《微机原理与接口技术》课程是高等学校电子信息类专业的平台课程。作为学习计算机硬件原理与应用知识最主要的课程，该课程对提高学生的计算机硬件应用能力至关重要，是学生学习部分专业课程、完成毕业设计的重要技术基础课程。
该课程是伴随着微处理器的诞生而出现的，同时又伴随着微处理器的发展而发展，课程内容从早期的以Z80微处理器为主进展到目前的以X86微处理器为主。由于X86微处理器在应用市场中的绝对主导地位，使得本课程的教学也延续了十几年。虽然X86微处理器不断更新，但由于新的处理器始终保持了对以前处理器的兼容，所以在处理器的结构原理上，特别是构成微机系统的原理上维持了许多共性的特征。这也导致了微机原理与接口技术这门课程在内容上的相对稳定。虽然有些教材中编排了一些新器件的内容，但由于缺乏系统性，以及课时的限制，效果都不理想。所以这些“新”内容往往不作为必须掌握的内容，只是建议学生阅读。
合肥工业大学计算机与信息学院开设的《微机原理与接口技术》课程，经过二十多年的发展，已成为合肥工业大学计算机及电子信息类专业本科生的重点公共平台课，并辐射到了其他相关院系。精炼形成的《微机原理与接口技术》适应创新性人才培养要求，满足社会发展需求。
随着教学改革的深入发展，各个专业都调整了教学内容及教学计划，为了适应不同专业的需求，课程小组针对不同专业不同层次（成教、全日制本科、研究生）的不同要求，制订了一整套新的教学大纲，确定了主要教学内容，完善了相关教学文件（如教学进度计划、教学日历、考试大纲等），选定了教材和主要参考书，编写了实验与课程设计指导书。
范文范例学习指导 第1章微机运算基础 习题和思考题 1.请完成以下计算： 174．66D=(10101110.10101)B＝（AE. A8）H 10101110101.01011B＝（1397.344）D＝（575.58）H 4BCH＝（010*********）B＝（）BCD 2.设字长为8位，X＝（2A）16，当X分别为原码、补码、反码和无符号数的时候，其真值 是多少？ 答：当X表示原码时，其真值为：＋101010 当X表示补码时，其真值为：＋101010 当X表示反码时，其真值为：＋101010 当X表示无符号数数时，其真值为：00101010 3.设字长为8位，用补码形式完成下列计算，要求有运算结果并讨论是否发生溢出？ 120＋18 －33－37 －90－70 50＋84 答：120＋18 其补码形式分别为：（120）补＝01111000 （18）补＝00010010 01111000 ＋ 00010010 10001010 由于C s=0 ，C p=1，因此有溢出，结果错误 －33－37 其补码形式为：（－33）补＝11011111 （－37）补＝11011011 11011111 ＋11011011 10111010 由于C s=1， C p=1，所以没有溢出，结果正确 －90－70 其补码形式为：（－90）补＝10011100 （－70）补＝10111010 10011100 ＋10111010 01010110 由于C s=1， C p=0，所以有溢出，结果错误 50＋84
其补码形式为：（50）补＝00110010 （84）补＝01010100 00110010 ＋01010100 10000110 由于C s=0， C p=1，所以有溢出，结果错误 4.请写出下列字符串的ASCII码值。 My name is Zhang san. 4D 79 6E 61 6D 65 69 73 5A 68 61 6E 67 73 61 6E 2E 第2章 80X86微机系统 习题与思考题 1.微型计算机主要由哪些基本部件组成？各部件的主要功能是什么？ 答：微型计算机主要由输入设备、运算器、控制器、存储器和输出设备组成。 各部件的功能分别是：1、输入设备通过输入接口电路将程序和数据输入内存；2、运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件，它是指令的执行部件；3、控制器是计算机的指挥中心，它负责对指令进行译码，产生出整个指令系统所需要的全部操作的控制信号，控制运算器、存储器、输入/输出接口等部件完成指令规定的操作；4、存储器用来存放程序、原始操作数、运算的中间结果数据和最终结果数据； 5、输出设备是CPU通过相应的输出接口电路将程序运行的结果及程序、数据送到的设备； 2.微处理器的发展过程是什么？ 答：微型计算机的发展过程是： 第一代（1946～1957）——采用电子管为逻辑部件，以超声波汞延迟线、阴极射线管、磁芯和磁鼓等为存储手段；软件上采用机器语言，后期采用汇编语言。 第二代（1957～1965）——采用晶体管为逻辑部件，用磁芯、磁盘作内存和外存；软件上广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。 第三代（1965～1971）——采用中小规模集成电路为主要部件，以磁芯、磁盘作内存和外存；软件上广泛使用操作系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。 第四代（1971～至今）——采用大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）为主要部件，以半导体存储器和磁盘为内、外存储器；在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。 3.简述80486微处理器的基本结构。 书12页 4.80486微处理器的工作模式有几种？当CS内容为1000H，IP内容为7896H，求在实地址 模式下的物理地址为多少？ 答：实模式和保护模式及虚拟8086模式。当CS内容为1000H，IP内容为7896H，在实地
