計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)指南

1、計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)指南俸遠(yuǎn)禎 徐潔 (2001、12)為了幫助同學(xué)們復(fù)習(xí)， 本文首先闡明本課程的教學(xué)目標(biāo)與考核說(shuō)明， 這是總復(fù)習(xí)的指導(dǎo) 思想。 在重點(diǎn)與難點(diǎn)的剖析中， 則首先突出需熟練掌握的部分，然后再討論一些需掌握、理 解的概念和方法，其間插入一些典型題例。由于匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有其自身的體系和特點(diǎn)， 我們將它作為專(zhuān)門(mén)的一節(jié)討論。一、教學(xué)目標(biāo)與考核要求 本課程的教學(xué)目標(biāo)是：在學(xué)完本課后能建立起整機(jī)概念，它可分為兩級(jí)：(1) CPU級(jí)，它包含三個(gè)方面：CPU基本組成、指令流程、匯編語(yǔ)言級(jí)程序設(shè)計(jì)方法。(2) 系統(tǒng)級(jí)，它包含兩個(gè)方面：如何通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)與接口將CPU主存、I/O設(shè)備

2、(含外存)連接成整機(jī)，對(duì)輸入 /輸出的三種基本控制機(jī)制。相應(yīng)地， 考核也將緊緊圍繞這一基本教學(xué)目標(biāo)。 一套規(guī)范的試卷應(yīng)能體現(xiàn)出與整機(jī)概念 相關(guān)的核心內(nèi)容，如：CPU如何執(zhí)行程序(指令流程)，如何組成一個(gè)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，總線(xiàn)與 接口的基本組成，中斷方式的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用、過(guò)程，DMA方式的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用、過(guò)程，同步控制與異步控制，閱讀、分析程序段，用常用匯編語(yǔ)句編寫(xiě)程序段( 教材例題和錄像教學(xué)中使用的匯編語(yǔ)句基本上就屬于常用的 )等。教材在每章開(kāi)頭的“學(xué)習(xí)目標(biāo)”中，分別用幾種層次表明考核要求：熟練掌握，這是 重之重、必考內(nèi)容，可能占有較大比重。掌握。理解。屬于了解”的內(nèi)容一般不直接 考核，即或涉

3、及到一些，其比重也很小。試題類(lèi)型大致分為： 單項(xiàng)選擇題多項(xiàng)選擇題改錯(cuò)題 (原題均有錯(cuò) )。在這三種試題 中都給出一些似是而非的提法或結(jié)論， 要求考生能正確理解有關(guān)概念， 能選擇或給出正確的 結(jié)論。注意，對(duì)改錯(cuò)題的改正并不是將原來(lái)的提法簡(jiǎn)單地顛倒就行的，也不要偏離題意。簡(jiǎn)答題，要求正面回答、 闡述。 有時(shí)也要求對(duì)可比性概念進(jìn)行比較分析，例如同步控制與異 步控制、組合邏輯控制與微程序控制、中斷與DMA等。分析題，如閱讀一段用匯編語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的程序段，然后回答問(wèn)題。設(shè)計(jì)題，如擬定指令流程、設(shè)計(jì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、編寫(xiě)程序段 等。設(shè)計(jì)題通常是重點(diǎn)所在，請(qǐng)大家務(wù)必注意，本文也將重點(diǎn)分析。二、需熟練掌握的內(nèi)容教材在

4、三處采用了“熟練掌握”的提法：CPU基本組成與指令流程，用存儲(chǔ)芯片構(gòu)成某一容量的存儲(chǔ)器，中斷方式與DMA方式。這些知識(shí)點(diǎn)涉及到建立整機(jī)概念的核心問(wèn)題：CPU如何執(zhí)行指令，計(jì)算機(jī)如何存儲(chǔ)信息，如何控制輸入 /輸出。1. CPU基本組成教材3.3.1節(jié)給出了一種簡(jiǎn)化的 CPU內(nèi)部組成模型，它是擬定指令流程的基礎(chǔ)，大家應(yīng) 該記住它。在理解它的組成時(shí)需要抓住幾點(diǎn)：(1) ALU 部件，以及它的輸入與輸出方式。(2) 用于運(yùn)算的一組寄存器 R0- R3及暫存器C、D Z。(3) 用于控制的一組寄存器：指令寄存器IR，程序計(jì)數(shù)器PC,程序狀態(tài)字寄存器 PSW(4) 與訪存相關(guān)的一組寄存器：存儲(chǔ)器地址寄存器

5、MAR存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器 MDR堆棧指針SP。(5) 內(nèi)部總線(xiàn)的連接方式,如何向它發(fā)送信息,它又如何輸出信息。（6） CPU如何通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)與主存、I/O設(shè)備相連接。2. 擬定指令流程指令流程體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)工作原理中一個(gè)核心內(nèi)容：CPU究竟怎樣執(zhí)行程序指令 ？大家務(wù)必要熟練掌握?？己朔绞揭话闶墙o出一條特定的指令，以模型機(jī)CPU內(nèi)部組成為背景，用寄存器傳送級(jí)語(yǔ)句描述其讀取與執(zhí)行流程。關(guān)鍵是要熟練掌握幾種基本尋址方式的實(shí)現(xiàn)過(guò)程， 分清誰(shuí)是源地址、誰(shuí)是目的地址，操作碼是什么。設(shè)計(jì)題：擬出指令 MOV-（SP）, x（R0）的讀取與執(zhí)行流程。PS MAR取指令地址MR MDR IR, PC+1tPC 取指

