微機原理復習筆記

1、 . . 6/6辨析三個概念：微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)微處理器:MP是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件，又稱為微處理機。微型計算機: MC，是指以微處理器為核心， 配上存儲器、 輸入輸出接口電路與系統(tǒng)總線所組成的計算機(又稱主機或微電腦)。微型計算機系統(tǒng)（主機+外設+軟件配置）MCS，是指以微型計算機為中心, 以相應的外圍設備、電源和輔助電路(統(tǒng)稱硬件) 以與指揮微型計算機工作的系統(tǒng)軟件所構成的系統(tǒng)。 計算機從誕生至今已經(jīng)歷了四代： 電子管計算機 晶體管計算機 集成電路計算機 大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機 4位或低檔8位微處理器 Intel

2、 4004或8008CPU 中高檔8位微處理器 Intel 8080 CPU 16位高檔微處理器 Intel 8086、80286 32位高檔微處理器 Intel 80386、80486 64位高檔微處理器 Intel 80586(Pentium)、Power PC總線分為三種： 地址總線 AD：單向，由CPU發(fā)出到存儲器或I/O端口。 數(shù)據(jù)總線 DB： 雙向，由CPU送出或送往CPU?？刂瓶偩€ CB：整體雙向，個體單向，傳送方向固定。微處理器由運算器（又稱算術邏輯單元(ALU)）、控制器(CU)、和寄存器陣列(RA)三部分組成控制器包括： 指令寄存器IR 指令譯碼器ID 可編程邏輯陣列PLA

3、部寄存器： 程序計數(shù)器PC 地址寄存器AR 數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR 指令寄存器IR 累加器A 標志寄存器FLAGS諾依曼首計算機基本設計思想為 以二進制形式表示指令和數(shù)據(jù)。(電子數(shù)字計算機) 程序和數(shù)據(jù)事先存放在存儲器中，計算機在工作時能夠自動地、高速地從存儲器中取出指令并加以執(zhí)行。 由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大部件組成計算機系統(tǒng)。9.8086cup部結構由兩部分組成：總線接口單元BIU; 執(zhí)行單元EU.(1).總線接口單元BIU組成：4個16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）; 1個16位的指令指針寄存器IP；1個20位的地址加法器； 1個指令隊列緩沖器（長度為6個字節(jié)

4、）; I/O控制電路（總線控制電路）;1個與EU通信的部寄存器。BIU的功能：根據(jù)EU的請求負責CPU與存或I/O端口傳送指令或數(shù)據(jù)。 BIU從存取指令送到指令隊列 當EU執(zhí)行指令時，BIU要配合EU從指定的存單元或I/O端口中讀取數(shù)據(jù)，或者把EU的操作結果送到指定的存單元或I/O端口去。（2）執(zhí)行單元Eu組成：16位的ALU（算術邏輯單元）；通用寄存器組 AX,BX,CX,DX（4個數(shù)據(jù)寄存器）BP(基址指針寄存器) SP(堆棧指針寄存器)SI(源變址寄存器)DI(目的變址寄存器)數(shù)據(jù)暫存寄存器標志寄存器FLAGS EU控制電路作用：負責執(zhí)行指令，執(zhí)行的指令從BIU的指令隊列中取得；運算結果

5、和所需數(shù)據(jù)，則由EU向BIU發(fā)出請求，經(jīng)總線訪問存或I/O端口進行存取。10物理地址與邏輯地址有什么區(qū)別？答：邏輯地址是指未定位之前在程序中存在的地址，由段地址和偏移地址組成。物理地址是實際訪問存儲器時的地址（通過20位地址總線傳遞）。存儲單元的邏輯地址不是唯一的，一個存儲單元只有唯一的一個物理地址，但可以有一個或多個邏輯地址；5CF進位標志，運算結果有進(借)位，CF=1AF輔助進位標志，低4位向前有進(借)位，AF=1ZF零標志，結果為0， ZF=1SF符號標志，最高位的值OF溢出標志，雙高位判別法確定PF奇/偶標志,運算結果低8位中1的個數(shù)為偶數(shù)個,PF=1控制標志：控制處理器的某一特定

6、功能。IF可屏蔽中斷允許標志，若STI將IF=1表示允許CPU接收外部從INTR引腳上發(fā)來的可屏蔽中斷請求信號；由CLI將IF清0；該狀態(tài)對非可屏蔽中斷與部中斷沒有影響；DF方向標志，CLD將DF=0串操作按增地址方式進行；STD將DF=1，串操作按減地址方式進行；TF跟蹤（陷阱）標志(TF=1，單步工作方式；否則正常執(zhí)行程序)；4.地址總線A19A1可同時對高、低位庫的存儲單元尋址，A0和BHE用于對庫的選擇。 當A00時，只訪問偶地址存儲體，讀寫低字節(jié)信息；當BHE0時，奇 高 ；當兩者均為0時，則同時訪問兩個存儲體，讀寫一個字的信息。同為1則無操作；5在什么情況下8086的執(zhí)行單元（EU