习题1 1.什么是汇编语言，汇编程序，和机器语言？ 答：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。 汇编语言是面向及其的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符号或标号代替地址码。这种用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言编程了汇编语言。 使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序。 2.微型计算机系统有哪些特点？具有这些特点的根本原因是什么？ 答：微型计算机的特点：功能强，可靠性高，价格低廉，适应性强、系统设计灵活，周期短、见效快，体积小、重量轻、耗电省，维护方便。 这些特点是由于微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，建立在微细加工工艺基础之上。 3.微型计算机系统由哪些功能部件组成？试说明“存储程序控制”的概念。 答：微型计算机系统的硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。 “存储程序控制”的概念可简要地概括为以下几点： ①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器和输入/输出设备五大基本部件组成。 ②在计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，使计算机在不需要人工干预的情况下，自动、高速的从存储器中取出指令加以执行，这就是存储程序的基本含义。 ④五大部件以运算器为中心进行组织。 4.请说明微型计算机系统的工作过程。 答：微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存
放的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能。 5.试说明微处理器字长的意义。 答：微型机的字长是指由微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数，反映了一台计算机的计算精度，直接影响着机器的硬件规模和造价。计算机的字长越大，其性能越优越。在完成同样精度的运算时，字长较长的微处理器比字长较短的微处理器运算速度快。 6.微机系统中采用的总线结构有几种类型？各有什么特点？ 答：微机主板常用总线有系统总线、I/O总线、ISA总线、IPCI总线、AGP总线、IEEE1394总线、USB总线等类型。 7.将下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。 ①（4.75）10=（0100.11）2=（4.6）8=（4.C）16 ②（2.25）10=（10.01）2=（2.2）8=（2.8）16 ③（1.875）10=（1.111）2=（1.7）8=（1.E）16 8.将下列二进制数转换成十进制数。 ①（1011.011）2=（11.375）10 ②（1101.01011）2=（13.58）10 ③（111.001）2=（7.2）10 9.将下列十进制数转换成8421BCD码。 ① 2006=（0010 0000 0000 0110）BCD ② 123.456=（0001 0010 0011.0100 0101 0110）BCD 10.求下列带符号十进制数的8位基2码补码。 ① [+127]补= 01111111
《微机原理与接口技术》参考答案 《微机原理与接口技术》习题参考答案习题 2 1. 为何说8086CPU是16位CPU？答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。 2. 8086CPU哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？答：总线接口单元和执行单元。指令队列在BIU中。它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。 3. 8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指
针寄存器和变址寄存器。其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。4. 8086CPU中的IP寄存器有何用途？答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。 5. 在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。它们的含义如下：CF：进位标志。它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。PF：奇偶标志。它记录运算结果的奇偶检验条件。当结果操作数