6、令PC MARMR MDR D, PC+P PC 取形式地址D+R（R Z變址計(jì)算Zr MAR送有效地址MR MDR C讀源操作數(shù)SP-1R ZZr MAR SP修改棧頂?shù)刂稢r MDRMDR M 壓棧本題的操作碼 MOV!條傳送指令，意味著從源地址讀取一個(gè)操作數(shù)，送入目的地。按模型機(jī)指令格式，源尋址方式助記符x（R0）表明是采用變址方式，即：從緊跟現(xiàn)行指令的下一個(gè)存儲(chǔ)單元中讀取形式地址，送入暫存器D變址寄存器 R0的內(nèi)容（變址量）與形式地址相加，獲得有效地址，暫存在Z中；再按該有效地址從主存中讀取源操作數(shù)，送入暫存器Co目的地尋址方式助記符-（SP）表明采用堆棧尋址方式，將源操作數(shù)壓入堆棧；

7、先修改堆棧指 針SP,使它指向新棧頂（待存的空單元）。最后，將暫存于C中的源操作數(shù)經(jīng) MDF送入主存（即 壓入堆棧）。采用了兩種相對(duì)復(fù)雜一些的尋址方式，常用的尋址方式還有：寄存器尋址方式R、寄存器間址方式（R），自減型寄存器間址方式 -（R），自增型寄存器間址（R）+，直接尋址方式 DI 等，大家務(wù)必要掌握。3. 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)CPU加上主存，習(xí)慣上稱(chēng)為主機(jī)。在構(gòu)建某個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常需自行設(shè)計(jì)半導(dǎo)體 存儲(chǔ)器，即用若干存儲(chǔ)芯片構(gòu)造一定容量的存儲(chǔ)器。所以這是必須熟練掌握的核心內(nèi)容。 設(shè)計(jì)題：用1KX 4/片的存儲(chǔ)芯片構(gòu)成一個(gè) 4KB存儲(chǔ)器，地址總線(xiàn) A15A0（低），數(shù)據(jù)總線(xiàn) D7D0（低）,R

8、/W控制讀寫(xiě)。請(qǐng)畫(huà)出芯片級(jí)邏輯框圖，注明各信號(hào)線(xiàn)，寫(xiě)出片選邏輯式。教材已經(jīng)完整地講解了設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)過(guò)程，本文在這里僅強(qiáng)調(diào)一些需要注意的地方。若本題的題分為10分，則評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)往往是：芯片數(shù)量及其組合1分；芯片地址是哪幾位，3分；片選邏輯，4分；數(shù)據(jù)線(xiàn)1分；讀寫(xiě)控制1分。在完成設(shè)計(jì)并畫(huà)出邏輯圖后，應(yīng)當(dāng)從上 述幾方面檢查一下。 存儲(chǔ)器邏輯的核心是尋址邏輯，因此芯片地址、片選邏輯這兩項(xiàng)在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中占有主要份量。為此需要掌握存儲(chǔ)容量與相應(yīng)地址位數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：1K容量需要10位地址，2K容量需要11位地址。本題的地址分配關(guān)系如下：不用片選芯片地址 A15A14A13A12片選地址A11A10芯片地址

9、 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 片選邏輯式：CS0= A11 A10CS1 = A11 A10CS2 = A11 A10 CS3 = A11 A104中斷方式為了將主機(jī)與 I/O 設(shè)備連接成一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，需要通過(guò)系統(tǒng)總線(xiàn)與各種接口實(shí)現(xiàn)連接，還要能夠選擇實(shí)現(xiàn)三種基本的 I/O控制機(jī)制之一。這是由CPU級(jí)發(fā)展到系統(tǒng)級(jí)整機(jī)概念 的關(guān)鍵，其中有關(guān)中斷方式和 DMA方式的概念最為重要， 也相對(duì)復(fù)雜些，因此被列為必須熟 練掌握的核心內(nèi)容之一。 定義：當(dāng)CPU接到某個(gè)隨機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)后，暫停執(zhí)行當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的 中斷處理程序， 為該隨機(jī)事態(tài)服務(wù)， 服務(wù)完畢后自動(dòng)返

10、回并繼續(xù)執(zhí)行原程序。 這一過(guò)程稱(chēng)為 中斷，采用這種方式控制 I/O 操作或處理隨機(jī)事件，稱(chēng)為中斷方式。（2）特點(diǎn)：通過(guò)執(zhí)行程序處理，具有隨機(jī)性。（3）應(yīng)用：抽象地說(shuō)，中斷方式主要應(yīng)用于管理中低速 I/O 操作、處理復(fù)雜的隨機(jī)事件。具 體的應(yīng)用實(shí)例如：故障處理、中低速 I/O 控制、通信、實(shí)時(shí)處理、人機(jī)對(duì)話(huà)等。 中斷過(guò)程：中斷請(qǐng)求信號(hào)的產(chǎn)生與傳送，屏蔽與判優(yōu)，CPU響應(yīng)（保存斷點(diǎn)、轉(zhuǎn)向中斷處理程序入口 ），中斷處理 （執(zhí)行處理程序 ），返回。 （細(xì)節(jié)見(jiàn)教材 ）（5） 向量中斷：這是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛采用的一種獲取中斷處理程序入口的方式。事先將系統(tǒng) 各個(gè)中斷處理程序的入口地址作為中斷向量， 組織成一個(gè)

