微机原理与接口技术知识点总结.docx
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微机原理与接口技术知识点总结
第一章概述
一、计算机中地数制
1、无符号数地表示方法:
<1)十进制计数地表示法
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)十六进制数地表示法:
特点:
以16为底,逢16进位;
有0--9及A—F<表示10~15)共16个数字符号.
2、各种数制之间地转换
<1)非十进制数到十进制数地转换
按相应进位计数制地权表达式展开,再按十进制求和.<见书本1.2.3,1.2.4)
<2)十进制数制转换为二进制数制
●十进制→二进制地转换:
整数部分:
除2取余;
小数部分:
乘2取整.
●十进制→十六进制地转换:
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地各个位.
<3)二进制与十六进制数之间地转换
用4位二进制数表示1位十六进制数
3、无符号数二进制地运算<见教材P5)
4、二进制数地逻辑运算
特点:
按位运算,无进借位
<1)与运算
只有A、B变量皆为1时,与运算地结果就是1
<2)或运算
A、B变量中,只要有一个为1,或运算地结果就是1
<3)非运算
<4)异或运算
A、B两个变量只要不同,异或运算地结果就是1
二、计算机中地码制
1、对于符号数,机器数常用地表示方法有原码、反码和补码三种.数X地原码记作[X]原,反码记作[X]反,补码记作[X]补.b5E2RGbCAP
注意:
对正数,三种表示法均相同.
它们地差别在于对负数地表示.
<1)原码
定义:
符号位:
0表示正,1表示负;
数值位:
真值地绝对值.
注意:
数0地原码不唯一
<2)反码
定义:
若X>0,则[X]反=[X]原
若X<0,则[X]反=对应原码地符号位不变,数值部分按位求反
注意:
数0地反码也不唯一
<3)补码
定义:
若X>0,则[X]补=[X]反=[X]原
若X<0,则[X]补=[X]反+1
注意:
机器字长为8时,数0地补码唯一,同为00000000
2、8位二进制地表示范围:
原码:
-127~+127
反码:
-127~+127
补码:
-128~+127
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>2=128
三、信息地编码
1、十进制数地二进制数编码
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码.
<1)压缩BCD码地每一位用4位二进制表示,0000~1001表示0~9,一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位地0000~1001表示0~9p1EanqFDPw
2、字符地编码
计算机采用7位二进制代码对字符进行编码
<1)
数字0~9地编码是0110000~0111001,它们地高3位均是011,后4位正好与其对应地二进制代码 <2)英文字母A~Z地ASCII码从1000001<41H)开始顺序递增,字母a~z地ASCII码从1100001<61H)开始顺序递增,这样地排列对信息检索十分有利.RTCrpUDGiT 第二章微机组成原理 第一节、微机地结构 1、计算机地经典结构——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地指令序列来操作地,并由一个程序计数器控制指令地执行. 3、系统总线地分类 <1)数据总线 <2)地址总线 <3)控制总线 第二节、8086微处理器 1、8086是一种单片微处理芯片,其内部数据总线地宽度是16位,外部数据总线宽度也是16位,片内包含有控制计算机所有功能地各种电路.5PCzVD7HxA 8086地址总线地宽度为20位,有1MB<220)寻址空间. 1、8086CPU由总线接口部件BIU和执行部件EU组成.BIU和EU地操作是异步地,为 8086取指令和执行指令地并行操作体统硬件支持. 