同济大学微机原理期末试题范围

第一章概述1、微型计算机的性能指标：速度，存储器容量第二章计算机中的数制和编码1、在计算机内部所有信息只能用“0”和“1”这两个状态表示，因此计算机内部的“数”也都是用多个0和1组成的位串来表示的。按不同的格式构成的位组合状态就形成了不同的数制。2、字长：把8位二进制数称为字节，把16位二进制数称为字，把32位二进制数称为双字。3、机器数：数值连同符号数码“0”或“1”一起作为一个数就是机器数，而它的数值连同符号“+”或“-”称为机器数的真值。4、原码：设机器的字长为n，则原码的定义：[X]=反码：[X]=反码和原码的区别：原码符号位不变，其他的位加1补码：[X]=正数的补码和原码相同，负数的补码为其反码在最低位加一-128的补码按定义做：[-128]补=10000000B对于十进制负数：若字长为n=8，其补码为256+X，字长为n=16，补码为65536+X对于十六进制负数：若字长n=8,其补码为100H+X，若字长为n=16，补码为10000H+X5、补码的运算双高位法：OV=Cs+Cp,用来判是否溢出，Cs为加减运算中最高位（符号位）的进位值，Cp为加减运算中最高数值位的进位值。如果OV=1，则溢出。直接观察法：当正加正为负，或反之，则溢出。6、ASCII码0~9为30~39，A到Z为41~5A，a~z为61~7A，Blank(space)为20，小数点为2E，换行LF为0A,回车CR为0D7位ASCII码的最高位为逻辑“0”，常用奇偶校验位，用来检测存储和传送过程中是否发生错误。偶校验中，每个代码的二进制的形式中应有偶数个1.7、汉字输入编码分为：数字编码，拼音码，字形编码。汉字编码分为：汉字的输入编码，汉字内码，汉字自模码第三章微型计算机的系统结构1、硬件的组成及其功能：硬件由三个基本模块——微处理器模块，存贮器模块，I/O模块及连接这三个模块的总线构成。微处理器CPU是微型计算机运算和控制的中心，包括运算器，控制器和存储器。他可以进行运算，逻辑判断和分析，并协调计算各个部分工作。存储器主要是指微机的内存或主存储器，主要用来存放当前正在使用或经常使用的程序和数据。输入/输出(I/O)接口电路和输入输出设备：是连接外部设备并与外部进行系统交换的控制逻辑电路。总线是计算机系统中各功能部件传送信息的公共通道即一组公共信号线。根据信号的功能和作用，分为地址总线，数据总线和控制总线。2、硬件和软件：硬件是组成微机系统的物理实体，是系统的基础和核心；而软件是依赖于硬件执行的程序或程序的集合。软件分为系统软件和应用软件。3、术语解释：RISC——精简指令集，CISC——复杂指令集,RAM——随机存储器,ROM——只读存储器,EPROM——可擦除可编程的只读存储器，EEPROM——电可擦除可编程的只读存储器，FlashMemory——快速擦出的可读写存储器,DRAM——动态RAM,Cache——高速缓存,SA,EISA——标准总线的一种,PCI——微处理器和外部设备的高速通道，CPU——中央处理单元，Memory——存储器4、指令周期：CPU执行一条指令的时间（包括取指令和执行该指令所需的全部时间）。CPU通过对系统总线对存储器或I/O进行一次读，写的操作过程称为总线周期或机器周期（Tm），显然一个指令周期由若干个机器周期构成，而一个机器周期则由若干个时钟周期TC构成。Tm=K*Tc=K/fc，fc是CPU的时钟频率（主频），K为倍频。5、存储器的分层结构：CPU（寄存器）——高速缓存（Cache）——主存储器（内存）——辅助存储器（外存）存储容量，价格，高到低，存取速度，低到高6、存储器分层原因：设计计算机存储系统是需要在容量、速度、价格之间折中平衡。7、存储容量和存取时间是存储器最重要的性能指标。存储容量以kb，mb为单位，反应存储空间的大小。存取时间反映了存储器的工作速度，它是从CPU给出有效的存储器地址启动一次存储读/写操作到该操作所经历的时间。存取周期：连续两次独立的读/写操作所必须的最小时间间隔。