11、中斷向量表， 存放在主存的特定區(qū) 域中；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求并發(fā)出批準(zhǔn)信號(hào)后，提出該請(qǐng)求的中斷源（如某個(gè)中斷接口）向CPU送出自己的向量編碼（如中斷類(lèi)型碼），CPU將它轉(zhuǎn)換成向量地址；據(jù)此訪問(wèn)主存中的中 斷向量表，從中讀取相應(yīng)的中斷處理程序入口地址，從而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理程序。5. DMA方式作為三種I/O控制機(jī)制之一，DMA方式是一種重要的數(shù)據(jù)傳送方式。（1）定義：DMA方式是直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)直接傳送的一種方式，在傳送過(guò)程中不需CPU程序干預(yù)。（2）特點(diǎn)：直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送（不是依靠執(zhí)行程序 ），具有隨機(jī)性。（3）應(yīng)用：抽象地說(shuō)，DMA方式適用于高速的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)批量傳送

12、。具體的應(yīng)用實(shí)例如：讀寫(xiě) 磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等外存儲(chǔ)器時(shí)的數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)通信、動(dòng)態(tài)刷新等。（4）典型過(guò)程：一次完整的調(diào)用過(guò)程包含三個(gè)階段：A. DMA初始化。CPU執(zhí)行初始化程序：預(yù)置 DMA控制器的工作方式，并向它送出傳送方向、 主存緩沖區(qū)首址、交換數(shù)據(jù)量等信息；向 I/O 設(shè)備接口送出讀寫(xiě)命令、 設(shè)備尋址信息， 然后 啟動(dòng)設(shè)備工作。B. DMA專(zhuān)送。當(dāng)需要傳送時(shí)，接口向 DMA控制器提出DMA青求，然后DMA控制器向CPU申 請(qǐng)總線(xiàn)控制權(quán)，獲得批準(zhǔn)后由DMA控制器接管總線(xiàn)（送出總線(xiàn)地址和讀寫(xiě)命令），接口和主存 之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)直接傳送。C. 結(jié)束處理。批量傳送結(jié)束后，接口向CPU提出中斷請(qǐng)求

13、，CPU執(zhí)行中斷處理程序進(jìn)行結(jié) 束處理。簡(jiǎn)答題：何謂中斷方式 ?舉出兩種應(yīng)用實(shí)例。簡(jiǎn)答題：比較并說(shuō)明中斷方式與DMA方式的主要異同。改錯(cuò)題：DMA方式是直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主機(jī)與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳。注意，主機(jī)包括 CPU與主存，而 DMA方式正是要繞過(guò) CPU三、需要掌握、理解的內(nèi)容 （部分）雖然我們先突出了最重要的一些內(nèi)容， 但為了建立整機(jī)概念還需要全面復(fù)習(xí)教材。 限于 篇幅，本文只能對(duì)其中的部分重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行剖析， 并給出一些題例， 起到示范作用。 注意， 不能將本文視為考試范圍，復(fù)習(xí)時(shí)一定要以考核大綱為準(zhǔn)。1 .存儲(chǔ)程序工作方式：事先編寫(xiě)程序，事先存儲(chǔ)程序，自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行程序。2 計(jì)算機(jī)

14、的特點(diǎn)?；诖鎯?chǔ)程序工作方式和數(shù)字化信息表示，計(jì)算機(jī)具有下述特點(diǎn)：能在 程序控制下自動(dòng)連續(xù)地工作，運(yùn)算速度快，運(yùn)算精度高，具有很強(qiáng)的信息存儲(chǔ)能力，通用性強(qiáng)。3. 數(shù)制轉(zhuǎn)換單選題：(195)io= (B) 2A. 11001101 B . 100111C. 1001101D. 1100101014. 碼制轉(zhuǎn)換單選題：若 X= -01100100,則X補(bǔ)=(D)A. 01100100 B . 11100100C. 10011011 D . 100111005. 定、浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍、分辨率、典型值。關(guān)鍵是掌握它們的典型值，由此可知其表示 范圍和分辨率。單選題：某定點(diǎn)整數(shù) 16位，含1位符號(hào)位，補(bǔ)碼

