昆明理工大学微机原理重点难点核心笔记(根据付老师课件整理-适用于昆工期末考和考研!!)

1第三代微处理器（1978-1982）:16位微处理器，如Intel公司的8086、80286、Motorola的68000和Zilog的Z8000。集成度达29000万只晶体管，平均指令执行时间0.5us(200ns)，。从大型计算机到微型计算机，其基本结构属于冯.诺依曼结构，即包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个组成部分。8位带符号数能表示的数据范围为+127~-128。二进制负数的反码就是机器数符号位保持不变，其余各位按位取反。8086CPU是16位微处理器，内部对外有16位数据总线。8086CPU有20位地址总线，直接寻址空间为1MB。8086有一个初级流水线结构，内部操作与对外操作具有并行性。8088CPU是准16位微处理器，因为它的内部有16位数据总线，但对外只有8位数据总线。BusInterfaceUnit,BIU总线接口部件由段寄存器、指令指针寄存器、总线控制逻辑、地址加法器、指令队列等单元组成。BIU功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数、总线控制。IP总是指向下一条将要执行的指令。当指令队列有2个或2个以上字节空时，BIU会自动存取指令。ExecutionUnit,EU执行部件EU的组成：算术逻辑单元ALU、寄存器组、标志寄存器、暂存器、EU控制电路。EU的主要任务：指令译码、执行指令。指令顺序执行时，EU和BIU是并行工作方式；若遇到转移指令、调用指令和返回指令时，要将指令队列中的指令作废，由BIU重新取转移目标地址中的新指令，EU才能继续执行指令，并行操作将受到影响。28086CPU的BIU和EU并行工作的过程：EU的功能是执行指令。EU从指令队列中取出指令编码，将其译码，发出相应的控制信息。控制数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器PSW中。BIU的功能是负责与存储器、I/O端口传送信息。当EU从指令队列中取走指令，指令队列出现空字节（8086指令队列为6个字节中空出2个字节，8088指令队列为4个字节空出1个字节）时，BIU即从内存中取出后续的指令代码放入队列中；当EU需要数据时，BIU根据EU给出的逻辑地址，在地址加法器中完成20位物理地址的计算，从指定的内存单元或外设中取出数据供EU使用；当运算结束时，BIU将运算结果送入指定的内存单元和外设。当队列空时，EU就等待直到有指令为止。CPU内部可用来提供地址信息的寄存器都是16位的，8086/8088采用了段结构的内存管理的方法：20位物理地址=段地址*16+偏移地址。AX，AL(隐含)：在乘法指令中，存放乘数或乘积，在除法指令中存放除数或商。AH(隐含):在LAHF指令中，做目标寄存器。AL(隐含):在十进制运算指令中做累加器；在XLAT指令中作累加器用。BX(隐含):在XLAT指令中作基址寄存器。CX(隐含):在LOOP指令和串操作指令中作计数器，可使程序指令简化，有利于提高程序的运行速度。DX(隐含):在做字乘/除法运算时，DX存放乘积高位或被除数高位或余数。SI存放源串在数据段内的偏移地址，DI存放目的串在附加数据段内的偏移地址。当CPU取出指令代码的一个字节后，IP自动加1，指向指令代码的下一个字节。用户程序不能直接访问IP。指令的物理地址=CS*16+IP。若最高位发生进位(或借位)则CF=1，否则CF=0。当运算结果低8位中含有偶数个1时，PF=1，否则PF=0。结果的低4位向高4位有进位(或借位)，则AF=1，否则AF=0。若将TF置1，8086/8088CPU处于单步工作方式，CPU每执行完一条指令，就会自动产生一次内部中断，使用户能逐条跟踪程序。否则，将正常执行程序。DF=1(STD指令)，地址指针自动减量，即由高地址向低地址进行串操作。8086/8088芯片：双列直插式封装。