7、）才需要等待總線接口單元（BIU）提取指令？答：EU在執(zhí)行完轉(zhuǎn)移、調(diào)用（包括子程序調(diào)用和中斷調(diào)用）和返回指令時，因指令的執(zhí)行順序發(fā)生跳轉(zhuǎn)，原來預取到指令隊列中的指令將不再執(zhí)行，需清空指令隊列緩沖器。在此情況下，EU才需要等待BIU從新的地址重新開始提取指令。6存儲器為什么要分段（段加偏移）？答：1.8086有1M的存儲空間，有20根地址線，而CPU的指令指針和堆棧指針都是16位的，只能直接尋址64KB的地址空間，為了能尋址1MB的空間，需要把存儲器分為若干段。2存儲器的分段的機制允許重定位，由于段寄存器里的段地址可以由程序來重新設定，因而使得程序和數(shù)據(jù)不需要進行任何修改，就能使他們重定位。71

8、）段地址：段寄存器的容，出現(xiàn)在匯編后的機器指令中。2）段基址：段地址左移4位后形成的20位段起始地址。88086CPU系統(tǒng)中為什么要用地址鎖存器?8086CPU由于引腳數(shù)量少，其地址總線采用了分時復用的雙重總線，僅在總線周期的T l 時鐘周期輸出地址信號，而在整個總線周期中地址信號需保持不變，這就需用地址鎖存器將T1周期發(fā)出的地址信號鎖存起來以在整個總線周期中都能使用，為此8086CPU在T 1 周期提供地址鎖存允許信號ALE(正脈沖),用ALE的下降沿將地址信息鎖存在地址鎖存器中(3分) 共需3片73LS373芯片用作地址鎖存器，鎖存信息A 19 A 0 和 BHE9.8086的最大工作模式

9、和最小工作模式的區(qū)別？答：最小工作方式即單處理器系統(tǒng)方式；在此方式下，全部控制信號由CPU本身提供，它適合于較小規(guī)模的應用。CPU工作于最大工作方式時，系統(tǒng)的控制信號由8288總線控制其提供，通常，在最大方式系統(tǒng)中一般包含兩個或多個處理器。10什么叫重定位：重定位是指一個完整的程序塊或數(shù)據(jù)塊可以在存儲器所允許的空間任意浮動并定位到一個新的可尋址的區(qū)域。118086指令系統(tǒng)的特點：8086與8088的指令系統(tǒng)由8位的80808085指令系統(tǒng)擴展而來的，同時又能在其后續(xù)的80 x86系列的CPU上正確運行。其主要特點是：(1) 采用可變長指令，指令格式比較復雜。(2) 尋址方式靈活多樣，處理數(shù)據(jù)的

10、能力比較強。(3) 有重復指令和乘、除運算指令。擴充了條件轉(zhuǎn)移、移位/循環(huán)指令。(4) 為加強軟件中斷功能和支持多處理器系統(tǒng)的工作，增設了有關的指令。12總線周期概念：總線周期通常是指微處理器完成一次訪存或I/O端口操作所需的時間。在80868088中,一個最基本的總線周期由4個時鐘周期組成, 分別稱為4個狀態(tài)，即T、T、T與T這4個狀態(tài)。 T狀態(tài)：CPU往多路復用總線上發(fā)送地址信息，以選中所要尋址的存儲單元或外設端口的地址。 T狀態(tài)：CPU從總線上撤消地址,并使總線的低16位浮置成高阻狀態(tài)，為傳送數(shù)據(jù)做準備。 T狀態(tài)，多路總線的高4位繼續(xù)提供狀態(tài)信息,而其低16位（對8088 CPU則為低8

11、位）上將出現(xiàn)由CPU寫出的數(shù)據(jù)或者CPU從存儲器或端口讀入的數(shù)據(jù)。 說明： 若訪問設備未準備好，則CPU會在T3之后自動插入1個或多個附加的時鐘周期Tw，這個Tw就叫等待狀態(tài)（CPU在每個總線周期的T3狀態(tài)開始對READY信號采樣。）T狀態(tài)：CPU采樣數(shù)據(jù)總線，完成本次讀/寫操作，總線周期結束。（要對INTR信號進行采樣）說明：只有BIU與存或I/O端口交換數(shù)據(jù)，以與填充指令隊列時，BIU才執(zhí)行總線周期。除此之外，既不需要填充指令隊列，EU也沒有向BIU發(fā)出總線周期請求時，系統(tǒng)總線就處于空閑狀態(tài)，進入空閑周期，空閑周期由一個或幾個Ti狀態(tài)組成。13RESET:復位后，標志寄存器與指令隊列緩沖器