15、表示，則所能表示的絕對(duì)值最大負(fù)數(shù)的十 進(jìn)制真值為(A)A. -215 B . -216 C . -(2 15-1) D . -(2 16-1)6 . I/O編址方法CPU訪問(wèn)I/O設(shè)備是通過(guò)接口中的寄存器進(jìn)行的，目前廣泛采用的有兩種 I/O編址方法：(1) 單獨(dú)編址。為I/O接口中的有關(guān)寄存器分配I/O端口地址，一般由地址總線(xiàn)若干低位提供I/O端口地址，從而選擇某個(gè)接口寄存器進(jìn)行讀/寫(xiě)。(2) 統(tǒng)一編址。將I/O接口中的有關(guān)寄存器與主存單元統(tǒng)一編址，一般將總線(xiàn)地址碼中高端 (地址值大)的一段區(qū)域分配給I/O端口。7.運(yùn)算部件的構(gòu)成運(yùn)算分為算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算，算術(shù)運(yùn)算以加法器為核心。多位全加器加

16、上進(jìn)位鏈構(gòu)成并行加法器，加法器加上輸入選擇邏輯成為多功能的算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU, ALU加上移位邏輯可實(shí)現(xiàn)乘除運(yùn)算，而浮點(diǎn)運(yùn)算可分解為定點(diǎn)整數(shù)的階碼運(yùn)算和定點(diǎn)小數(shù)的尾數(shù)運(yùn)算。在簡(jiǎn)單的CPU中可能只有一個(gè)ALU和一個(gè)移位器，而復(fù)雜的CPU中可能包含多個(gè)、多種運(yùn)算部 件。&原碼運(yùn)算與補(bǔ)碼運(yùn)算簡(jiǎn)答題：指出原碼運(yùn)算與補(bǔ)碼運(yùn)算的主要區(qū)別。原碼運(yùn)算主要用于乘除法，取尾數(shù)(絕對(duì)值)運(yùn)算，符號(hào)位單獨(dú)處理；其絕對(duì)值運(yùn)算又稱(chēng)為無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算。補(bǔ)碼運(yùn)算包括加減乘除，其主要特點(diǎn)是符號(hào)位作為數(shù)的一部分直接參與運(yùn) 算，又稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算。9.組合邏輯控制器它通過(guò)組合邏輯電路產(chǎn)生微命令，產(chǎn)生微命令的輸入信號(hào)有：指令代碼(操

17、作碼、尋址方式碼等)，時(shí)序信號(hào)(工作周期、時(shí)鐘周期、工作脈沖)，程序狀態(tài)(PSW中的標(biāo)志位)，外部請(qǐng)求等。輸出為微命令(電位型、脈沖型)。優(yōu)點(diǎn)：速度快。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)較凌亂，不易修改 擴(kuò)充。應(yīng)用于快速 CPU中。10 .微程序控制器簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述微程序控制方式的基本思想(1) 產(chǎn)生微命令的方法：將所需的微命令以代碼形式編成若干條微指令，在制造CPU時(shí)將它們存入CPU內(nèi)的一個(gè)控制存儲(chǔ)器(ROM型)。CPU執(zhí)行指令時(shí)，從控制存儲(chǔ)器中讀出微指令， 即可獲得所需的微命令。(2) 微程序與工作程序之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：一條微指令包含的微命令控制實(shí)現(xiàn)一步(一個(gè)時(shí)鐘 周期 ）機(jī)器操作；若干條微指令組成一小段微程序，解釋

18、實(shí)現(xiàn)一條機(jī)器指令；控制存儲(chǔ)器中 的微程序能解釋實(shí)現(xiàn)全部指令系統(tǒng)。簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述微程序控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)比較規(guī)整，易于修改擴(kuò)充。 缺點(diǎn)：速度較組合邏輯控制器稍慢。應(yīng)用于對(duì)速度要求不是特別高的CPU中，例如In tel的80 x 86系列。11同步控制方式 同步控制方式是這樣一種時(shí)序控制方式： 各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)同步定時(shí)，它的主要特征是有固定的時(shí)鐘周期劃分。 這意味著什么時(shí)間執(zhí)行什么操作是事先安排好的，一項(xiàng)基本操作占用一個(gè)時(shí)鐘周期 （ 節(jié)拍） ，某個(gè)操作發(fā)生的時(shí)刻由相應(yīng)的脈沖邊沿定時(shí)。在CPU內(nèi)部及各設(shè)備內(nèi)部一般都采用同步控制方式； 在傳送距離較短、各設(shè)備速度差異 不很大、 傳送時(shí)間

19、可大致預(yù)估的系統(tǒng)中， 其系統(tǒng)總線(xiàn)也廣泛應(yīng)用同步控制方式， 稱(chēng)為同步總 線(xiàn)。12異步控制方式 在異步控制方式中， 數(shù)據(jù)傳送及各項(xiàng)操作之間的銜接采用應(yīng)答方式實(shí)現(xiàn)； 所需時(shí)間視實(shí) 際需要而定，能短則短， 需長(zhǎng)則長(zhǎng)； 其主要特征是沒(méi)有固定的時(shí)鐘周期劃分，由一組應(yīng)答信 號(hào)定時(shí)。在傳送距離較長(zhǎng)、系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備差異較大、傳送時(shí)間不易預(yù)先估計(jì)的系統(tǒng)中，其系統(tǒng)總線(xiàn)常采用異步控制方式，稱(chēng)為異步總線(xiàn)。13總線(xiàn)及其分類(lèi) 總線(xiàn)是一組可由多個(gè)部件分時(shí)共享的傳送信息的公共線(xiàn)路。它可連接多個(gè)部件（共享） ，某一時(shí)刻只能有一個(gè)部件可通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)（分時(shí)） ，但可將該數(shù)據(jù)傳送至一個(gè)或同時(shí)傳送至多個(gè)部件。按數(shù)據(jù)傳送格式， 總線(xiàn)可分