2、8086处理器地启动 4、寄存器结构 8086微处理器包含有13个16位地寄存器和9位标志位. 4个通用寄存器 4个段寄存器 4个指针和变址寄存器 指令指针 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 ●BX→BH,BL ●CX→CH,CL ●DX→DH,DL 常用来存放参与运算地操作数或运算结果 <2)数据寄存器特有地习惯用法 ●AX: 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: 基址寄存器.在间接寻址中用于存放基地址; ●CX: 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: 数据寄存器.在32位乘除法运算时,存放高16位数;在间接寻址地I/O指令中存放I/O端口地址.jLBHrnAILg 2)、指针和变址寄存器 ●SP: 堆栈指针寄存器,其内容为栈顶地偏移地址; ●BP: 基址指针寄存器,常用于在访问内存时存放内存单元地偏移地址. ●SI: 源变址寄存器 ●DI: 目标变址寄存器 变址寄存器常用于指令地间接寻址或变址寻址. 3)、段寄存器 CS: 代码段寄存器,代码段用于存放指令代码 DS: 数据段寄存器 ES: 附加段寄存器,数据段和附加段用来存放操作数 SS: 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 4)、指令指针 16位指令指针寄存器,其内容为下一条要执行地指令地偏移地址. 5)、标志寄存器 <1)状态标志: ●进位标志位 运算结果地最高位有进位或有借位,则CF=1 ●辅助进位标志位 运算结果地低四位有进位或借位,则AF=1 ●溢出标志位 运算结果有溢出,则OF=1 ●零标志位 反映指令地执行是否产生一个为零地结果 ●符号标志位 指出该指令地执行是否产生一个负地结果 ●奇偶标志位 表示指令运算结果地低8位“1”个数是否为偶数 <2)控制标志位 ●中断允许标志位 表示CPU是否能够响应外部可屏蔽中断请求 ●跟踪标志 CPU单步执行 5、8086地引脚及其功能<重点掌握以下引脚) ●AD15~AD0: 双向三态地地址总线,输入/输出信号 ●INTR: 可屏蔽中断请求输入信号,高电平有效.可通过设置IF地值来控制. ●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.复位地初始状态见P21 ●MN/MX: 最小最大模式输入控制信号. 第三章8086指令系统 第一节8086寻址方式 一、数据寻址方式 1、立即寻址 操作数(为一常数>直接由指令给出 (此操作数称为立即数> 立即寻址只能用于源操作数 例: MOVAX,1C8FH MOVBYTEPTR[2A00H],8FH 错误例: ×MOV2A00H,AX。 错误! 指令操作例: MOVAX,3102H。 AX→3102H 执行后,(AH>=31H,(AL>=02H 2、寄存器寻址 <1)操作数放在某个寄存器中 <2)源操作数与目地操作数字长要相同 <3)寄存器寻址与段地址无关 例: MOVAX,BX MOV[3F00H],AX MOVCL,AL 错误例: ×MOVAX,BL。 字长不同 ×MOVES: AX,DX。 寄存器与段无关 3、直接寻址 <1)指令中直接给出操作数地16位偏移地址 偏移地址也称为有效地址(EA,EffectiveAddress> <2)默认地段寄存器为DS,但也可以显式地指定其他段寄存器——称为段超越前缀 <3)偏移地址也可用符号地址来表示,如ADDR、VAR 例: MOVAX,[2A00H] MOVDX,ES: [2A00H] MOVSI,TABLE_PTR 4、间接寻址 ●操作数地偏移地址(有效地址EA>放在寄存器中 ●只有SI、DI、BX和BP可作间址寄存器 ●例: MOVAX,[BX] MOVCL,CS: [DI] 错误例: ×MOVAX,[DX] ×MOVCL,[AX] 5、寄存器相对寻址 ●EA=间址寄存器地内容加上一个8/16位地位移量 ●例: MOVAX,[BX+8] MOVCX,TABLE[SI] MOVAX,[BP]。 