40条引脚，部分引脚分时复用。最小模式：单机系统，所有控制信号由8086提供。最大模式：多处理机系统，系统所需的控制信号由8288提供。在最小模式系统配置中，除了8086CPU、存储器、I/O接口芯片外，还要加入：1片8284A作为8086/8088系统的时钟发生器：3片Intel8282/8283或74LS373/74LS273作为地址锁存器，用以锁存当前的地址信号；2片Intel8286/8287或74LS245作为数据收发器（总线收发器）。最大工作模式：系统中有两个或多个微处理器，其中有一个是主处理器8086，其它的处理器称为协处理器，它们协助主处理器工作。DEN(DataEnable)数据允许信号，三态，输出。ALE(AddressLatchEnable)地址锁存允许信号，输出。DT/R(DataTransmit/Receive)数据发送/接收控制信号。RESET(Reset)复位信号，高电平有效，输入，此信号至少保持4个时钟周期以上的高电平，当RESET变低电平时，CPU执行重启过程，8086/8088重启后，从地址FFFF0H开始执行指令，通常此地址放一条无条件转移指令，将入口转到引导和装配程序。HOLD(HoldRequest)总线保持请求信号，输入，高电平有效，在最小模式系统中，HOLD有效，表示其他共享总线的部件向CPU请求使用总线。要求直接与存储器传送数据。HLDA(HoldAcknowledge)总线保持响应信号，输出，高电平有效，表示CPU允许让出总线使用权，并将三条总线置成高阻状态。总线请求部件获得总线使用权后，可进行总线操作（DMA数据传送），总线使用完毕后使HOLD无效，CPU将HLDA置成低电平，收回总线使用权。8086与8088的区别：8086为16位微处理器，而8088是准16位微处理器，其内部运算为16位，但外部数据总线3是8位。从内部结构上：8086的指令队列有6个字节，出现2个空闲字节，BIU就访问存储器取指。8088只有4个字节，只要指令队列出现1个空闲字节，BIU就会访问存储器取指。存储器组织8086把1MB的内存空间分成两个部分：偶地址存贮单元和奇地址存贮单元，分别由A0信号和BHE信号选通。8088对整个内存空间不分奇偶。代码段寄存器CS------存放当前代码段的段基址。数据段寄存器DS-----存放当前数据段的段基址。堆栈段寄存器SS------存放当前堆栈段的段基址。附加段寄存器ES------存放当前附加段的段基址。一旦这四个段寄存器的内容被设定，就规定了CPU当前可寻址的段。8086系统中的堆栈段是由段定义语句在存储器中定义的一个段，堆栈段容量小于等于64K字节。段基址由堆栈寄存器SS指定，栈顶由堆栈指针SP指定。当堆栈置空时，SP指向栈底。堆栈地址由高向低增长，栈底设在存储器的高地址区。一个端口对应I/O芯片内部的一个寄存器或一组寄存器。8086允许64K（65535个）个I/O端口，用地址总线的低16位AD15～AD0对端口进行编址。8086的时钟频率为5MHZ，1个时钟周期就是200nS。典型的总线周期至少由4个T状态组成，分别以T1、T2、T3、T4来表示，T1状态：传送地址，T2-T4状态：传送数据。8086CPU复位条件：RESET信号脉冲宽度不低于4个时钟周期。T1状态：输出20位地址A19～A0。T2状态：地址信息消失,A19-A16从地址信息变为状态信息S6-S3。T3状态：CPU采样READY信号，若无效，则CPU插入1个或几个Tw等待状态，直至READY有效，数据总线上出现数据。T4状态：在T4后半期，撤除数据，各控制和状态信号线进入无效状态。该总线周期结束。Tw:当存储器或I/O接口速度不够时，T3与T4之间可插入等待状态Tw。Ti:当BIU无访问操作数和取指令的任务时，总线接口部件不和总线打交道，8086就进入了总线空闲周期Ti。此时，CPU对总线进行空操作，但CPU内部操作仍在进行。Ti可看成是BIU对EU的等待。立即寻址:操作数直接包含在指令中。MOVAX，3000H。