20、為串行總線(xiàn)與并行總線(xiàn)。 按時(shí)序控制方式， 總線(xiàn)可分為同步 總線(xiàn)與異步總線(xiàn)，或再細(xì)分出一種同步擴(kuò)展總線(xiàn)。按所處的位置和功能，可分為CPU內(nèi)部總線(xiàn)、系統(tǒng)總線(xiàn)以及各種部件內(nèi)部總線(xiàn)。按傳送信息類(lèi)型，可分為地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制 總線(xiàn)。14系統(tǒng)總線(xiàn)的信號(hào)組成 典型的系統(tǒng)總線(xiàn)大致包括下述類(lèi)型的信號(hào)：電源與地，地址，數(shù)據(jù)， 同步定時(shí)信號(hào)或異步應(yīng)答信號(hào)，數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，中斷請(qǐng)求與批準(zhǔn)信號(hào)，總線(xiàn)請(qǐng)求與批準(zhǔn)，系統(tǒng)復(fù)位等。15 I/O 接口的定義與分類(lèi)I/O 接口是位于系統(tǒng)總線(xiàn)與 I/O 設(shè)備之間的邏輯部件， 它提供了主機(jī)與 I/O 設(shè)備之間進(jìn) 行信息傳送的界面和控制邏輯。按數(shù)據(jù)傳送格式，接口可分為串行接口與并

21、行接口。注意，接口的一側(cè)面向系統(tǒng)總線(xiàn)，另一側(cè)面向 I/O 設(shè)備。 對(duì)于并行接口， 它與系統(tǒng)總線(xiàn)以及與 I/O 設(shè)備之間都是并行。 而對(duì)于 串行接口， 它與系統(tǒng)總線(xiàn)之間仍為并行， 與設(shè)備之間則是串行。 因此在串行接口中需進(jìn)行串 - 并轉(zhuǎn)換，比并行接口復(fù)雜。按時(shí)序控制方式分類(lèi)，接口可分為同步接口與異步接口。按I/O控制機(jī)制分類(lèi)，接口可分為直接程序控制方式接口、中斷接口、DMA接口。16中斷接口的基本組成及功能（1）端口地址譯碼電路與讀寫(xiě)控制。它決定是否訪問(wèn)本接口，選擇接口的哪個(gè)寄存器，讀出 還是寫(xiě)入。（2）命令字及狀態(tài)字寄存器。CPU采用輸出指令通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向接口寫(xiě)入命令字，其代碼將 產(chǎn)生某些具體

22、的操作命令。 CPU采用輸入指令通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)從接口讀取狀態(tài)字，以判別接口 及設(shè)備的工作狀態(tài)。（3）數(shù)據(jù)緩沖寄存器 / 存儲(chǔ)器。它轉(zhuǎn)發(fā)輸入、輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)緩沖使主機(jī)與 I/O 設(shè)備之間達(dá) 到速度匹配，及可能需要的串并格式轉(zhuǎn)換。（4）與設(shè)備特性及中斷機(jī)制有關(guān)的控制邏輯。 通常將其中的公共部分 （ 各接口公用 ）集中在中 斷控制器中，它包含：暫存中斷請(qǐng)求信號(hào)、屏蔽、判優(yōu)、中斷類(lèi)型碼、向CPU提出請(qǐng)求及接受批準(zhǔn)信號(hào)等。 而某個(gè)設(shè)備的中斷信號(hào)產(chǎn)生電路， 以及與該設(shè)備操作相關(guān)的控制邏輯， 則位 于該 I/O 接口中。簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述 I/O 接口的基本功能（1）地址譯碼，選取接口寄存器。（2）接收控制命令，提

23、供工作狀態(tài)信息。（3）數(shù)據(jù)緩沖 （速度匹配 ） ，格式轉(zhuǎn)換。 控制邏輯，如中斷、 DMA控制邏輯，設(shè)備操作等。17三級(jí)存儲(chǔ)體系常見(jiàn)的三級(jí)存儲(chǔ)體系（從CPU往外）是：Cache、主存、外存。主存儲(chǔ)器用來(lái)存放需 CPU運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。用半導(dǎo)體RAM構(gòu)成，常包含少部分 ROM可由CPU直接編程訪問(wèn)，采取隨機(jī)存取方式，即：可按某個(gè)隨機(jī)地址直接訪問(wèn)任一單元（不需順序?qū)ふ遥?，存取時(shí)間與地址無(wú)關(guān)。存儲(chǔ)容量較大，常用字節(jié)數(shù)表示，有時(shí)也用單元數(shù)X 位數(shù)表示。速度較快，以存取周期表示。Cache 位于CPU與主存之間（有些Cache集在CPU芯片之中），用來(lái)存放當(dāng)前運(yùn)行的程序 和數(shù)據(jù)，它的內(nèi)容是主存某些局部區(qū)域