《微机原理与接口技术》习题答案 一、单项选择题 1、80486CPU进行算术和逻辑运算时，可处理的信息的长度为( D )。 A、32位 B、16位 C、8位 D、都可以 2、在下面关于微处理器的叙述中，错误的是( C ) 。 A、微处理器是用超大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的芯片 B、一台计算机的CPU含有1个或多个微处理器 C、寄存器由具有特殊用途的部分内存单元组成，是内存的一部分 D、不同型号的CPU可能具有不同的机器指令 3、若用MB作为PC机主存容量的计量单位，1MB等于( B )字节。 A、210个字节 B、220个字节 C、230个字节 D、240个字节 4、运算器在执行两个用补码表示的整数加法时，判断其是否溢出的规则为( D )。 A、两个整数相加，若最高位（符号位）有进位，则一定发生溢出 B、两个整数相加，若结果的符号位为0，则一定发生溢出 C、两个整数相加，若结果的符号位为1，则一定发生溢出 D、两个同号的整数相加，若结果的符号位与加数的符号位相反，则一定发生溢出 5、运算器的主要功能是( C )。 A、算术运算 B、逻辑运算 C、算术运算与逻辑运算 D、函数运算 6、指令ADD CX，55H[BP]的源操作数的寻址方式是(D )。 A、寄存器寻址 B、直接寻址 C、寄存器间接寻址 D、寄存器相对寻址 7、设(SS)=3300H，(SP)=1140H，在堆栈中压入5个字数据后，又弹出两个字数据，则(SP)=(A ) A、113AH B、114AH C、1144H D、1140H 8、若SI=0053H，BP=0054H，执行SUB SI，BP后，则( C)。 A、CF=0，OF=0 B、CF=0，OF=1 C、CF=1，OF=0 D、CF=1，OF=1 9、已知(BP)=0100H，(DS)=7000H，(SS)=8000H，(80100H)=24H，(80101H)=5AH，(70100H)=01H，(70101H)=02H，指令MOV BX，[BP]执行后，(BX)=(D ) 。 A、0102H B、0201H C、245AH D、5A24H 10、实模式下80486CPU对指令的寻址由(A )决定。 A、CS，IP B、DS，IP C、SS，IP D、ES，IP 11、使用80486汇编语言的伪操作指令定义: VAL DB 2 DUP(1，2，3 DUP(3)，2 DUP(1，0)) 则
微机原理与接口技术教学大纲 一、课程基本信息： 课程名称：微机原理与接口技术（Principle of Communication & interfacin g technology） 课程编码： 07300214 课程类别：限定选修课 适用专业：电气工程及其自动化 开课学期：第七学期 课程学时：总学时：72学时，其中理论54学时，实验18学时 课程学分：4学分 先修课程：数字逻辑电路 课程简介：本课程是电子信息类及电气工程类专业的一门学科基础课程。主要讲授微型计算机的基本工作原理、特点、系统组成及接口技术,结合典型机型和通用可编程接口芯片，说明工作原理及其基本应用。课程内容兼顾硬件和软件两个方面，具有实践性强、涉及知识面广的特点。为学生今后分析和设计微机应用系统打好基础。通过本课程的学习、上机操作，充分发挥学生学习积极性，增强学生的计算机应用能力，促进学生综合素质的提高。 选用教材：姚燕南《微机原理与接口技术》，高等教育出版社。 参考书： 1．潘名莲.微计算机原理.电子工业出版社,1998 2. 潘峰.微型计算机原理与汇编语言.电子工业出版社,1998 3．艾德才.微型计算机原理与接口技术.高等教育出版社.2000 二、课程教育目标： （一）课程性质： 本课程是电子信息类专业及电气工程类专业的一门学科基础课程。主要讲授微型计算机的基本工作原理、特点、系统组成及接口技术,结合典型机型和通用可编程接口芯片，说明工作原理及其基本应用。课程内容兼顾硬件和软件两个方面，具有实践性强、涉及知识面广的特点。为学生今后分析和设计微机应用系统打好基础。通过本课程的学习、上机操作，充分发挥学生学习积极性，增强学生的计算机应用能力，促进学生综合素质的提高。 （二）课程设置目的：
微机原理及应用I课程教案 （Microcomputer Principles & ApplicationsI） 一、课程基本信息 课程编号：14134427 课程类别：专业核心课 适用专业：计算机科学与技术、网络工程、软件工程 学分：3.5学分 总学时：56学时，其中理论学时：56学时, 实验学时:0 先修课程：数字电子技术基础、计算机组成原理Ⅰ 后继课程：计算机系统结构 课程简介： 本课程是计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业的一门重要专业课，是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程。本课程以Intel 8086/8088为起点，逐步介绍80286、80386、80486以及Pentium CPU，使学生能够层层深入，逐步掌握各种微处理器的体系结构、组成原理以及它们之间的区别和联系。在接口技术部分，主要围绕个人计算机中常用的接口进行讲述，除了传统的并行接口、串行接口外，还讲述常用一些接口电路的应用和设计方法。该课程是学生学习和掌握微型计算机基本组成、工作原理、接口技术的重要课程。 主要教学方法与手段： 课堂多媒体课件结合黑板板书。
