工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)

工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)”課程答疑考試題2009-05-0215:31 閱讀12 評(píng)論0字號(hào)：大中小田虓：大家好，歡迎來到“工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)”課程答疑室！下面分章說一下本課程的學(xué)習(xí)要點(diǎn)第1章的一些要點(diǎn)微處理器是微型機(jī)的核心芯片，通常簡(jiǎn)稱為MP(MicroProcessor)，它是將計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)硅片上制作的集成電路。這樣的芯片也被稱為中央處理單元，一般簡(jiǎn)稱為CPU(CentralProcessingUnit)。多種進(jìn)制的數(shù)字系統(tǒng)人們?cè)谌粘Ｉ钪?，采用多種進(jìn)制的數(shù)字系統(tǒng)。最常用的是十進(jìn)制。例如1998=1x103+9x10+9x10+8x100后綴B表示二進(jìn)制；后綴H表示十進(jìn)制；后綴D表示十進(jìn)制(也可不加后綴)例如：10011011B—是二進(jìn)制數(shù)；9BH—是十六進(jìn)制數(shù)；155D—是十進(jìn)制數(shù)；這些數(shù)都表示同一數(shù)值，即十進(jìn)制的155，只是使用的進(jìn)制不同而已。二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)對(duì)照表二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)對(duì)照表十進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)000000100012001030011401005010160110701118100091001A1010B1011C1100D110114E1110F11111010000微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的。微處理器，是微機(jī)系統(tǒng)的核心部件，簡(jiǎn)稱為CPU,它包括運(yùn)算器、控制器和寄存器幾部分微型計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)（DOS及WINDOWS、UNIX、LINUX等）和系統(tǒng)應(yīng)用程序。8086/8088的功能結(jié)構(gòu)微處理器8086/8088微處理器結(jié)構(gòu)類似，都由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器、專用和通用寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)器控制器等組成，后四部分相當(dāng)于控制8086/8088的內(nèi)部寄存器8086/8088內(nèi)部有14個(gè)16位寄存器，編程時(shí)都要用到，所以必須識(shí)記。按其功能,可分為三大類：第一類是通過寄存器（8個(gè)），第二類是段寄存器（4個(gè)），第三類是控制寄存器（2個(gè)）數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX寄存器地址指針寄存器SP、BP變址寄存器SI、DI段寄存器CS、SS、DS、ES控制寄存器IP、FLAGS數(shù)的進(jìn)制最常用的是十進(jìn)制。例如1998=1x103+9x10+9x10+8x100后綴B表示二進(jìn)制；后綴H表示十進(jìn)制；后綴D表示十進(jìn)制(也可不加后綴)例如：10011011B—是二進(jìn)制數(shù)；9BH—是十六進(jìn)制數(shù)；155D—是十進(jìn)制數(shù)；這些數(shù)都表示同一數(shù)值，即十進(jìn)制的155，只是使用的進(jìn)制不同而已。二進(jìn)制和十六進(jìn)制間的相互轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，不論是十六進(jìn)制的整數(shù)還是小數(shù)，只要把每一位十六進(jìn)制的數(shù)用相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)來代替，就可以轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。例如9BA61001101110100110即9B.A6H=10011011.1010011B二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制這種轉(zhuǎn)換，可分兩步進(jìn)行：對(duì)整部分，從小數(shù)點(diǎn)向左數(shù)每4位二進(jìn)制為一組，最后不足的前面補(bǔ)零。對(duì)小數(shù)部分，從小數(shù)點(diǎn)向右數(shù)，每4位一組，最后不足4位的后面補(bǔ)0,然后把每4位二進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)代替，即可轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。例如10110111.01010100B754即10110111.010101B=B7.54H例題二進(jìn)制0011B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是 。A、 1B、2C、3D、21正確答案C第二章知識(shí)點(diǎn)型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)可以分為六大類：①數(shù)據(jù)傳送指令；②算術(shù)傳送指令；③邏輯運(yùn)算和移位指令；④串操作指令；⑤控制轉(zhuǎn)移指令；⑥處理器控制指令。8086/8088的基本尋址方式立即尋址(ImmediateAddrssing)例如：MOVCL，28HMOVAX，3189H直接尋址MOVAX，〔3100H〕寄存器間接尋址基址尋址MOVSI,DATA〔BX〕MOVBLOCK〔BP〕，AX基址一變址尋址MOVAX,COUNT〔BX〕〔SI〕數(shù)據(jù)傳送指令按其功能的不同，可以分為以下四組通用數(shù)據(jù)傳送指令；②俞入/輸出指令；③目標(biāo)地址傳送指令；④示志傳送指令。算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算指令共有以下五組：加法運(yùn)算指令減法運(yùn)算指令乘法運(yùn)算指令除法運(yùn)算指令轉(zhuǎn)換指令控制轉(zhuǎn)移指令8086/8088CPU提供了很多指令用于控制程序的轉(zhuǎn)移。