《微机原理与接口技术》复习参考资料

《微机原理与接口技术》复习参考资料教师：凌建华复习资料说明：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A—F（表示10~15）共16个数字符号。2、各种数制之间的转换（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。（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3、无符号数二进制的运算（见教材P5）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）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。注意：数0的原码不唯一（2）反码定义：若X0，则[X]反=[X]原若X0，则[X]反=对应原码的符号位不变，数值部分按位求反注意：数0的反码也不唯一（3）补码定义：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000000002、8位二进制的表示范围：原码：-127~+127反码：-127~+127补码：-128~+1273、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码。（1）压缩BCD码的每一位用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位的0000~1001表示0~92、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0~9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码（BCD码）相符。（2）英文字母A~Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a~z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。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（DataBus），它决定了处理器的字长。（2）地址总线（AddressBus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。（3）控制总线（ControlBus）第二节、8086微处理器1、8086是一种单片微处理芯片，其内部数据总线的宽度是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的各种电路。8086地址总线的宽度为20位，有1MB（220）寻址空间。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，为8086取指令和执行指令的并行操作体统硬件支持。3、8086处理器的启动（教材P21）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BXBH，BLCXCH，CLDXDH，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：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；在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址。2）、指针和变址寄存器SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址；BP：基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单元的偏移地址。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的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（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。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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奇偶标志位（PF）：表示指令运算结果的低8位“1”个数是否为偶数（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跟踪标志（TF）：CPU单步执行5、8086的引脚及其功能（重点掌握以下引脚）AD15~AD0：双向三态的地址总线，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P21MN/MX：最小最大模式输入控制信号。第三节存储器1、分类E2PROMEPROM2、RAM和ROM的区别读写存储器（RAM）可读可写易失性，临时存放程序和数据只读存储器（ROM）工作时只能读非易失性，永久或半永久性存放信息3、PC机中存储器的结构（1）8086CPU具有1MB的寻址能力，使用20根地址线A19~A0，数据总线为16位D15~D0。系统的1MB存储器分为两个512KB的存储体。一个为奇地址存储体，一个为偶地址存储体。（2）当进行16位数据操作时，若数据的低8位放在偶地址存储体中，而高8位放在奇地址存储体中，则在一个总线周期内完成数据的传送。反之，则需要两个总线周期才能完成该数据的传送。内存外存RAMROME2PROMEPROMPROM单极型SRAMDRAM双极型4、PC机中存储器的地址表示（重点）物理地址=（段地址）左移4位+偏移地址（其中偏移地址也叫做“有效地址”或“偏移量”）物理地址的表示方法：段地址：偏移地址例如设某单元的段地址为2000H，偏移地址为3000H，则物理地址为：2000H左移4位+3000H=23000H（其中左移四位指二进制数，十六进制数相当于左移一位）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学员掌握。第一节8086寻址方式一、数据寻址方式（重点）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,1C8FHMOVBYTEPTR[2A00H],8FH错误例：×MOV2A00H,AX;错误！指令操作例：MOVAX，3102H;AX3102H执行后，(AH)=31H，(AL)=02H2、寄存器寻址（1）操作数放在某个寄存器中（2）源操作数与目的操作数字长要相同（3）寄存器寻址与段地址无关例：MOVAX,BXMOV[3F00H],AXMOVCL,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的16位偏移地址偏移地址也称为有效地址(EA,EffectiveAddress)（2）默认的段寄存器为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_PTR4、间接寻址操作数的偏移地址(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、直接变址寻址EA=间址寄存器的内容加上一个8/16位的位移量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：（AX）=5566H6、基址变址寻址若操作数的偏移地址：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的内容和一个变址寄存器的内容相加而形成操作数的偏移地址，称为基址-变址寻址。EA=（BX）+（SI）或（DI）；EA=（BP）+（SI）或（DI）同一组内的寄存器不能同时出现。注意：除了有段跨越前缀的情况外，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。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-变址寻址的基础上再加上一个相对位移量EA=（BX）+（SI）或（DI）+8位或16位位移量；EA=（BP）+（SI）或（DI）+8位或16位位移量指令操作例：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的比较：寻址方式指令操作数形式寄存器间接只有一个寄存器（BX/BP/SI/DI之一）寄存器相对一个寄存器加上位移量基址—变址两个不同类别的寄存器相对基址-变址两个不同类别的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（指令中间的单词）：段内直接short,near段内间接word段间直接far段间间接dword例如《习题册》P16选择题第三题特殊的情况：段内直接