选用教材： 李云、曹永忠、于海东等，微型计算机原理及应用(第二版)，北京：清华大学出版社，2015 必读书目： [1] 葛桂萍等，微机原理学习与实践指导（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2015 [2] 戴梅萼，史嘉权，微型计算机技术及应用（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2008 选读书目： [1] 李继灿，新编16、32位微型计算机原理及应用（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2010 [2] 余春暄等，80X86/Pentium微机原理及接口技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社.2014 [3] 钱晓捷等，80X86/Pentium微机原理及接口技术-基于IA-32处理器和32位汇编语言（第4版）[M].北京：机械工业出版社.2011 二、课程总目标 本课程是计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业的一门重要专业课，通过对本课程的学习，学生将系统地从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理及常用接口技术，建立微机系统整体概念，使学生具备微机应用系统软、硬件开发的初步能力。 三、课程教学内容与教学要求 1、教学内容与学时分配 课程总学时：56学时，其中讲授学时：56学时；实验(上机)学时：0学时
《微机原理与接口技术》复习参考资料 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 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X>0 ，则[X]反=[X]原 若X<0，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的补码唯一，同为00000000 2、8位二进制的表示范围： 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0~9 2、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。
微机原理与接口技术期末考试题库 1.微机系统的硬件由哪几部分组成？ 答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。 2.什么是微机的总线，分为哪三组？ 答：是传递信息的一组公用导线。分三组：地址总线，数据总线，控制总线。 3.8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什 么？ 答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU 与存储器或IO设备之间的数据传送。执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接 口部件进行算术运算。 4.8086指令队列的作用是什么？ 答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。 5.8086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对 20位地址的寻址？完成逻辑地址到物理地址转换的部件是什么？
答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。 6.段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令 的物理地址为多少?指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗? 答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。 7.设存储器的段地址是4ABFH，物理地址为50000H，其偏移地址 为多少？ 答：偏移地址为54100H。（物理地址=段地址*16+偏移地址） 8.8086/8088CPU有哪几个状态标志位，有哪几个控制标志位？其意 义各是什么？ 答：状态标志位有6个：ZF，SF，CF，OF，AF，PF。其意思是用来反映指令执行的特征，通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的；控制标志位有3个：DF，IF，TF。它是由程序通过执行特定的指令来设置的，以控制指令的操作方式。 9.8086CPU的AD0~AD15是什么引脚？ 答：数据与地址引脚 10.INTR、INTA、NMI、ALE、HOLD、HLDA引脚的名称各是什么?
