进行乘法调整
*AAD对不压缩的BCD码进行除法调整
*AND/OR/XOR/NOT——8/16位。
*TEST是特殊形式的AND指令。
*移位和循环移位指令共有8种:
移位位数:
放在CL中,如:
MOVCL,4;SHLAX,CL,若只移1位则允许以立即数形式放在指令中,如SHLAX,1
*串扫描SCAS:
AL/AX~ES:
DI寻址的存储单元
*串比较CMPS:
DS:
SI寻址的存储单元~ES:
DI寻址的存储单元
5)控制转移、处理器控制
*无条件转移指令有3种:
短、近、远。
短转移(SHORT):
转移范围-128~+127,段内转移;近转移(NEAR):
转移范围-32768~+32767,段内转移;远转移(FAR):
转移到系统存储器的任何位置,段间转移(跨段);直接转移有3种:
段内短/近转移,段间转移。
目的地址放在指令中,分别以运算符SHORT、NEARPTR、FARPTR予以标识。
*间接转移有2种寻址方式:
目的地址放在寄存器中(近转移);目的地址放在存储器中(近转移为字,远转移为双字)。
*条件转移全部是直接短转移。
常用的有JC/JNC、JZ/JNZ,JL/JNL,JG/JNG等。
LOOP<标号>指令相当于DECCX/JNZ<标号>两条指令的组合。
它使CX减1,当CX不是零时转移到标号处。
循环的其他形式:
LOOPZ/LOOPNZ,由CX、ZF共同决定是否转移。
6)CALL/RET实现过程调用和过程返回。
CALL执行时,它把返回地址(即紧接在CALL后面那条指令的地址——IP,CS的内容)压入堆栈,然后转移到过程。
段内调用:
IP进栈;段间调用:
IP、CS都进栈。
RET指令把返回地址从堆栈弹出到IP(从近过程返回)或IP、CS(从远过程返回)。
7)中断分为硬件中断和软件中断。
软件中断主要是由INT指令产生的。
用于处理中断的过程叫做中断处理程序,它是通过中断向量间接调用的。
中断处理程序结束后,必须用IRET指令返回被中断的程序。
*中断向量是中断服务程序的入口地址,4字节(包括偏移和段地址)。
*中断向量表(0-3FF,4字节/每表项,256个,共1024字节):
中断向量的偏移地址=向量号×4(段地址=0);CPU响应中断后,将PSW、IP和CS压入堆栈,清除T和I标志位,然后根据中断类型号从中断向量表取出中断向量送到CS、IP,从而转到相应的中断处理程序执行;中断处理结束,用IRET指令从堆栈中恢复返回地址(IP,CS)和标志寄存器PSW;中断允许标志位(IF)控制CPU的INTR(可屏蔽中断请求)引脚。
STI允许CPU响应可屏蔽中断请求,CLI则禁止。
IF标志位不影响软中断(INT指令)。
*CLC/STC/CMC用于清除/置位/取反CF标志。
*CLD/STD指令清除/置位DF标志。
它控制串操作的方向。
DF=0地址增量,DF=1地址减量。
3.汇编语言程序设计方法:
1)顺序程序设计
要注意语法、汇编语言框架、算法逻辑等方面符合要求。
2)分支、循环程序设计
a.转移条件(CF、ZF、OF、SF、PF)、指令用法(根据标志位)
b.相关指令:
Jx;x=C/NC(B/NB)、Z/NZ、G/NG、L/NL、GE/NGE、LE/NLE、A/NA、O/NO、P/PO、S/NS
JCXZ
LOOP
REP/REPZ/REPNZ
3)子程序设计(重点是参数传递方法和堆栈概念)
*子程序结构(框架):
PROC…ENDP
*参数传递方法:
寄存器、内存变量(值、指针)、堆栈
*相关指令:
CALL、RET
*保护/恢复寄存器:
入口处和退出前,PUSH/POP
4.汇编语言与汇编程序
*语句格式:
[标号:
]操作码操作数;注释
*各种名字的定义规则(包括段名、标号、变量名、常量名、过程名):
以包括A-Z、0-9和“?