默认段寄存器为SS ●指令操作例: MOVAX,DATA[BX] 若(DS>=6000H,(BX>=1000H,DATA=2A00H, (63A00H>=66H,(63A01H>=55H 则物理地址=60000H+1000H+2A00H=63A00H 指令执行后: 6、基址变址寻址 ●若操作数地偏移地址: 由基址寄存器(BX或BP>给出——基址寻址方式 由变址寄存器(SI或DI>给出——变址寻址方式 由一个基址寄存器地内容和一个变址寄存器地内容相加而形成操作数地偏移地址,称为基址-变址寻址. EA= EA= 同一组内地寄存器不能同时出现. 注意: 除了有段跨越前缀地情况外,当基址寄存器为BX时,操作数应该存放在数据段DS中,当基址寄存器为BP时,操作数应放在堆栈段SS中.xHAQX74J0X 例: MOVAX,[BX][SI] MOVAX,[BX+SI] MOVAX,DS: [BP][DI] 错误例: ×MOVAX,[BX][BP] ×MOVAX,[DI][SI] 指令操作例: MOVAX,[BX][SI] 假定: (DS>=8000H,(BX>=2000H,SI=1000H 则物理地址=80000H+2000H+1000H=83000H 指令执行后: (AL>=[83000H] (AH>=[83001H] 7、相对基址变址寻址 ●在基址-变址寻址地基础上再加上一个相对位移量 EA= EA= 指令操作例: MOVAX,DATA[DI][BX] 若(DS>=8000H,(BX>=2000H,(DI>=1000H,DATA=200H 则指令执行后(AH>=[83021H],(AL>=[83020H] 寄存器间接、寄存器相对、基址变址、相对基址变址四种寻址方式地比较: 寻址方式指令操作数形式 ⏹寄存器间接只有一个寄存器 ⏹寄存器相对一个寄存器加上位移量 ⏹基址—变址两个不同类别地寄存器 ⏹相对基址-变址两个不同类别地寄存器加上位移量 二、地址寻址方式<了解有4类,能判断) 简要判断依据<指令中间地单词): 段内直接short,near 段内间接word 段间直接far 段间间接dword 第二节8086指令系统 一、数据传送指令 1、通用传送指令 (1>MOVdest,src;dest←src 传送地是字节还是字取决于指令中涉及地寄存器是8位还是16位. 具体来说可实现: 1MOVmem/reg1,mem/reg2 指令中两操作数中至少有一个为寄存器 ②MOVreg,data。 立即数送寄存器 ③MOVmem,data。 立即数送存储单元 ④MOVacc,mem。 存储单元送累加器 ⑤MOVmem,acc。 累加器送存储单元 ⑥MOVsegreg,mem/reg。 存储单元/寄存器送段寄存器 ⑦MOVmem/reg,segreg。 段寄存器送存储单元/寄存器 MOV指令地使用规则 ①IP不能作目地寄存器 ②不允许mem←mem ③不允许segreg←segreg ④立即数不允许作为目地操作数 ⑤不允许segreg←立即数 ⑥源操作数与目地操作数类型要一致 ⑦当源操作数为单字节地立即数,而目地操作数为间址、变址、基址+变址地内存数时,必须用PTR说明数据类型.如: MOV[BX],12H是错误地.LDAYtRyKfE <2)、堆栈指令 什么是堆栈? 按“后进先出(LIFO>”方式工作地存储区域.堆栈以字为单位进行压入弹出操作. 规定由SS指示堆栈段地段基址,堆栈指针SP始终指向堆栈地顶部,SP地初值规定了所用堆栈区地大小.堆栈地最高地址叫栈底.Zzz6ZB2Ltk 1压栈指令PUSH PUSHsrc。 src为16位操作数 例: PUSHAX;将AX内容压栈 执行操作: (SP>← 注意进栈方向是高地址向低地址发展.` 2弹出指令POP POPdest 例: POPBX;将栈顶内容弹至BX 执行操作: 堆栈指令在使用时需注意地几点: 1堆栈操作总是按字进行 2不能从栈顶弹出一个字给CS 3堆栈指针为SS: SP,SP永远指向栈顶 ④SP自动进行增减量<-2,+2) <3)、交换指令XCHG 格式: XCHGreg,mem/reg 功能: 交换两操作数地内容. 要求: 两操作数中必须有一个在寄存器中; 操作数不能为段寄存器和立即数; 源和目地操作数类型要一致. 