《微机原理与接口技术》课程教学大纲 课程编号：适用专业：电子信息科学与技术 学时数：48学分数： 3 一、课程类别：微机原理与接口技术是电子信息科学与技术的专业基础课。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，通过本课程的学习，使学生掌握微处理器的工作原理及时序，微型计算机与外部设备数据传送的基本方法；掌握常用接口芯片的硬件结构、编程要点及使用方法；能够读懂简单的接口电路原理图及相关的控制程序；能够根据要求设计简单的常用的接口电路，编写相应的程序段； 掌握实验、系统设计的基本方法。为后继课程的学习及未来从事微机硬件及软件开发打下基础。 三、课程的目的与任务 《微机原理与接口技术》课程学习内容为微型计算机系统的基本硬件组成、汇编语言指令系统、常用可编程接口电路、微机基本工作原理与应用。 通过本课程的学习，使学生掌握和理解微机的基本原理及应用开发方法，能根据实际要求完成微机系统的软、硬件设计，为后续课程奠定专业技术基础。 四、理论教学的基本要求 1、了解： 微机的应用前景和发展趋势; 微机应用前景; 8086最小模式的设计方法; 现代微机的基本组成原理、功能、特点; 存储器的基本工作原理; 中断控制的特点、中断处理方法; 微机中断系统的作用; 8259的操作命令字和控制命令字的意义和使用方法; 8255与8086的应用扩展设计方法; 8255的方式控制字及状态字意义和使用方法、初始化设计方法; 8253的6种应用扩展硬、软件设计方法;
8253的引脚功能和内部组成结构; 0832引脚功能和内部结构及0832与8086CPU的扩展设计方法; 0809引脚功能和内部结构及0809与8086CPU的扩展设计方法; 8086微机系统的小键盘设计方法; 8086微机系统的七段码显示器的设计方法。 2、理解： 中断请求与中断相应的基本工作过程; 8259引脚功能和内部结构及各部分的工作原理与特点; 8259中断触发方式和中断响应过程；多级中断响应过程; 8255的三种工作方式; A/D及D/A变换器接口基本特点与转换原理; 3、掌握： 8086指令的寻址方式; 8086的指令功能和使用方法; 8086汇编语言程序格式形式和各种表达方式; 汇编语言程序基本设计方法和基本要求; 8086中断系统结构、8086内部与外部中断的特点、中断类型与中断 向量、8086中断处理过程; 8255的引脚功能和内部组成结构; 8253的6种工作方式与输入/输出的时序、初始化编程; 8251的控制字与状态字、初始化编程。 五、教学学时数分配数
一、问答题 1、下列字符表示成相应的ASCII码是多少？ （1）换行0AH （2）字母“Q”51H （3）空格20H 2、下列各机器数所表示数的范围是多少？ （1）8位二进制无符号定点整数； 0~255 （2）8位二进制无符号定点小数；0.996094 （3）16位二进制无符号定点整数；0~65535 （4）用补码表示的16位二进制有符号整数；-32768~32767 3、(111)X=273，基数X=？16 4、有一个二进制小数X=0.X1X2X3X4X5X6 (1)若使X≥1/2，则X1……X6应满足什么条件? X1=1 若使X＞1/8，则X1……X6应满足什么条件？X1∨X2 ∨X3=1 (2) 5、有两个二进制数X=01101010，Y=10001100，试比较它们的大小。 （1）X和Y两个数均为无符号数；X＞Y （2）X和Y两个数均为有符号的补码数。X 第二章 8086系统结构 一、 8086CPU 的内部结构 1.总线接口部件BIU （Bus Interface Unit ） 组成：20位地址加法器，专用寄存器组，6字节指令队列，总线控制电路。 作用：负责从内存指定单元中取出指令，送入指令流队列中排队；取出指令所需的操作 数送EU 单元去执行。 工作过程：由段寄存器与IP 形成20位物理地址送地址总线，由总线控制电路发出存储器“读”信号，按给定的地址从存储器中取出指令，送到指令队列中等待执行。 *当指令队列有2个或2个以上的字节空余时，BIU 自动将指令取到指令队列中。若遇到转移指令等，则将指令队列清空，BIU 重新取新地址中的指令代码，送入指令队列。 *指令指针IP 由BIU 自动修改，IP 总是指向下一条将要执行指令的地址。 2.指令执行部件EU （Exection Unit) 组成：算术逻辑单元（ALU ），标志寄存器（FR ），通用寄存器，EU 控制系统等。 作用：负责指令的执行，完成指令的操作。 工作过程：从队列中取得指令，进行译码，根据指令要求向EU 内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能。若执行指令需要访问存储器或I/O 端口，则EU 将操作数的偏移地址送给BIU ，由BIU 取得操作数送给EU 。 二、 8088/8086的寄存器结构 标志寄存器 ALU DI DH SP SI BP DL AL AH BL BH CL CH ES SS DS CS 内部暂存器输入 / 输出控制 电路1432EU 控制系 统20位16位8086总线指令 队列总线 接口单元执行 单元 6 516位 属第三代微处理器 运算能力： 数据总线：DB 《微型计算机原理及应用》教学大纲 课程代码： 课程类别：专业必修课程 授课对象：计算机类、人工智能类、电子信息类、自动化类等相关本科专业 开课学期：2下或3上 学分：2+1学分 主讲教师： 指定教材：王宜怀、李庆利、冯德旺. 