8、I/O接口的功能:数据缓冲功能，实现数据传输控制，接受主机命令，提供设备状态，并按照主机的命令控制设备，数据格式转换功能。I/O采用两种编址方式：存储器统一编址即存储器映像法，I/O独立编址法。CPU和I/O接口间的数据传送方式：程序控制法，中断方式和直接存储器存取即DMA方式，共享RAM方式。9、DAM控制器的工作方式：CPU暂停方式，总线周期的窃取方式，直接访问存储器工作方式，（按总线占用方式）。按照数据传送方式分，单字节传送方式，数据块传送方式，请求传送方式。DAM控制器包括多个寄存器：MDR，ADR，WC，CSC，DBRDAM操作过程：预处理，数据传送，结束或后处理阶段10、系统总线：连接微型计算机各主要功能部件实现信息传输的总线数据总线：提供系统功能模块间的传输数据的通路。地址总线：指明数据总线上的数据的来源和流。控制总线：控制地址线和控制线的使用和访问。典型控制信号：存储器读信号——memoryread，将寻址的单元数据放到总线上。存储器写信号——memorywrite，将总线的数据写入寻址的单元。I/O读信号——I/ORead，使寻址的I/O端口的数据放到总线上。I/O写信号——I/OWrite，使总线上的数据写入寻址的I/O端口。11、总线的操作：获取总线控制权，发出操作命令和相关地址，数据传送和释放总线。12、比较存储映像法I/O编址方法和I/O独立编址法的优缺点：存储器映像法是把存储器空间划出一部分给I/O设备，CPU访问外部设备就像访问存储单元一样，每一个端口占用一个存储单元地址。特点：I/O的端口占用的内存区域与普通的内存区在地址编码区分开。由于采用访问内存指令访问I/O端口，在系统设计时，可以不设专门的I/O指令；并且访问内存的指令功能比较强，可以直接对端口进行算术逻辑运算。优点：使I/O端口有较大的地址空间。缺点：占用了一定的存储空间，使系统可用空间减小。访问内存指令执行的时间长了一点，对数据交换速度有些影响。I/O独立编址法是把I/O地址空间和存储器的地址空间完全分开，分别编址，相互独立。特点：系统有专门的输入输出指令用于I/O操作，要用专门的信号线指示地址总线上的地址是存储器地址还是I/O地址，或者把读/写信号分成存储器读/写信号和I/O读写信号来区分对I/O端口的操作。优点：内存空间不受影响，控制逻辑清晰。缺点：I/O指令的功能相对简单，使I/O操作受到限制。第四章8086/8088CPU及其体系1、8086/8088CPU的内部结构按功能可分为两大部分——总线接口单元BIU和执行单元EUBIU功能：负责取指令和存取操作数及结果；与存储器和I/O系统进行数据交换。EU功能：负责指令译码和执行指令。相互关系：EU和BIU的操作既相互配合又相互独立，是一种异步工作方式，也称并行流水线法。1）BIU从内存中取出指令，并送到指令列表，EU直接从BIU中取指令而不与内存联系。2）当执行转移指令，调用指令和返回指令时，EU要等待BIU清除指令列表从新按照转移目的地址取指令供EU执行。BIU包括4个16位段地址寄存器，即代码寄存器CS（存放当前所在段段基址），数据段寄存器DS（存放当前程序所用数据段的段基址值，字符串处理时作为源字符串所在段的段基址值）,附加数据段寄存器ES（存放辅助数据所在段的段基址值，字符处理时作为源字符串所在段的段基址），堆栈段寄存器SS（存放当前程序所用堆栈段的段基址），1个指令指针寄存器，1个与EU通信的内部寄存器，先入先出FIFO的指令队列，总线控制逻辑和物理地址计算器（加法器）。16位指令存储器IP：存放下一条要执行的有效地址EA（即偏移地址）20位物理加法器：加法器的作用是将16位逻辑地址变换成读/写存储器所需的20位的物理地址，即完成地址加法操作。EU包括8个通用寄存器，1个标志寄存器FR，算术逻辑单元ALU及EU的控制电路。8个通用寄存器按功能分：4个通用数据寄存器，即AX，BX，CX，DX，其中AX又称累加器。4个专用寄存器，即段基址指示器BP，堆栈指示器SP，源变址寄存器SI，目的编址寄存器DI。