微型计算机原理及应用知识点总结剖析

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1 第一章 计算机基础知识 一、微机系统的基本组成 1.微型计算机系统由硬件和软件两个部分组成。

(1)硬件: ①冯●诺依曼计算机体系结构的五个组成部分:运算器,控制器,存储器,输入设备,输入设备。其特点是以运算器为中心。 ②现代主流的微机是由冯●诺依曼型改进的,以存储器为中心。 ③冯●诺依曼计算机基本特点: 核心思想:存储程序; 基本部件:五大部件; 信息存储方式:二进制; 命令方式:操作码(功能)+地址码(地址),统称机器指令; 工作方式:按地址顺序自动执行指令。 (2)软件: 系统软件:操作系统、数据库、编译软件 应用软件:文字处理、信息管理(MIS)、控制软件 二、微型计算机的系统结构 大部分微机系统总线可分为3类:数据总线DB(Data Bus),地址总线AB(Address Bus),控制总线CB(Control Bus)。 总线特点:连接或扩展非常灵活,有更大的灵活性和更好的可扩展性。

三、工作过程 微机的工作过程就是程序的执行过程,即不断地从存储器中取出指令,然后执行指令的过程。 ★ 例:让计算机实现以下任务:计算计算7+10=? 程序:mov al,7 Add al,10 hlt 2

指令的机器码: 10110000(OP) 00000111 00000100(OP) 00001010 11110100(OP)

基本概念: 1. 微处理器、微型计算机、微型计算机系统 2. 常用的名词术语和二进制编码 (1) 位、字节、字及字长 3

(2)数字编码 (3) 字符编码 (4) 汉字编码 3. 指令、程序和指令系统 习题: 1.1,1.2,1.3,1.4,1.5

第二章 8086/8088微处理器 一、8086/8088微处理器

8086微处理器的内部结构:从功能上讲,由两个独立逻辑单元组成,即执行单元EU和总线接口单元BIU。 执行单元EU包括:4个通用寄存器(AX,BX,CX,DX,每个都是16位,又可拆位,拆成2个8位)、4个16位指针与变址寄存器(BP,SP,SI,DI)、16位标志寄存器FLAG(6个状态标志和3个控制标志)、16位算术逻辑单元(ALU)、数据暂存寄存器; EU功能:从BIU取指令并执行指令;计算偏移量。 总线接口单元BIU包括:4个16位段寄存器(CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)和ES(附加段寄存器))、16位指令指针寄存器IP(程序计数器)、20位地址加法器和总线控制电路、6字节(8088位4字节)的指令缓冲队列; BIU功能:形成20位物理地址;从存储器中取指令和数据并暂存到指令队列寄存器中。 3、执行部件EU和总线接口部件BIU的总体功能:提高了CPU的执行速度;降低对存储器的存取速度的要求。 4、地址加法器和段寄存器 由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址(又称为逻辑地址或简称为偏移量),将它与左移4位后的段寄存器的内容同时送到地址加法器进行相加,最后形成一个20位的实际地址(又称为物理地址),以对应存储单元寻址。 要形成某指令码的物理地址(即实际地址),就将IP的值与代码段寄存器CS(Code Segment)左移4位后的内容相加。 【例假设CS=4000H,IP=0300H,则指令的物理地址PA=4000H×10H+0300H=40300H。 4

逻辑地址=4000H: 0300H。 “段加偏移”的寻址机制:物理地址=段基地址(又称段起始地址=段地址×10H)+偏移地址 逻辑地址:其表达形式为“段地址:段内偏移地址”。 二、8086/8088CPU基本执行环境

指令指针(IP)寄存器包含下一条要执行的指令在当前码段中的偏移。 8086/8088的16位标志寄存器F只用了其中的9位作标志位,即6个状态标志位,3个控制标志位。 5

6个状态标志位: CF(Carry Flag)进位标志:进位或借位时,则CF为1;否则为0。 PF(Parity Flag)奇偶性标志:含有偶数个“1”时,则PF为1;否则为0。 AF(Auxiliary Carry Flag)辅助进位标志: ZF(Zero Flag)零标志:运算结果为零,ZF为1;否则为0。 SF(Sign Flag)符号标志:OF(Overflow Flag)溢出标志: 3个控制标志位(程序设置(1),清除(0)): DF(Direction Flag)方向标志 IF(Interrupt Enable Flag)中断允许标志 TF(Trap Flag)跟踪(陷阱)标志

存储器组织: 1M字节存储器以64K为范围分为若干段。在寻址一个具体物理单元时,必须要由一个基地址再加上由SP或IP或BP或SI或DI等可由CPU处理的16位偏移量来形成实际的20位物理地址。

三、总线周期 1、时钟周期:时钟脉冲信号的一个循环时间叫一个时钟周期,又称为一个“T”状态,是微处理器工作的最小时间单位 2、总线周期(机器时间):完成一次对存储器或I/O端口的操作所需要的时间。 3、指令周期:执行一条指令所需要的时间。 1个最基本的总线周期由4个时钟周期组成,4个时钟周期又称为4个状态,。 四、8086/8088引脚 地址/数据总线AD15~AD0:分时复用 地址/状态总线:A19/S6~A16/S3: 控制总线: BHE/S7:表示高8位数据有效,T1输出。 RD:存储器或I/O口读信号,输出,低电平有效,T2~T3有效。 READY:准备就绪信号,输入,高电平有效。READY=1时,表示CPU访问的存储器或I/O端口已准备好传送数据,马上可以进行读/写操作。 TEST:测试信号,输入,低电平有效。 INTR:可屏蔽中断请求信号,输入,电平触发,高电平有效。 CPU每执行完一条指令,即检查INTR,为“1”表示有中断清求,为“0”,则没有。是否响应受标志寄存器中IF的控制 6