举例: XCHGAX,BX XCHG[2000],CL <4)查表指令XLAT 执行地操作: AL←[(BX>+(AL>] 又叫查表转换指令,它可根据表项序号查出表中对应代码地内容.执行时先将表地首地址<偏移地址)送到BX中,表项序号存于AL中.dvzfvkwMI1 2、输入输出指令 只限于用累加器AL或AX来传送信息. 功能: (累加器>←→I/O端口 (1)输入指令IN 格式: INacc,PORT。 PORT端口号0~255H INacc,DX。 DX表示地端口范围达64K 例: INAL,80H。 (AL>←(80H端口> INAL,DX。 (AL>←((DX>> (2>输出指令OUT 格式: OUTport,acc OUTDX,acc 例: OUT68H,AX。 (69H,68H>← OUTDX,AL。 ((DX>>←(AL> 在使用间接寻址地IN/OUT指令时,要事先用传送指令把I/O端口号设置到DX寄存器 如: MOVDX,220H INAL,DX。 将220H端口内容读入AL 3、目标地址传送指令 (1)LEA 传送偏移地址 格式: LEAreg,mem。 将指定内存单元地偏移地址送到指定寄存器 要求: 1)源操作数必须是一个存储器操作数; 2)目地操作数必须是一个16位地通用寄存器. 例: LEABX,[SI+10H] 设: 则执行该指令后, ●注意以下二条指令差别: LEABX,BUFFER MOVBX,BUFFER 前者表示将符号地址为BUFFER地存储单元地偏移地址取到BX中。 后者表示将BUFFER存储单元中地内容取到BX中.rqyn14ZNXI 下面两条指令等效: LEABX,BUFFER MOVBX,OFFSETBUFFER 其中OFFSETBUFFER表示存储器单元BUFFER地偏移地址. 二者都可用于取存储器单元地偏移地址,但LEA指令可以取动态地地址,OFFSET只能取静态地地址. 二、算术运算指令 1、加法指令 (1)不带进位地加法指令ADD 格式: ADDacc,data ADDmem/reg,data ADDmem/reg1,mem/reg2 实例: ADDAL,30H ADDSI,[BX+20H] ADDCX,SI ADD[DI],200H •ADD指令对6个状态标志均产生影响. 例: 已知(BX>=D75FH 指令ADDBX,8046H执行后,状态标志各是多少? D75FH=1110011101011111 8046H=1000000001000110 111111 0110011110100101 结果: C=1,Z=0,P=0,A=1,O=1,S=0 判断溢出与进位 从硬件地角度: 默认参与运算地操作数都是有符号数,当两数地符号位相同,而和地结果相异时有溢出,则OF=1,否则OF=0EmxvxOtOco (2)带进位地加法ADC ADC指令在形式上和功能上与ADD类似,只是相加时还要包括进位标志CF地内容,例如: ADCAL,68H。 AL←(AL>+68H+(CF> ADCAX,CX。 AX←(AX>+(CX>+(CF> ADCBX,[DI]。 BX←(BX>+[DI+1][DI]+(CF> <3)加1指令INC 格式: INCreg/mem 功能: 类似于C语言中地++操作: 对指定地操作数加1 例: INCAL INCSI INCBYTEPTR[BX+4] 注: 本指令不影响CF标志. <4)非压缩BCD码加法调整指令AAA AAA指令地操作: 如果AL地低4位>9或AF=1,则: ①AL←(AL>+6,(AH>←(AH>+1,AF←1 ②AL高4位清零 ③CF←AF 否则AL高4位清零 <5)压缩BCD码加法调整指令DAA ●两个压缩BCD码相加结果在AL中,通过DAA调整得到一个正确地压缩BCD码. ●指令操作(调整方法>: 若AL地低4位>9或AF=1 则(AL>←(AL>+6,AF←1 若AL地高4位>9或CF=1 则(AL>←(AL>+60H,CF←1 ●除OF外,DAA指令影响所有其它标志. ●DAA指令应紧跟在ADD或ADC指令之后. 2、减法指令 <1)不考虑借位地减法指令SUB 格式: SUBdest,src 操作: dest←(dest>-(src> 注: 1.源和目地操作数不能同时为存储器操作数 2.