微型计算机原理及应用—基于Arm微处理器，人民邮电出版社，2020年1月，ISBN 978-7-115-53299-2 前导知识：高等数学、模拟电子技术与数字电路电子技术 一、教学目的 本课程主要目的在于从底层开始理解微型计算机是如何工作的，属于计算机、人工智能、电子信息、自动化等理工类本科专业的专业基础课程。在理论层面，要使学生理解微型计算机基本工作原理；在实践层面，要运用直接与硬件打交道的汇编语言进行编程，理解计算机程序基本运行过程。通过本课程，可使学生基本理解微型计算机的基本结构、信息表示、系统时钟、三总线、硬件系统、指令系统、汇编语言框架和汇编程序设计方法，基本理解微型计算机的存储器、串行通信接口、中断系统、定时器、模数与数模转换、直接存储器存取等，并可以通过汇编语言编程体会其中的工作过程，为高级语言程序设计、微型计算机应用系统软硬件设计、嵌入式人工智能等提供知识基础。 二、教学内容 第1章微型计算机基本结构及信息表示 【目的要求】 了解微型计算机的基本概况与发展简史、基本结构（包括CPU、存储器、I/O接口、三总线等基本概念）；了解微机原理的实践选型；理解和掌握计算机中常用的数制，以及数制之间的转换方法；理解和掌握计算机中信息的表示方式，包括位、字节、浮点数等基本含义，也包括字符编码方式等基本内容。 【重点难点】 计算机中信息的表示方式 【教学内容】 1.1 微型计算机概述 1.2 微机原理的实践选型 1.3 数制及数制之间的转换方法 1.4 计算机中信息的基本表示方式 1.5 文字在计算机中的存储方式—字符编码 第2章微型计算机的硬件系统 【目的要求】 理解微型计算机的硬件最小系统，理解CPU中的寄存器、微型计算机存储器映像，以一个MCU芯片为例，理解微型计算机硬件最小系统的构件化设计方法 【重点难点】 硬件最小系统、CPU中的寄存器、存器器映像、通用嵌入式计算机 【教学内容】 2.1 微型计算机的硬件共性结构及基本性能指标 2.2 Arm Cortex-M微处理器概述 2.3 CPU内部寄存器与存储器映像 2.4 Arm Cortex-M4内核的微型计算机芯片实例 2.5 由STM32L431构建的通用嵌入式计算机 第3章指令系统 【目的要求】 理解寻址方式，理解基本指令系统，记住几个简单指令；归纳基本指令的理解方法；通过汇编环境了 微机原理及接口技术 第一部分客观题 一、单项选择题（每小题2分，共10分） 1. 寄存器ECX勺低16位部分可以用 ____________ 达。 A EX B CX C CH D CL 2. 8086处理器执行“ OUT DX,AL指令时，AL的数据出现在_____________ 输出给外设。 A控制总线B地址总线C电源和地线D 数据总线 3. 与DRAM目比，SRAM勺特点是___________ 。 A集成度高、存取周期长B集成度低、存取周期长 C集成度高、存取周期短D集成度低、存取周期短 4. 使用语句“ var dword 3721 ”定义的变量var在主存占用___________ 字节存储空间。 A 1 B 2 C 4 D 8 5. 用8K>8结构SRAM芯片构成64000H H6FFFFH地址范围的存储器，需要使用__________ 。 A 4 B 6 C 8 D 10 二、对错判断题（每小题2分，共10分）（说明：正确的选“ A ,错误选“ B” 6. IA-32 处理器设置的中断标志IF = 0是关中断，表示禁止内部中断和外部中断的所有中断请求。X 7. 已知var是一个变量，语句“ add esi,byte ptr var ”没有语法错误。X 8. DMA传输由DMA控制器控制，无需处理器执行I/O指令。V 9. 高性能计算机中常使用Cache （高速缓冲存储器）提高主存性能。V 10. 向某个I/O端口写入一个数据，一定可以从该I/O端口读回这个数据。V 第二部分主观题 一、填空题（每空2分，共10分） 1. 8086处理器引脚有3个最基本的读写控制信号，它们是M/IO*，—RD* __________ 和____ /R* ______ 。 2. 逻辑地址由—段基地址_________ 口偏移地址两部分组成。代码段中下一条要执行的指令由CS和 _____ 指针IP ____ 寄存器指示，后者在实地址模型中起作用 的仅有_____ 指针 ____ 寄存器部分。 二、问答题（每小题6分，共30分） 1. 什么是JMP指令的近（near）转移和远（far ）转移？ jmp指令的近转移是指在同一个段里面的转移，也叫做段内近转移，用汇编编码就是这样的jmp near ptr标号 jmp指令的远转移是指段与段之间的转移，就是说不在同一个段的转移，用汇编编码就是这样的jmp far ptr 标号 2. 什么是存储访问的局部性原理，它分成哪两个方面的局部性？ 程序局部性原理：虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。根据统计，进程运行时，在一段时间内，其程序的执行往往呈现岀高度的局限性，包括时间局部性和空间局部性。 1、时间局部性：是指若一条指令被执行，则在不久的将来，它可能再被执行。 2、空间局部性：是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问。 