立即数只能作源操作数，不能作目的操作数。寄存器寻址方式：操作数包含在寄存器中。MOVBX，AX。源操作数的长度必须与目的操作数一致。CS不能用MOV指令修改。寄存器可作源操作数或目的操作数，或同时作两个操作数。直接寻址方式：操作数在存储器中。无段超越前缀：MOVAX，[2000H]。有段超越前缀：MOVAX，ES:[500H]。符号地址：MOVAX，AREA1。寄存器间接寻址：操作数在存储器中，操作数的有效地址包含在指令给出的寄存器中。MOVBX,[DI]。只有BX、BP、SI、DI可用于间接寻址。在无段超越前缀的情况下：使用BX，SI，DI时，默认段基址由DS给出，使用BP，默认段基址由SS给出。寄存器相对寻址：操作数在存储器中，操作数的有效地址是一个基址/变址寄存器的内容与指令中指定的8位或16位位移量之和。基址变址寻址：操作数在存储器中，操作数有效地址=基址寄存器内容+变址寄存器内容。MOVAX，[BX][SI]，MOVAX，[BP][DI]。若基址寄存器为BX时，段寄存器使用DS。若基址寄存器为BP时，段寄存器使用SS。相对基址变址寻址：MOVAX，COUNT[BX][DI]通用寄存器：AX累计器、BX基址寄存器、CX计数器、DX数据寄存器。指针和变址寄存器：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。指令性语句:不能以数字开头，长度≤31个字符。伪指令语句:没有对应的机器码，在汇编源程序时被处理。操作数:如果开头字母为A~F，则需在数值前加0。如：0FFH。4TYPE变量/标号若为变量，返回变量的类型属性。（字节,字,双字,四字变量分别对应返回值1，2，4，8）。若为标号，返回标号的距离属性，返回值-1(FFH)，-2(FEH)分别对应类型为近标号，远标号。LENGTH变量当变量用DUP定义时，返回其包含的单元数，对其它变量则返回1。SIZE变量返回SIZE=LENGTH*TYP。类型/距离PTR变量或标号将PTR左边的类型/距离属性赋给右边的变量/标号。用DW定义字符串时，只允许包括两个字符，多于两个字符时，只能用DB定义。例：FIRSTDB‘HELLO’，SECONDDW‘OK’。定义堆栈段通常这样：STACKSEGMENTSTACK‘STACK’；组合类型不能省略。ORG表达式指定下面语句的起始偏移地址。宏是源程序中一段具有独立功能的程序代码。它只需要定义一次，就可以用宏指令语句多次调用。1.宏调用是在汇编期间进行，子程序则在程序执行期间执行。2.子程序调用每次都需保存现场，恢复现场，执行速度慢；宏调用则不需此项工作，节省时间，速度快。3.子程序这组指令的机器码在存储器中只存放一次，而宏调用所占存储空间与调用次数有关，次数越多，所占空间越大。若有多次调用的程序较长，速度要求不高，适宜采用子程序，可节省程序空间，若多次调用的程序较短，需传递的参数较多时或操作希望修改时，适宜采用宏调用。当主程序（调用程序）和过程在同一代码段中，则使用NEAR属性，若不在同一代码段中，则使用FAR属性。RAM随机存取存储器，随机存取存储器，随机读写，断电后数据消失。静态RAM（6264）集成度低，速度快，功耗较大，通常用做高速缓存（Cache）。动态RAM（2164），存储原理：动态RAM依靠电容C存储电荷的情况来决定存放信息是“1”或“0”。电容会缓慢放电而导致信息的丢失必须定时对电容充电，称为刷新，两次刷新的时间间隔与温度有关，典型的刷新时间间隔为2ms，刷新是一行一行进行的，每刷新一行的时间称为刷新周期。刷新和地址两次打入是DRAM芯片的主要特点。密度高，速度慢，成本低。微机中的内存条由DRAM做。位扩展法--当存储芯片所能提供的数据位数不能满足存储器系统的字长要求时，采用位扩展法进行扩展。扩展方法：三总线对接：1、各芯片的数据线分别接到数据总线的各位上；2、各芯片的地址线并接在一起，连到相应的地址总线各位；3、各芯片的控制线并接在一起，连到相应的控制线上。偶地址由A0做片选信号，数据为低8位，基地址由BHE非做片