.@_$”5个特殊字符;不能以数字开头;不能与保留字(指令助记符/伪指令/寄存器名等)重名,使用标号时特别要注意;不能重复定义;不能超过31个字符
1)汇编语言程序的结构(框架)
数据段名SEGMENT
<数据定义伪操作>
数据段名ENDS
代码段名SEGMENT
ASSUMECS:
代码段名,DS:
数据段名
<主程序>
<子程序>
代码段名ENDS
END<程序开始地址(标号)>
主程序的三种结构:
开始标号:
<指令1>
(1)
<指令2>
...
MOVAH,4CH
INT21H
过程名PROCFAR
<指令1>
(2)
<指令2>
...
MOVAH,4CH
INT21H
过程名ENDP
过程名PROCFAR
PUSHDS
MOVAX,0
(3)
PUSHAX
...
<指令1>
<指令2>
...
RET
过程名ENDP
2)操作数构成:
REG、存储器单元、数据项
3)数据项:
常量、标号、变量以及三者的组合(表达式)
*常量:
数字常量2#、16#、10#,字符常量‘XXX’
*标号:
某条指令的符号地址,定义时要加冒号(:
),引用时不要冒号
*变量:
内存中的数据区
*定义格式:
[变量名]DB(DW,DD)[表达式]
*表达式:
算术、逻辑、关系
*算术:
+、-、×、/
*逻辑:
AND、OR、NOT、XOR
*关系:
EQ、NE、LT、GT、LE、GE(结果是逻辑值,真-全1,假-全0)
*类型操作符:
(BYTE、WORD、DWORD、NEAR、FAR)PTR
*取段、偏移地址操作符:
SEG、OFFSET(变量和标号)
5.指示性语句
*变量定义:
DB、DW、DD、DUP
*符号赋值:
EQU、=
*段定义:
SEGMENT/ENDS、ASSUME
*定位类型:
BYTE、WORD、PARA、PAGE
*组合类型:
PUBLIC、AT、STACK
*类别名:
‘CLASS’(段组名)
*伪指令SEGMENT指定一个段的开始,ENDS指定一个段的结束。
SEGMENT/ENDS必须成对使用。
*伪指令ASSUME通知汇编程序CS、DS、ES、SS与逻辑段之间的关系——用于语法检查。
6.DOS功能调用(INT21H,AH=功能号,参数传递:
寄存器)
1)输入一个字符:
01H,AL=字符
2)输入字符串:
0AH,DX=缓冲区地址(格式:
)
例:
BUFSIZEDBn;n=<缓冲区大小>
ACTSIZEDB?
;实际键入字符数将访在此单元
BUFFERDBnDUP(?
);预留n个字节
3)显示一个字符:
02H,DL=字符
4)显示一个字串:
09H,DX=字串首址(字串以’$’结束)
5)返回DOS系统:
4CH
7.汇编语言程序编制步骤
1)编辑EDIT(生成.ASM)
2)汇编MASM(输入.ASM,输出.OBJ)
3)链接LINK(输入.OBJ,输出.EXE)
4)调试DEBUG
8.宏指令:
定义和使用
*定义:
宏定义名MACRO[形参表]
<宏定义体>
ENDM
*引用:
宏定义名[实参表]
对于学过8086汇编语言的同学,7/8/9为重点
7.80386的寻址方式和指令系统:
(1)80386的寻址方式;
(2)80386的指令系统;(3)80386编程格式及注意的问题
8.80486新增加的指令
9.Pentium新增加的指令
第4章 存储器及其接口
(一)课程内容
1、半导体存储器的基本知识
2、典型的半导体存储器芯片
3、存储器接口的基本技术
4、16位微机系统中的内存储器接口
(二)学习目的与要求
本章讨论内存储器及其接口,在介绍三类典型的半导体存储器芯片的工作特性的基础上,着重讲述半导体存储器芯片同微处理品器的接口技术。
要求深刻理解三类典型存储器芯片的外特性和读写过程,以及常用译码的特性和应用,熟练掌握存储器接口的基本技术,掌握16位微机系统中存储器接口的特点。
本章的重点是存储器接口的基本技术,难点是16位微机系统中存储器接口的特点。