NMI:不可屏蔽中断请求信号,输入,上升沿触发。 RESET:复位信号,输入,高电平有效。CPU复位后,从FFFF0H单元开始读取指令。 电源线和地线: VCC,GND 五、8086系统的最小/最大工作方式 最小工作方式: ① INTA:中断响应信号,输出,低电平有效。 ② ALE:地址锁存允许信号,输出,高电平有效。 ③ DEN:数据允许信号,三态输出,低电平有效。 ④ DT/R:数据发送/接收控制信号,三态输出。 ⑤ M/IO:存储器或I/O端口选择信号,三态输出。M/IO=1,表示当前CPU正在访问存储器;M/IO=0,表示当前CPU正在访问I/O端口。 ⑥ WR:写信号,三态、输出。当WR=0低电平有效时,表示当前CPU正在对存储器或I/O端口进行写操作。 ⑦ HOLD:总线保持请求信号,输入,高电平有效。 ⑧ HLDA:总线请求响应信号,输出,高电平有效。 最大工作方式: 在最大方式系统中,外加有8288总线控制器,一般包含2个或多个处理器。 8282:地址锁存器,8286:数据收发器 第三章 8086指令系统 一、计算机语言 1.机器语言:面向机器,0和1表示机器是否可接受并执行指令。 2.汇编语言:面向人,符号表示,必须翻译才能执行。 汇编语言指令的格式: 一般格式:操作码 操作数 具体格式:标号:操作码(空格分隔符)目的操作数(存放结果),(逗号分隔符)源操作数;注释 一条指令可以无操作数,必须有操作码,不同的机器,操作数个数不同。 3.高级语言 二、指令寻找操作数的寻址方式

操作数通常保存在:(1)指令中(2)CPU内部寄存器中(3)内存单元中(4)I/O端口中;

8086/8088CPU与数据有关寻址方式: 1. 立即寻址 2.寄存器寻址 3.直接寻址 4.寄存器间接寻址5.变址寻址6.基址寻址 7.基址加变址寻址9.相对基址变址寻址10. I/O端口寻址11. 数据串寻址 例: 设DS=1200H,BX=05A6H,SS=5000H,BP=40A0H,SI=2000H,DI=3000H,位移量DISP=1618H,试判断下列指令的寻址方式,并求出在各种寻址方式下,这些寄存器与位移量所产生的有效地址EA和实际地址(物理地址)PA。说明指令执行的结果。 ① MOV AX,[0618H] 这是一条直接寻址方式的指令。 7

EA=0618H PA=12000H+0618H=12618H 该指令执行的结果是将数据段的实际地址为12618H和12619H两单元中的内容取出送AX。 ② MOV AX,[BX] 这是一条以数据段基址寄存器BX间接寻址的指令。 EA=05A6H PA=12000H+05A6H=125A6H 该指令执行的结果是将数据段的125A6H和125A7H两单元的字内容取出送AX。 ③ MOV AX,[BP] 这是一条以堆栈段基址寄存器BP间接寻址的指令。由于寻址时用上了BP寄存器,则操作数所默认的段寄存器就是SS。 EA=40A0H PA=50000H+40A0H=540A0H该指令执行的结果是将堆栈段的540A0H和540A1H两单元的字内容取出送AX。 ④ MOV AX,[DI] 这是一条变址寻址的指令。 EA=3000H PA=12000H+3000H=15000H 该指令执行的结果是将数据段的15000H和15001H两单元的字内容取出送AX。 ⑤ MOV AX,[BX+DI] 这是一条基址加变址寻址的指令。 EA=05A6H+3000H=35A6H PA=12000H+35A6H=155A6H 该指令执行的结果是将数据段的155A6H和155A7H两单元的字内容取出送AX。 ⑥ MOV AX,[BP+SI+DISP] 这是一条带位移量的基址加变址寻址的指令,又叫相对基址加变址寻址的指令,且操作数的默认段为SS。 EA=40A0H+2000H+1618H=76B8H PA=50000H+76B8H=576B8H 该指令执行的结果是将堆栈段的576B8H和576B9H两单元的字内容取出送AX。 三、指令的寻址=>CS:IP(不用表示,固定的) 转移寻址:用于控制转移类指令。 实质:控制转移类指令通过改变IP和CS值,从新位置开始执行指令。 转移寻址分成2种类型:段内转移和段间转移。 条件转移指令只允许实现段内转移,而且是段内短转移,由指令中直接给出8位地址位移量 无条件转移和调用指令又可分为段内短转移、段内直接转移、段内间接转移、段间直接转移和段间间接转移等5种不同的寻址方式。 段间转移=远转移。 四、指令分类 8086/8088的指令按功能可分为6类:数据传送、算术运算、逻辑运算、串操作、程序控制和CPU控制。