12、的原有信息被清除，IP與DS、SS和ES也被清零，而CS被置為FFFFH。當RESET信號變?yōu)榈碗娖綍r，CPU就從FFFF0H開始執(zhí)行程序。在程序執(zhí)行時，RESET線保持低電平。14對存放的字，若低位字節(jié)從奇數(shù)地址開始存放，為非規(guī)則字；反之，為規(guī)則字。讀一個規(guī)則字需要訪問一次存儲器，一個總線周期，讀一個非規(guī)則字需要訪問兩次存儲器，兩個總線周期。當存放的是雙字形式(這種數(shù)一般作為指針)，其低位字是被尋址地址的偏移量；高位字則是被尋址地址所在的段地址。15.每個IO接口都有一個或幾個端口。在微機系統(tǒng)中每個端口分配一個地址號，稱為端口地址。一個端口通常為I/O接口電路部的一個寄存器或一組寄存器。當C

13、PU與偶地址的IO設備實現(xiàn)16位數(shù)據(jù)的存取操作時，可在一個總線周期完成；當CPU與奇地址的IO設備實現(xiàn)16位數(shù)據(jù)的存取操作時，要占用兩個總線周期才能完成。操作數(shù)有立即數(shù)操作數(shù)、寄存器操作數(shù)、存儲器操作數(shù)、IO操作數(shù)、16.8086/8088指令的分類 8086/8088的指令按功能可分為6大類：數(shù)據(jù)傳送、算術運算、邏輯運算、串操作、程序控制和CPU控制數(shù)據(jù)傳送指令（細分成4類）通用數(shù)據(jù)傳送指令 MOV、PUSH、POP、XCHG、XLAT 目標地址傳送指令 LEA、LDS、LES 標志位傳送指令 LAHF、SAHF、PUSHF、POPF I/O數(shù)據(jù)傳送指令 IN、OUT傳送指令： MOV DS

14、T, SRC執(zhí)行操作：(DST) (SRC) 說明：可實現(xiàn)一個字節(jié)或字的傳送注意: * DST、SRC 不能同時為段寄存器 * 立即數(shù)不能直接送段寄存器 MOV DS, 2000H * DST 不能是立即數(shù)和CS* DST、SRC 不能同時為存儲器尋址* 不影響標志位壓入堆棧指令：PUSH SRC“先移后入”，先SP-2，SP始終指向堆頂，然后將操作數(shù)壓入(SP)+1：（SP）)中,操作數(shù)可以是通用寄存器，段寄存器或者某種尋址方式所指向的存儲單元；彈出堆棧指令：POP dst “先出后移” (SP)+1：（SP）)給dst，后SP-2，dst可以是存儲器，通用寄存器或段寄存器（不能是CS），不

15、能是立即數(shù)。注意:堆棧操作必須以字(16位)為單位不影響標志位不能用立即尋址方式PUSH 1234H 并非局限在棧頂操作 MOV AX，BPSI交換指令： XCHG OPR1, OPR2執(zhí)行操作： (OPR1) (OPR2)注意: 不影響標志位不允許使用段寄存器不能在存儲器單元之間交換換碼指令：XLAT 或XLAT OPR（通過查表實現(xiàn)）執(zhí)行操作：(AL) ( (BX) + (AL) )例：MOV BX, OFFSET TABLE ; (BX)=0040H(表預先建立在存） MOV AL, 3 ；索引值 XLAT TABLE指令執(zhí)行后 (AL)=30H注意* 不影響標志位* 字節(jié)表格(長度不超

16、過256字節(jié)) 首地址 (BX)* 需轉(zhuǎn)換的代碼位移量 (AL)目標地址傳送指令取有效地址指令： LEA REG, SRC執(zhí)行操作： (REG16位通用寄存器) SRC（存儲器操作數(shù)）將一個近地址指針寫入到指定的寄存器。把源操作數(shù)的EA即16位偏移地址送到寄存器。指針送寄存器和DS指令： LDS REG, SRC執(zhí)行操作：(REG)(SRC) (DS) (SRC+2)相繼二字寄存器、DS指針送寄存器和ES指令： LES REG, SRC 執(zhí)行操作： (REG) (SRC) (ES) (SRC+2)相繼二字寄存器、ES 注意: * 不影響標志位 * REG 不能是段寄存器 * SRC 必須為存儲