24、 （頁(yè)）的復(fù)制品。它用快速的半導(dǎo)體 RAM構(gòu)成，采取隨 機(jī)存取方式。存儲(chǔ)容量較小而速度最快。外存儲(chǔ)器用來(lái)存放暫不運(yùn)行但需聯(lián)機(jī)存放的程序和數(shù)據(jù)。用磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等構(gòu)成， 磁盤(pán)用于需頻繁訪問(wèn)場(chǎng)合，光盤(pán)目前多用于提供系統(tǒng)軟件，而磁帶多用于較大系統(tǒng)的備份。 CPU不能直接編址訪問(wèn)外存，而是將它當(dāng)作外圍設(shè)備調(diào)用。磁帶采取順序存取方式。磁盤(pán)與 光盤(pán)采取直接存取 （半順序 ）方式， 先直接定位到某個(gè)局部區(qū)域， 再在其中順序存取。 外存容 量可以很大， 以字節(jié)數(shù)表示。 由于外存的存取時(shí)間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)， 所以不能用統(tǒng)一的 存取周期指標(biāo)來(lái)表示。 例如磁盤(pán)的速度指標(biāo)可按其工作過(guò)程分成三個(gè)階段描述：平均尋道時(shí)

25、間平均旋轉(zhuǎn)延遲（等待）時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率。18靜態(tài) RAM靜態(tài)RAM依靠雙穩(wěn)態(tài)電路（內(nèi)部交叉反饋）存儲(chǔ)信息，即一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路單元存放一位二 進(jìn)制信息，一種穩(wěn)態(tài)為 0，另一種穩(wěn)態(tài)為 1。只要電源正常就能長(zhǎng)期保存信息，不需動(dòng)態(tài)刷 新，所以稱(chēng)為靜態(tài)存儲(chǔ)器。一旦斷電則信息將會(huì)丟失，屬于易失性 （揮發(fā)性）存儲(chǔ)器。與動(dòng)態(tài) RAM相比，靜態(tài)RAM的速度更快，功耗較大，集成度較低，常用于容量較小的存儲(chǔ)器中。 改錯(cuò)題：靜態(tài)RAM的“靜態(tài)”二字含意是：在工作中它的內(nèi)容靜止不變。19動(dòng)態(tài) RAM動(dòng)態(tài)RAM依靠電容暫存電荷來(lái)存儲(chǔ)信息，電容充電至高電平為1,放電至低電平為 0。由于暫存電荷會(huì)逐漸泄漏， 需要定期補(bǔ)充電荷來(lái)維

26、持為 1 的存儲(chǔ)內(nèi)容， 這種方法稱(chēng)為動(dòng)態(tài)刷 新。由于需要?jiǎng)討B(tài)刷新, 所以稱(chēng)為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。在電源正常并采取動(dòng)態(tài)刷新的條件下,可以長(zhǎng)期保存信息。一旦斷電則信息丟失，也屬于易失性存儲(chǔ)器。與靜態(tài)RAM相比，動(dòng)態(tài) RAM功耗較小,集成度較高,但速度稍慢一些。常用來(lái)構(gòu)成容量較大的存儲(chǔ)器。20動(dòng)態(tài)刷新在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中, 定期對(duì)原存信息為 1 的電容補(bǔ)充電荷, 稱(chēng)為動(dòng)態(tài)刷新。 動(dòng)態(tài)刷新的方 法是：存儲(chǔ)器中各存儲(chǔ)芯片同時(shí)按行地讀出重寫(xiě)。 全部刷新一遍所允許的最大時(shí)間間隔稱(chēng)為 最大刷新周期，一般為2mso動(dòng)態(tài)刷新的安排方式有三種：集中刷新、分散刷新、異步刷新，目前廣泛采用后一種， 或是利用DMA方式實(shí)現(xiàn)，或是設(shè)置專(zhuān)

27、門(mén)的刷新邏輯，或是將刷新邏輯集成在存儲(chǔ)芯片內(nèi)部。21磁盤(pán)存儲(chǔ)器對(duì)磁盤(pán)存儲(chǔ)器， 要求大家掌握的內(nèi)容是： 磁盤(pán)中的信息組織方法、 在訪問(wèn)磁盤(pán)時(shí)應(yīng)給出 的尋址信息、能結(jié)合磁盤(pán)調(diào)用闡述DMA方式（如二、5所述）。在軟件組織這一層次， 信息是以文件的形式進(jìn)行組織并存放于磁盤(pán)之中， 用戶(hù)只需按文 件名進(jìn)行存取。 在物理層次中， 一個(gè)文件分成若干個(gè)數(shù)據(jù)塊， 一個(gè)數(shù)據(jù)塊包含若干字節(jié)，常 見(jiàn)的作法是每個(gè)數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)固定（例如512B），稱(chēng)為定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊。相應(yīng)地，磁盤(pán)中的信息分布也分為幾個(gè)層次，以硬盤(pán)為例：一個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中有一個(gè)盤(pán)組，包含若干盤(pán)片/ 記錄面；每個(gè)記錄面上分為若干磁道，呈同心圓狀；每個(gè)磁道按一定磁道