《微机原理与接口技术A》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：DX2006 课程名称：微机原理与接口技术A 课程性质：必修课 课程类别：大类学科基础与专业基础课程 适用专业：电子信息工程专业、通信工程专业、计算机专业及网络专业 总学时：80 总学分：5.0 先修课程：《线性电子电路》、《脉冲与数字电路》、《数字逻辑》 后续课程：《单片机原理及应用》、《嵌入式系统》、《计算机网络》、《计算机控制技术》 课程简介：本课程是电子信息工程和通信工程专业的主干课程。课程系统讲授以INTEL 80X86微型计算机为背景，从硬件和软件的结合上对微型计算机的组成原理和接口技术进行了较为详细论述，重点对INTEL 8086微型计算机的体系结构及可编程接口等做全面介绍。 课程内容主要包括微型计算机系统的基本结构；8086 CPU的内部结构、系统配置、操作时序和存储器组织；8086的指令系统；汇编语言程序设计方法以及编程实验；存储器系统的电路分析和设计；微型计算机系统中输入输出的基本方法；8086中断系统及中断控制器的工作原理；各种（可编程）接口芯片的实际电路分析、设计以及电路实验；D/A和A/D转换电路工作原理及应用。 选用教材：1.《微型计算机原理与接口技术》.周荷琴,吴秀清编著.第3版.合肥:中国科技大学出版社,2004. 2.《微型计算机原理与接口技术》.赵彦强编著.第2版.合肥:合肥工业大学出版社,2010. 参考书目: 1.《32位微型计算机原理与接口技术》谢瑞和编著高等教育出版社 2.《微型计算机技术及应用》清华大学出版社戴梅萼编著 3.《微机原理及接口技术》谭浩强编电子工业出版社 4.《微机原理与接口技术》周明德著人民邮电出版社 5.《32位微型计算机原理与接口技术》陈建铎编著高等教育出版社 6.《微型计算机原理》姚燕南编西安电子科技大学出版社 7.《微型计算机原理及应用》李伯成编著西安电子科技大学出版社 二、课程总目标 本课程是电子信息工程和通信工程专业的一门重要的专业技术基础课。通过本课程的学习,应使学生： ⑴能正确理解微型计算机的基本特点和组成原理； ⑵熟练掌握微型计算机系统的一般分析方法； ⑶正确理解CPU指令系统，掌握汇编语言程序设计方法； ⑷正确理解各种存储器工作原理，熟练掌握存储器系统的设计方法； ⑸掌握微机系统接口电路的分析和设计方法，能够根据开发的要求，扩充微机系统功能； ⑹掌握微型机接口的实际应用编程技术； ⑺掌握编程和接口电路实验方法，能够正确设计实验，以解决实际问题； ⑻为“嵌入式系统”、“计算机网络”、“计算机控制技术”等后续课程的学习打下良好的基础。 三、课程教学内容与基本要求 本课程以INTEL 80X86微型计算机为背景，从硬件和软件的结合上对16/32位微型计算机的组成原理和接口技术进行了详细论述，重点对INTEL 8086微型计算机的体系结构及可编程接口等作了全面介绍。同时，对多微处理器系统、微机系统实用接口新技术和各类总线新技术等作了叙述，硬件部分着重于电路的功能及应用，软件部分着重于编程的方法与技巧。 1．教学内容 （1）微型计算机概述 微型计算机的特点与发展状况，微型机的分类，微处理器，微型计算机，微型计算机系统，微型计算机的应用，微型计算机系统的总线结构。 8086/8088微机原理课程设计 1、课程设计说明 “微机原理与接口技术课程设计”主要是测试学生的8086/8088系统输入输出技术应用能力、数字电路应用能力和程序设计能力。 设计题目中综合了《数字逻辑》、《微机原理与接口技术》和《程序设计基础》等课程中的相关知识点。特别是电气工程系各专业学习了《模拟电子》、《传感器技术》、《单片机技术》等课程，给题目的扩展和实际应用提供了基础。本课程的课程设计实际上是一个综合性应用的设计和制作。 这里只给出了部分课程设计的题目，主要和接口电路有关，每个题目的实现方式和扩展空间都很大，指导教师可根据学生的具体情况决定设计题目的内容和设计量。纯汇编语言软件的设计未在这里列出。 欢迎学生自拟题目，经指导教师审核其难易程度和确定所用器材，优先选用。 2、课程设计计分办法 课程设计的计分由课设题目（60）、课设报告（20）、考勤（20）三部分组成。 一、题目的选择 设计题目分为星级制（★），根据选择题目的难易程度确定成绩，以百分制计算，按比例计入总成绩。要根据个人情况合理选择题目，不可多组选择同一题目。 1、无星为最简题目，做完多个题目仅记分为及格（69分及以下）。 2、1星（★）为简单题目，做完1个题目记分为良（70～89分）。 3、2星（★★）为较难题目，做完1个题目记分优（90～100分）。 4、星级题目多做可提高分值。 5、课设一般为分组实施，主要设计者记原星级分值，辅助者减1星。 6.、未完成设计者视设计程度减星计分。 7、无星题目可单人完成，但不选题目者记0分。 二、报告要求 课设报告应按规定格式书写，并按时上交。报告原则上要求手工书写，如要打印必须是独立版本，遇雷同课设报告均不计入总成绩。 三、考勤 考勤。点名一次未到扣5分，5次以上记0分。 3、课程设计题目 设计一、发光管间隔交替闪烁。 使QTH实验仪上的8个发光管间隔交替闪烁，要求： ①8255的PA0～PA7接L1～L8； ②8255的片选信号CE接地址线A15； ③闪烁时间可通过PC键盘、QTH小键盘或波动开关调整； 说明： ①发光管可接8255的其它口，CE也可接其它地址线。 ★设计二、循环显示“0～9”。 