17、器尋址方式標志位傳送指令* 影響標志位標志送AH指令： LAHF 執(zhí)行操作： (AH) (FLAGS的低字節(jié))AH送標志寄存器指令： SAHF *（置位/復位）執(zhí)行操作： (FLAGS的低字節(jié)) (AH)標志進棧指令：PUSHF（轉(zhuǎn)子/中斷調(diào)用）執(zhí)行操作：(SP)(SP) 2 ( (SP)+1, (SP) ) (FLAGS)標志出棧指令： POPF * （轉(zhuǎn)子/中斷調(diào)用）執(zhí)行操作：(FLAGS)( (SP)+1, (SP) )(SP) (SP) + 2二、算術運算類指令（共20條指令）加法指令 ADD dst，src（dst=dst+src不帶進位加法指令，影響全部6位狀態(tài)標志位，目的操作數(shù)可

18、以是寄存器或存儲器，源操作數(shù)可以是寄存器或存儲器或立即數(shù)，兩者不能同時為存儲器，段寄存器不能參加加減乘除法，操作對象可以是8位或16位）、ADC（帶進位加法指令，dst=dst+src+CF，主要用于多字節(jié)數(shù)據(jù)的加法，其它與ADD同）、INC dst（加1指令，對CF無影響，dst可以是寄存器或存儲器，不能是立即數(shù)或段寄存器，字節(jié)操作或字操作）減法指令SUB dst，src（不帶借位，dst=dst-src，目的操作數(shù)可以是寄存器或存儲器，源操作數(shù)可以是立即數(shù)，存儲器，寄存器，不允許兩個存儲器操作數(shù)相減，可以字相減，字節(jié)相減）、SBB（帶借位dst=dst-src-CF，用于多字節(jié)減法）、DE

19、C（減1指令，不影響CF，其它與加1同）、NEG（求補指令，dst=0-dst，操作數(shù)可以是寄存器或存儲器，可以對8位或16位求補，可得到負數(shù)的絕對值，）、CMP dst，src（比較指令，dst-src，不送回dst，dst可以是寄存器或存儲器，src可以是立即數(shù)，寄存器或存儲器，但不能同時為存儲器，可以字比較，字節(jié)比較，兩個相等ZF=1，比較兩個無符號數(shù)時，前者小于后者CF=1，）乘法指令 MUL、IMUL 除法指令 DIV、IDIV、CBW、CWD 串傳送指令MOVS （字符串傳送指令）執(zhí)行 REP MOVS 之前，應先做好（初始化工作）：(1)源串首地址（末地址） SI(2)目的串首地

20、址（末地址） DI(3)串長度 CX（最大64KB）(4)建立方向標志( CLD 使 DF=0，STD 使 DF=1 ) 一個串傳送的例子：data segment mess1 db personal_computer；字符數(shù)組data endsextra segment mess2 db 17 dup (?)extra endscode segment mov ax, data ;不能：mov ds, data （） movds,ax ;立即數(shù)不能直接送段寄存器 movax, extra ;不能：lea ds, data （） mov es, ax ;用于取變量的有效地址 lea si, m

21、ess1 ；源串首地址 lea di, mess2 ；目標串首地址 mov cx, 17 ；串長度 cld ；建立方向標志 （CLD使 DF=0，STD 使 DF=1）rep movsb ;串傳送 code ends例（續(xù)）：把附加段中的 10 個字節(jié)緩沖區(qū)置為 20Hlea di, mess2mov al, 20Hmov cx, 10cldrep stosb比較例3.66中兩串是否完全一樣，若兩串一樣，則BX寄存器容為0；若兩串不同，則BX指向源串中第1個不一樣字節(jié)的地址，且該字節(jié)的容保留在AL寄存器中。CLD MOV CX，100 MOV SI，2500H MOV DI，1400H REP

22、E CPMSB ；串比較，直到ZF=0或CX=0 JZ E ；兩串一樣，置BX為0 DEC SI ；將指針修改回第1個不一樣字節(jié)處 MOV BX，SI MOV AL，SI JMP STOP ；必須跳轉(zhuǎn)，否則仍繼續(xù)執(zhí)行E E ： MOV BX，0STOP：HLT例：試比較兩個無符號數(shù)80H和79H，則用下面的指令，即MOV AL，80HCMP AL，79HJA ABOVE例：試比較兩個有符號數(shù)80H和79H，則用下面的指令，即MOV AL，80HCMP AL，79HJG GREATER串傳送指令STOS 將累加器AL或AX的值送傳到存緩沖區(qū)的某個位置上，對狀態(tài)標志沒有影響，若加上前綴REP，則操