28、格式劃分為若干扇區(qū)， 每個(gè)扇區(qū)可存放一個(gè)數(shù)據(jù)塊；在扇區(qū)內(nèi)，數(shù)據(jù)按位串行記錄。相應(yīng)地，從物理操作層次看， 在調(diào)用磁盤(pán)時(shí)驅(qū)動(dòng)程序需向適配卡送出如下一些尋址信息： 臺(tái)號(hào)（驅(qū)動(dòng)器號(hào)） ，圓柱號(hào)（磁道號(hào)） ，記錄面號(hào) （磁頭號(hào)），扇區(qū)號(hào)（數(shù)據(jù)塊號(hào)）。如果一個(gè)文件 中的各數(shù)據(jù)塊是順序存放， 則尋址信息中還給出一項(xiàng)： 交換量。 如果文件中的各數(shù)據(jù)塊不是 順序存放而是隨機(jī)存放，則每次都應(yīng)給出其扇區(qū)號(hào)。因此磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的工作過(guò)程分為幾個(gè)階段： 尋道。 盤(pán)片等速旋轉(zhuǎn)， 磁頭沿徑向移動(dòng)以 尋找（定位）信息存取位置所在磁道。尋找扇區(qū)。尋道完成后，磁頭不動(dòng)，盤(pán)片旋轉(zhuǎn)，等待 扇區(qū)頭部經(jīng)過(guò)磁頭。連續(xù)讀 /寫(xiě)。當(dāng)扇區(qū)頭到經(jīng)過(guò)磁

29、頭時(shí)開(kāi)始連續(xù)讀出或?qū)懭?，此時(shí)盤(pán)片 連續(xù)旋轉(zhuǎn)而磁頭不動(dòng)，直到需轉(zhuǎn)入另一圓柱面的磁道時(shí)才重新移動(dòng)磁頭。22鍵盤(pán)鍵盤(pán)上的鍵被連接成行列矩陣， 每個(gè)鍵位于某行與某列的交點(diǎn)位置， 即該鍵的一端連接 到某根行線(xiàn) （i） ，而另一端連接到某根列線(xiàn) （j） 。因此識(shí)別按鍵的基本方法是依序掃描， 查找 按鍵所處行列位置 （i ， j） ，稱(chēng)為掃描碼，再查表將行列位置轉(zhuǎn)換為該按鍵的鍵碼（一般是ASCII 碼） 。廣泛使用的是軟件掃描，其中比較簡(jiǎn)單、易于理解而又具有實(shí)用價(jià)值的是軟件 逐行掃描法。簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述鍵盤(pán)的軟件逐行掃描法答：如圖（本文略）所示，當(dāng)有鍵按下時(shí)，鍵盤(pán)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序。CPU通

30、過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)輸出代碼至各行線(xiàn)，從第 0行開(kāi)始，逐行為0,其余各行為1。將列線(xiàn)輸 出送CPU進(jìn)行判斷，判別其中是否有一位為 0，哪一位為0。假定掃描至第i行為0時(shí)發(fā) 現(xiàn)第j列輸出為0,則按鍵位置為（i，j）。查表，將行列碼（i，j）轉(zhuǎn)換為ASCII鍵碼。23. CRT顯示器 為了掌握顯示器的基本原理,關(guān)鍵是理解屏幕顯示與顯示緩存之間的一組對(duì)應(yīng)關(guān)系（存儲(chǔ)容量、信息轉(zhuǎn)換、地址組織、同步控制 ） 。從存儲(chǔ)器角度看,在主存中開(kāi)辟有顯示輸出緩 沖區(qū)，在顯卡（適配器）上有相應(yīng)的顯示緩存（VRAM利用屏幕回掃消隱時(shí)間， 驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒋?顯示的信息 （字符碼或位象代碼 ）從主存輸出到顯卡上的緩存。 在屏幕正程掃描顯示

31、期間, 顯 示緩存中的信息 （ 或經(jīng)信息轉(zhuǎn)換 ） 送往屏幕顯示。 從屏幕顯示角度, 分為字符顯示、 圖像顯示 兩大類(lèi)。 對(duì)于字符顯示方式, 從顯示緩存中讀出的是字符編碼, 需經(jīng)過(guò)字符發(fā)生器轉(zhuǎn)換為字 符點(diǎn)陣代碼, 按點(diǎn)陣成象原理在屏幕上形成字符圖形。 如果是圖形方式, 從顯示緩存中讀出 的是位象編碼,例如按光柵掃描順序,每 8 位像點(diǎn)代碼為一個(gè)字節(jié)。簡(jiǎn)答題：若字符顯示規(guī)格為 80列X 25行，則顯示緩存的基本容量應(yīng)不小于多少？答：80X 25= 2000 字節(jié)。注意,為了獲得豐富的顯示效果,顯示信息中除字符編碼外還有彩色/灰度、顯示屬性等,因此實(shí)際的緩存容量要遠(yuǎn)大于上述最小值。簡(jiǎn)答題：若圖形顯示