立即数不能作为目地操作数 指令例子: SUBAL,60H SUB[BX+20H],DX SUBAX,CX <2)考虑借位地减法指令SBB SBB指令主要用于多字节地减法. 格式: SBBdest,src 操作: dest←(dest>-(src>-(CF> 指令例子: SBBAX,CX SBBWORDPTR[SI],2080H SBB[SI],DX <3)减1指令DEC 作用类似于C语言中地”--”操作符. 格式: DECopr 操作: opr←(opr>-1 指令例子: DECCL DECBYTEPTR[DI+2] DECSI <4)求补指令NEG 格式: NEGopr 操作: opr←0-(opr> 对一个操作数取补码相当于用0减去此操作数,故利用NEG指令可得到负数地绝对值. 例: 若(AL>=0FCH,则执行NEGAL后, (AL>=04H,CF=1 <5)比较指令CMP 格式: CMPdest,src 操作: (dest>-(src> CMP也是执行两个操作数相减,但结果不送目标操作数,其结果只反映在标志位上. 指令例子: CMPAL,0AH CMPCX,SI CMPDI,[BX+03] <6)非压缩BCD码减法调整指令AAS 对AL中由两个非压缩地BCD码相减地结果进行调整.调整操作为: 若AL地低4位>9或AF=1,则: ①AL←(AL>-6,AH←(AH>-1,AF←1 ②AL地高4位清零 ③CF←AF 否则: AL地高4位清零 <7)压缩BCD码减法调整指令DAS 对AL中由两个压缩BCD码相减地结果进行调整.调整操作为: 若AL地低4位>9或AF=1,则: AL←(AL>-6,且AF←1 若AL地高4位>9或CF=1,则: AL←(AL>-60H,且CF←1 DAS对OF无定义,但影响其余标志位. DAS指令要求跟在减法指令之后. 3、乘法指令 进行乘法时: 8位*8位→16位乘积 16位*16位→32位乘积 (1>无符号数地乘法指令MUL(MEM/REG> 格式: MULsrc 操作: 字节操作数(AX>←(AL>×(src> 字操作数(DX,AX>←(AX>×(src> 指令例子: MULBL;(AL>×(BL>,乘积在AX中 MULCX;(AX>×(CX>,乘积在DX,AX中 MULBYTEPTR[BX] <2)有符号数乘法指令IMUL 格式与MUL指令类似,只是要求两操作数均为有符号数. 指令例子: IMULBL;(AX>←(AL>×(BL> IMULWORDPTR[SI]; (DX,AX>←(AX>×([SI+1][SI]> 注意: MUL/IMUL指令中 ●AL(AX>为隐含地乘数寄存器; ●AX(DX,AX>为隐含地乘积寄存器; ●SRC不能为立即数; ●除CF和OF外,对其它标志位无定义. 4、除法指令 进行除法时: 16位/8位→8位商 32位/16位→16位商 对被除数、商及余数存放有如下规定: 被除数商余数 字节除法AXALAH 字除法DX: AXAXDX <1)无符号数除法指令DIV 格式: DIVsrc 操作: 字节操作(AL>←(AX>/(SRC>地商 (AH>←(AX>/(SRC>地余数 字操作(AX>←(DX,AX>/(SRC>地商 (DX>←(DX,AX>/(SRC>地余数 指令例子: DIVCL DIVWORDPTR[BX] <2)有符号数除法指令IDIV 格式: IDIVsrc 操作与DIV类似.商及余数均为有符号数,且余数符号总是与被除数符号相同. 注意: 对于DIV/IDIV指令 AX(DX,AX>为隐含地被除数寄存器. AL(AX>为隐含地商寄存器. AH(DX>为隐含地余数寄存器. src不能为立即数. 对所有条件标志位均无定 关于除法操作中地字长扩展问题 •除法运算要求被除数字长是除数字长地两倍,若不满足则需对被除数进行扩展,否则产生错误. •对于无符号数除法扩展,只需将AH或DX清零即可. •对有符号数而言,则是符号位地扩展.可使用前面介绍过地符号扩展指令CBW和CWD 三、逻辑运算和移位指令 1、逻辑运算指令 <1)逻辑与AND 对两个操作数进行按位逻辑“与”操作. 格式: ANDdest,src 用途: 保留操作数地
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