(三)考核知识点与考核要求
(1)a半导体存储器的分类,b半导体存储器的主要性能指标,
(2)微型计算机内存的行列结构:
(3)选择存储器件考虑的因素:
易失性、只读性、存储容量、速度、容量
(4)随机RAM存储器:
SRAM存储器,DRAM:
DRAM器件、DRAM的刷新、DRAM控制器
(5)只读存储器ROM:
掩膜型ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除、可编程ROM(EPROM)、可电擦除、可编程ROM(EEPROM),闪烁存储器
(6)存储器与CPU的接口/存储器在系统中的连接考虑和使用举例
存储器和CPU的连接考虑:
aCPU总线的负载能力,b存储器与CPU连接时的速度匹配问题,c片选信号和行地址列地址的产生机制:
CPU与存储器间地址总线、数据总线的连接,存储器地址分配,存储器容量的选择
SRAM的使用举例
DRAM和DRAM控制器的使用举例
(7)存储器的数据宽度扩充和字节数扩充:
数据宽度扩充,字节数扩充
4.2.1层次化的存储器体系结构;
层次化整体结构P183图4.7
内存的分区结构:
基本内存区,高端内存区,扩充内存区,扩展充内存区
4.2.216位和32位微机系统的内存组织
16位微机系统的内存组织P186图4.12
32位微机系统的内存组织P186图4.13
4.3.1CaChe概述:
CaChe定义
4.3.2CaChe的组织方式:
CaChe的3种组织方式;全相联方式,直接映象方式,组相联方式的映射方法
全相联方式CaChe的例子P190图4.16
直接映象方式CaChe的例子P191图4.17
组相联方式CaChe的例子P192图4.18
4.3.3Cache的数据更新方法:
Cache的数据以新,主存的数据没更新的解决方案:
通写式、缓冲通写式、回写式
主存的数据已更新,Cache的数据没以新:
总线监视法、硬件监视法、划出不可高速缓存存储区法、Cache清除法
4.3.4Cache控制器82385
Cache控制器82385对Cache82385管理体现在:
Cache和主存映象关系处理
没命中时Cache的处理
Cache的数据处理
1.82385控制的直接映象方式Cache系统:
例子P195图4.19
2.82385控制的双路组相联方式CaChe子系统:
例子P197图4.22
第5章 输入输出与中断
(一)课程内容
输入输出概述
数据传送的控制方式
8086/8088的中断系统
可编程中断控制器8259A(PIC)
(二)学习目的与要求
微处理器同外设的连接和信息传递是微机系统要解决的最主要的问题,本章在介绍输入输出的一般问题(处设接口的基本结构I/O端口的编址方式)的基础上,要求着重掌握微机系统中数据传送的几种控制方式,重点是程序控制的三种传送方式——无条件传送、查询传送和中断传送的工作原理,硬件设置和软件编制。
由于中断制作了扼要的阐述,同时要求掌握可编程中断控制器8259A的特性、结构和工作原理。
(三)考核知识点与考核要求
1、输入输出概述
1.1外设接口的特性和基本结构,要求达到“领会”层次。
1.2I/O端口的编址方式,要求达到“识记”层次。
2、数据传送的控制方式,要求达到“综合应用”层次。
2.1计算机系统中数据传送的两种控制方式——程序控制传送和DMA传送的区别。
2.2无条件传送方式的原理,特点及适用场合。
2.3查询传送方式的原理、特点及适用场合
2.4中断传送方式的原理、特点及适用场合。
2.5DMA控制传送的特点,以及DMAC的基本功能
3、8086/8088系统中的中断系统。
3.18086/8088系统中的中断分类,要求达到“领会”层次。
3.2中断向量表的定义和应用,要求达到“综合应用”层次。
3.3可屏蔽中断的中断响应时序,要求达到“领会”层次。
4、可编程中断控制器8259A(PIC)。