23、作一直重復進行下去直到CX=0；19.8086匯編語句的種類：（3種）：指令語句，偽指令語句，宏指令語句說明：關系運算的結果是一個常數(shù)（布爾值）。關系成立，結果為0FFFFH，否則，為0。28 在指令中引用$時，$就表示該指令首地址，與$本身所指向單元無關。比如指令：JNZ $+6該指令的轉(zhuǎn)移地址是JNZ指令的首地址加上6。當然，$+6必須是某一條指令的首地址，這樣才能達到正確轉(zhuǎn)移的目的補充題：為什么I/O接口芯片的地址線A0要和8086系統(tǒng)總線的A1相連？參考答案要點：1）在8086系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)總線為16位，而I/O接口芯片只有8條數(shù)據(jù)引線。因此，應讓CPU和I/O接口芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸通過

24、數(shù)據(jù)總線的低8位進行。2）將地址總線的A1和I/O接口芯片的A0端相連，A0浮空，從CPU的角度看，是用兩個相鄰的偶地址來作為I/O接口芯片的端口地址，同時仍滿足接口部對一奇一偶兩個相鄰端口地址的要求，從而可以保證用數(shù)據(jù)總線的低8位和I/O接口芯片交換數(shù)據(jù)。3）這樣的連接方式也和8088系統(tǒng)利用8位數(shù)據(jù)總線進行傳輸保持兼容。1.IO接口的作用： 總線隔離作用，大多數(shù)外設不能直接和CPU的數(shù)據(jù)總線相連，要借助與接口電路使外設與總線隔離，起緩沖、暫存數(shù)據(jù)的作用，使主機和外設協(xié)調(diào)一致的工作。 速度匹配作用 信號變換作用2.I/O接口的基本結構(接口與端口)接口(Interface)：介與主機和外設之

25、間的緩沖電路。端口(Port)：接口中可以進行尋址讀寫的寄存器，簡稱口。一個接口往往含有幾個端口，CPU通過輸入輸出指令向這些端口取或存信息。端口主要有三類：一類為狀態(tài)口，一類為命令口（或控制口），一類是數(shù)據(jù)口。通過輸入輸出指令可以從數(shù)據(jù)端口與外設交換數(shù)據(jù)。因此說，計算機主機與外設之間交換信息都是通過接口中的端口來實現(xiàn)的。4.微機系統(tǒng)中，I/O端口的編址方式分為統(tǒng)一編址和獨立編址兩大類。在Intel 80 x86系列微機中，采用獨立編址方式。5.CPU通過接口與外設之間數(shù)據(jù)傳送的方式，一般有三種：程序控制的輸入輸出方式（這種傳送方式又分為無條件傳送和有條件傳送）、程序中斷的輸入輸出方式和直接存

26、儲器存取方式。 6中斷的定義 計算機在執(zhí)行正常程序過程中，當出現(xiàn)某種異常事件或某種外部請求時，處理器就暫停執(zhí)行當前的程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行對異常事件或某種外部請求的處理操作。當處理完畢后，CPU再返回到被暫停執(zhí)行的程序，繼續(xù)執(zhí)行，這個過程稱為程序中斷。7.中斷嵌套 CPU在執(zhí)行低級別中斷服務程序時，又收到較高級別的中斷請求，CPU暫停執(zhí)行低級別中斷服務程序，轉(zhuǎn)去處理這個高級別的中斷，處理完后再返回低級別中斷服務程序，這個過程稱為中斷嵌套8. 中斷向量表 中斷向量表是存放中斷向量的一個特定的存區(qū)域。所謂中斷向量,就是中斷服務子程序的入口地址。對于8086/8088系統(tǒng),所有中斷服務子程序的入口地址都存放在中斷向量表中。 9.8259A的功能 8259A是用于管理和控制外部中斷請求，實現(xiàn)中斷優(yōu)先級判定，提供中斷類型號，屏蔽中斷輸入等功能。單片8259A可管理8個中斷，若采用級聯(lián)方式，最多可用9片8259A構成兩級中斷機構，管理64個中斷。8253的工作過程(1) 由CPU向控制寄存器寫入控制字，以確定工作方式；(2) 由CPU向計數(shù)器寄存器寫入計數(shù)初值或定時常數(shù)；(3) 計數(shù)單元從計數(shù)器寄存器中獲得初值，在CLK端輸入的