32、規(guī)格為 800X 600,則顯示緩存的基本容量應(yīng)不少于多少 ?答：（800 X 600） - 8= 60000 字節(jié)。簡(jiǎn)答題：字符顯示規(guī)格為 80列X 25行，若要在第1行第3列顯示一個(gè)A,該字符編碼應(yīng)存 放在基本緩存第幾個(gè)單元 ?答：(1 X 80)+3 = 83注意， 行號(hào)與列號(hào)都是從 0 開(kāi)始。地址組織與掃描順序相應(yīng)， 掃描順序自左向右、 自上而下， 地址碼自 0 開(kāi)始增加。四、 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的目的， 一是能讀懂程序， 二是編寫(xiě)程序段。 相應(yīng)地考核題型也 就是這兩種，前者稱(chēng)為分析題， 后者納入設(shè)計(jì)題。 按照學(xué)時(shí)比例， 這部分約占總分的五分之 一左右。 第四章內(nèi)容雖

33、不是直接考核對(duì)象， 但它們是完成程序設(shè)計(jì)題的基礎(chǔ)， 大家應(yīng)當(dāng)按教 材的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行復(fù)習(xí)。由于程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容的特點(diǎn)， 我們無(wú)法像前面那樣復(fù)述主要的概念與結(jié)論， 只能逐個(gè) 說(shuō)明各部分的考核內(nèi)容與要求，在最后給出示范考題供參考。1 8086/8088 的寄存器、存儲(chǔ)器和堆棧重點(diǎn)是：理解標(biāo)志寄存器各狀態(tài)標(biāo)志位的含意。掌握堆棧壓入指令PUSH和彈出指令POP的功能，特別是對(duì)堆棧指針SP的操作。2 尋址方式要求掌握六種常用的尋址方式： 寄存器尋址方式、立即數(shù)尋址方式、直接尋址方式、寄 存器間址方式、 變址尋址和基址尋址方式、 基址變址尋址方式。 主要是通過(guò)閱讀程序和編寫(xiě) 程序來(lái)掌握這些尋址方式的應(yīng)用，

34、對(duì)存儲(chǔ)器中的操作數(shù)可使用不同的尋址方式進(jìn)行存取，編程時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的尋址方式。 例如連續(xù)訪問(wèn)一維數(shù)組中的各元素， 可用寄存器間址 或變址 (基址)尋址方式。3 8086/8088 指令由于指令條數(shù)較多， 不易記憶， 造成復(fù)習(xí)困難。為了使同學(xué)們能掌握最常用的指令，為 讀懂程序和編寫(xiě)簡(jiǎn)單程序段打下基礎(chǔ)，本文列出一些需熟練掌握的指令(注意，并不是其它指令就不重要了，它們?cè)趯?shí)際的程序中也要用到 )。(1) 傳送類(lèi)：數(shù)據(jù)傳送指令 MOV交換指令XCHG裝入有效地址指令。注意，這三條指令對(duì) 狀態(tài)標(biāo)志位無(wú)影響。(2) 算術(shù)運(yùn)算類(lèi)：加法指令 ADD帶進(jìn)位加法指令 ADC加1指令I(lǐng)NC;減法指令SUB帶借

35、 位減法指令SBB減1指令DEC求負(fù)數(shù)指令 NEG比較指令CMP無(wú)符號(hào)數(shù)乘法指令 MUL 無(wú)符號(hào)數(shù)除法指令 DIV。注意，要掌握加減運(yùn)算指令對(duì)狀態(tài)標(biāo)志位的影響。(3) 位操作類(lèi)：邏輯與指令 AND 邏輯或指令 OR 邏輯異或指令 XOR 邏輯非指令 NOT 測(cè) 試指令TEST算術(shù)左移 SAL算術(shù)右移SAR邏輯左移 SHL邏輯右移 SHR循環(huán)左移 ROL 循環(huán)右移ROR帶進(jìn)位循環(huán)左移 RCL帶進(jìn)位循環(huán)右移 RCF等。 注意，要掌握邏輯運(yùn)算指令和測(cè)試指令對(duì)狀態(tài)標(biāo)志位的影響。(4) 標(biāo)志位操作指令：清除進(jìn)位標(biāo)志 CLC 進(jìn)位標(biāo)志置位 STC。 對(duì)于上面這些最常用的指令，要掌握它們的格式 功能 以及在程序中的使用。 4匯編語(yǔ)言中的常用運(yùn)算符(1) 算術(shù)運(yùn)算符： + - (下標(biāo)運(yùn)算 )(2) 數(shù)值返回運(yùn)算符： SEG OFFSET TYPE SIZE LENGTH。(3) 屬性運(yùn)算符： PTR5常用偽指令(1) 符號(hào)定義偽指令：等值偽指令EQU等號(hào)偽指令“=”。(2) 數(shù)據(jù)定義偽指令： DB、 DW、DD 注意掌握如何使用數(shù)據(jù)定義偽指令來(lái)定義變量， 以及為變量賦初值的表達(dá)式的幾種形式： 數(shù) 值表達(dá)式、？表達(dá)式、字符串表達(dá)式、帶 DUP表達(dá)式。(3) LABEL 偽指令 注意LA