4.1具有中断控制功能的接口电路,要求达到“简单应用”层次。
4.2中断控制的基本要求和组成,要求达到“领会”层次。
4.38259A可编程中断控制器的结构和功能,要求达到“领会”层次。
4.48259A的中断优先级管理方式及中断结束方式,要求达到“识记”层次。
4.58259A的中断顺序,要求达到“领会”层次。
4.68259A的应用,要求达到“领会”层次。
(六)微机接口技术与应用
1.基本要求
本章介绍并行通信接口芯片Intel8255A,串行通信接口芯片8251A,定时/事件计数器接口芯片Intel8253等芯片的结构及工作原理、引线功能;各种控制字的格式及其具体工作方式和应用实例。
接口电路是CPU与外围设备连接时不可缺少的部件。
它代替CPU与外围设备进行应答(联络)。
由于传送数据的方式和所处理的问题各不相同,接口电路又可分为并行接口电路、串行接口电路、定时/计数电路等。
当前的通用接口电路是可编程的。
所谓可编程方式,就是通过CPU对接口送不同的控制字,以控制该接口的工作方式。
这就增强了接口电路应用的灵活性。
了解典型接口电路的应用规定,理解I/O接口输入/输出的一般过程,掌握典型接口电路芯片的使用方法(硬件的连接方法,软件的连接方法),掌握典型接口电路芯片的初始化的方法和步骤,理解接口电路的应用实例。
能够初步设计简单的计算机应用系统,画出简单计算机应用系统的电路图,编写出简单计算机应用系统的监控程序,并能够分模块初步调试。
2.教学内容
﹡
(1)输入/输出接口概述:
aI/O接口的主要问题,b一般的输入过程,c一般的输出过程
(2)并行通信接口:
a并行通信接口的基本概念,b8255A主要特性,c8255A内部结构,d8255A外部引脚,e8255A控制字,f8255A初始化编程,g8255A应用举例;
(3)串行通信接口:
a串行通信接口的基本概念,b8251主要特性,c8251内部结构,d8251外部引脚,e8251控制字,f8251初始化编程,g8251应用举例,
(教材安排在第七章7.3)(4)可编程定时器/计数器:
a可编程定时器/计数器的基本概念,b8253主要特性,c8253内部结构,d8253外部引脚,e8253控制字,f8253工作方式,g8253初始化编程,h8253应用举例
(七)输人与输出、DMA技术
(1)
1.基本要求
输入/输出操作对于每台微型计算机都是必须的。
微型计算机的程序和数据都要由输入设备送入计算机,它的运算结果又要通过输出设备打印或显示出来。
了解输入/输出的过程和方法,掌握输入/输出的各种寻址方式及其与CPU的定时关系、数据的锁存、缓冲和传送过程,会阅读微型计算机的图纸资料,会阅读微型计算机的BIOS程序,了解设计一个微型计算机系统的方法和过程。
2.教学内容
(1)概述
(2)﹡I/O接口:
aCPU与I/O之间的接口信号,bI/O接口的一般结构
(3)输入/输出寻址方式:
a独立的I/O寻址方式,b存储器映象I/O寻址方式,c两种输入/输出寻址方式的比较
(4)关于输入/输出的几个问题:
a三态缓冲器和锁存器,bCPU对多个外设的选择,c输入/输出的定时与协调
(5)﹡输入/输出传送方式:
a程序传送方式,b中断传送方式,c直接存储存取(DMA)传送方式
(6)80X86CPU/Pentium对输入/输出设备的存取要求
(7)﹡80X86/Pentium的输入/输出指令
(8)△DMA技术:
a可编程DMA控制器—8237介绍,b8237主要特性,c8237内部结构,d8237外部引脚,e8237方式控制字,f8237初始化编程,g编写8237应用的方法及举例
(七)﹡中断技术
(2)
1.基本要求
中断是微型计算机系统数据进行交换的一种重要方式。
目前,中断技术已经得到广泛的应用。
80X86/Pentium微处理器的中断方式有
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