使与KL1相连的数码管以闪烁的方式循环显示“0～9”（即每个数字亮、灭至少两次），要求： 《微机原理与接口技术》习题参考答案 习题2 1.为何说8086CPU是16位CPU？ 答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。 2.8086CPU由哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？ 答：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）。指令队列在BIU中。它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。 3.8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？ 答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器。其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。 4.8086CPU中的IP寄存器有何用途？ 答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。 5.在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是 什么？ 答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。它们的含义如下： CF：进位标志。它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。 PF：奇偶标志。它记录运算结果的奇偶检验条件。当结果操作数中“1”的个数为偶数时PF=1，否则PF=0。 AF：辅助进位标志。在字节运算时，由低半字节（字节的低4位）向高半字节有进位或借位时，AF=1，否则AF=0。 ZF：零标志。运算结果为零时ZF=1，否则ZF=0。 SF：符号标志。它记录运算结果的最高位，即由符号数的符号。 OF：溢出标志。在运算过程中，如果运算结果已经超出了机器能表示的数值范围（指有符号数）称为溢出，此时OF=1，否则OF=0。 6.分别完成下面的8位运算，并说明各主要标志位的状态，以及结果是否产生溢出（提 示：需要分为有符号数和无符号数两种情况）。 实验一简单I/O扩展实验 一、实验目的 1、熟悉74LS273，74LS244的应用接口方法。 2、掌握用锁存器、三态门扩展简单并行输入、输出口的方法。 二、实验内容 逻辑电平开关的状态输入74LS244，然后通过74LS273锁存输出，利用LED显示电路作为输出的状态显示。 三、实验原理介绍 本实验用到两部分电路：开关量输入输出电路，简单I/O口扩展电路。 四、实验步骤 1、实验接线：(?表示相互连接) CS0 ?CS244 CS1?CS273 K1～K8 ?IN0～IN7（对应连接） O0～O7?LED1～LED8 2、编辑程序，单步运行，调试程序 3、调试通过后，全速运行程序，观看实验结果。 4、编写实验报告。 五、实验提示 74LS244或74LS273的片选信号可以改变，例如连接CS2，此时应同时修改程序中相应的地址。 六、实验结果 程序全速运行后，逻辑电平开关的状态改变应能在LED上显示出来。例如：K2置于L位置，则对应的LED2应该点亮。 七、程序框图（实验程序名: T244273.ASM） 八、程序源代码清单 assume cs:code code segment public org 100h start: mov dx,04a0h ;74LS244地址 in al,dx ;读输入开关量 mov dx,04b0h ;74LS273地址 out dx,al ;输出至LED jmp start code ends end start 实验二存储器读写实验 一、实验目的 1.掌握PC机外存扩展的方法。 2.熟悉6264芯片的接口方法。 3.掌握8086十六位数据存储的方法。 二、实验内容 向02000～020FFH单元的偶地址送入AAH，奇地址送入55H。 三、实验原理介绍 本实验用到存储器电路,见硬件说明。 四、实验步骤 1、实验接线 本实验无需接线。 2、编写调试程序 3、运行实验程序，可采取单步、设置断点方式，打开内存窗口可看到内存区的变化。 五、实验提示 1、RAM区的地址为02000H，编程时可段地址设为01000H，则偏移地址为1000H。 2、如果按字节进行存储，则AL为55H或AAH；如果按字进行存储，则AX应为55AAH。 3、626 4、62256等是计算机系统扩展中经常用到的随机存储器芯片（RAM），主要用作数据存储器扩展。本实验所进行的内存置数在程序中经常用到。计算机系统运行中会频繁地进行内存与外设或者内存与内存之间的数据传输，所以本实验虽然简单但对理解系统程序的运行很关键，望学习和实验时认真对待。 六、实验结果 在断点1处内存区02000H～020FFH单元为00H；在断点2处偶地址为AAH，奇地址为55H 七、程序框图（实验程序名: RAM.ASM) 八、程序源代码清单 code segment微机原理与接口技术
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