2、8086/8088CPU的寄存器：1）通用寄存器组：通用寄存器包括AX，BX，CX，DX四个16位寄存器，主要用来保存算术、逻辑运算的操作数，中间结果和地址。2）指示器和变址寄存器组：包括SP,BP,SI,DI四个16位寄存器。它们主要用来存放或指示操作数的偏移地址。SP为堆栈指示器，存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址。BP为堆栈操作时的基址寄存器。SI，DI称为变址寄存器。他们常与DS连用，为程序访问当前数据段提供操作数的段内偏移地址。除了SP不能做通用寄存器，其他皆可。3）段存储器组：4个16位段存储器，分别为代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄存器SS，附加数据段寄存器ES。4）指令指示器IP：作用是用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中的被偏移地址。5）标志寄存器FR：用来存放指令结果特征。8086/8088CPU设置了一个16位标志寄存器，位于EU，实际只用9位，9位标志分为两类：状态标志，用来表示运算结果特征，他将影响后面操作。状态标志有6个，分别为CF,PF,AF,ZF，SF,OF控制标志：它是人为设置的，分别为IF，DF，TFCF——进位标志，最高为产生进位或借位，CF=1.PF——奇偶校验标志，低8位含“1”偶数个，PF=1.AF——辅助进位标志，D3向D4位有进位或借位，AF=1ZF——零标志，结果为0，ZF=1SF——符号标志，最高位为1，SF=1OF——溢出标志，产生溢出，OF=1IF——中断允许标志，IF=1，允许中断DF——方向标志，用来控制串操作指令中地址指针的变化方向，DF=1，自动增量，DF=0，自动减量TF——单步标志，TF=1，单步方式，TF=0，CPU连续工作方式3、8086/8088CPU的总线周期（机器周期）由4个时钟周期（Tc1~Tc4）组成。T1：CPU向地址总线发送读写存储器或I/O端口的地址T2：CPU从总线上撤销地址，根据不同的总线周期执行不同的操作。T3：CPU在总线的高4位（A19/S6~A16/S3）继续输出总线周期状态信号S6~S3.在总线的低16位（AD15~AD0）地址/数据线上继续续写数据（写周期），或者从存储器或I/O端口读入数据（读周期）。T4：总线周期结束，命令被禁止，选中的设备在逻辑上和总线相脱离。Tw：等待状态，在T3前通知，然后在T3和T4之间插入等待状态Tw。4、8086/8088CPU的存储器组织：存储器的分段和偏移：逻辑地址的起始地址（基地址）必须能被16整除，即低四位地址为0，因此在段寄存器的地址是高16位地址。物理地址的形成：用段基址加段内偏移地址组成的地址为逻辑地址。存贮单元的实际地址（绝对地址）称为物理地址。物理地址=段基址*16+偏移地址存储器的分体结构：在8086系统，将1mb的存储空间从物理上分为奇地址存储体和偶地址存储体，每个容量512k，奇地址存储体的数据线连接高8位。低字节数据为字数据地址，字数据偶地址规则字。读规则字一个总线周期，读非规则字两个总线周期。5、8086/8088CPU中的堆栈：堆栈是存储区里一个特殊的数据区，堆栈的功能是用来存放需要暂时存放的数据。8086/8088CPU中的堆栈是1mb存储器的一个小段，成为堆栈段。存储单元地址：（SS）*16+SP堆栈存数据称为压入，取数据称为弹出。压入数据时，先修改SP的值，即将（SP）-2送SP，然后再与SS形成存储器的物理地址，将数据存入。“弹出”时，先从当前SS和SP形成的物理地址取出数据，然后修改SP，即将SP+2送SP。堆栈的字必须按规则存放，操作按“后进先出”进行。6、8086/8088CPU的时序和操作：CPU为了完成自身功能，需要执行各种操作，所有这些操作都是在时钟脉冲作用下，一步一步按时序进行。系统的复位操作：激活CPU，使之进入正常的工作状态。RESET：复位后，CP