這類指令是以下四種：轉(zhuǎn)移指令、循環(huán)控制指令、過程調(diào)用指令和中斷指令。無條件轉(zhuǎn)移指令JMPJUMP指令的操作是無條件地將控制轉(zhuǎn)移到指令中規(guī)定的目的地址。另外，目標(biāo)地址可以用直接的方式給出，也可以用間接的方式給出，JMP指令對(duì)標(biāo)志位沒有影響。DEBUG調(diào)試程序的功能DEBUG.COM或DEBUG.EXE是隨DOS操作系統(tǒng)提供的。鍵入該程序(DEBUG)后，出現(xiàn)提示符一，它具有如下命令：A為匯編命令；U為反匯編命令；T為跟蹤命令；D為顯示內(nèi)存命令；E為修改內(nèi)存命令；F為填充命令；R為檢查和修改寄存器命令；G為執(zhí)行程序命令；L為裝入內(nèi)存命令；N為給程序命名的命令；I為輸入，O為輸出命令；M為傳送內(nèi)存命令；W為存盤命令，Q為結(jié)束DEBUG，回到DOS命令。第三章知識(shí)點(diǎn)有三種不同層次的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，這就是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言源程序的結(jié)構(gòu)是分段結(jié)構(gòu)形式一個(gè)匯編語(yǔ)言源程序由幾個(gè)段（Segment）組成，每個(gè)段都以SEGMENT語(yǔ)句開始，以ENDS結(jié)束，而整個(gè)源程序是以END語(yǔ)句結(jié)尾。常用的段定義偽操作段定義偽操作的用途是在匯編語(yǔ)言源程序中定義邏輯段。常用的段定義偽操作有SEG—MENT、ENDS和ASSUME等。用的數(shù)據(jù)定義偽操作有下列5種。BD定義字節(jié)DW定義字（2個(gè)字節(jié)）DD定義雙字（4個(gè)字節(jié)）SQ定義四字（8字節(jié)）DT定義十字節(jié)（10個(gè)字節(jié)）用戶可通過四種方式控制PC機(jī)的硬件：使用高級(jí)語(yǔ)言提供的功能進(jìn)行控制使用DOS提供的程序來控制硬件，使用BIOS提供的程序控制硬件，直接訪問硬件MASM和LINK程序的應(yīng)用（一） 用MASM程序產(chǎn)生OBJ文件（二） 用LINK程序進(jìn)行鏈接（三） 用DEBUC調(diào)試程序進(jìn)行調(diào)試（四） COM文件的生成按照COM文件編寫的源程序（五） 批處理文件的應(yīng)用為加快源程序的編輯、編譯、鏈接和轉(zhuǎn)換的速度，用戶可設(shè)計(jì)一個(gè)批處理文件，將實(shí)現(xiàn)以上命令的組織在批目理文件中。第4章的一些重要知識(shí)點(diǎn)存儲(chǔ)的分類按存取速度和用途可把存儲(chǔ)器分為兩大類：把具有一定容量、存取速度快的存儲(chǔ)器稱為內(nèi)部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)存。把存儲(chǔ)容量大而速度較慢的存儲(chǔ)器稱為外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外CPU與存儲(chǔ)器的連接在連接時(shí)應(yīng)注意以下問題。（一） CPU總線的帶負(fù)載能力（二） CPU時(shí)序與存儲(chǔ)器存取速度之間的配合（三） 存儲(chǔ)器組織、地址分配8086/8088的內(nèi)部寄存器8086/8088內(nèi)部有14個(gè)16位寄存器，編程時(shí)都要用到，所以必須識(shí)記。按其功能,可分為三大類：第一類是通過寄存器（8個(gè)），第二類是段寄存器（4個(gè)），第三類是控制寄存器（2個(gè)）。通用寄存器包括數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器和變址寄存器。數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX地址指針寄存器SP、BP3?變址寄存器SI、DI段寄存器CS、SS、DS、ES控制寄存器IP、FLAGSCF進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)。若最高位發(fā)生進(jìn)位或錯(cuò)位，則CF=1,否則CF=0；PF奇偶標(biāo)志位。當(dāng)邏輯運(yùn)算結(jié)果中“1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，PF=1；為奇數(shù)時(shí)，PF=0。AF輔助進(jìn)位位。在8（16）位加法操作中，低4（8）位有進(jìn)位、借位發(fā)生時(shí)，AF=1,否則AF=0；ZF零標(biāo)志位。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為零時(shí)，ZF=1。否則ZF=0；SF符號(hào)標(biāo)志位。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高位為1（即為負(fù)數(shù)）時(shí)，SF=1，否則SF=0；OF溢出標(biāo)志位。當(dāng)算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果超出了帶符號(hào)數(shù)的范圍，即溢出時(shí)，OF=1,否則OF=0。8位帶符號(hào)數(shù)范圍是一128?+127,16位帶符號(hào)數(shù)的范圍是一32768?+32767。計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)分類可以分為六大類：①數(shù)據(jù)傳送指令；②算術(shù)傳送指令；③邏輯運(yùn)算和移位指令；④串操作指令；⑤控制轉(zhuǎn)移指令；⑥處理器控制指令。DEBUG調(diào)試程序的功能DEBUG.COM或DEBUG.EXE是隨DOS操作系統(tǒng)提供的。鍵入該程序（DEBUG）后，出現(xiàn)提示符一，它具有如下命令：A為匯編命令；U為反匯編命令；T為跟蹤命令；D為顯示內(nèi)存命令；E為修改內(nèi)存命令；F為填充命令；R為檢查和修改寄存器命令；G為執(zhí)行程序命令；L為裝入內(nèi)存命令；N為給程序命名的命令；I為輸入，O為輸出命令；M為傳送內(nèi)存命令；W為存盤命令，Q為結(jié)束DEBUG,回到DOS命令。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言目前，有三種不同層次的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，這就是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。一、 機(jī)器語(yǔ)言在機(jī)器語(yǔ)言（MachineLanguage）中，用二進(jìn)制數(shù)表示指令和數(shù)據(jù)，它的缺點(diǎn)是不直觀，很難理解和記憶。因此不用它編程。但是，機(jī)器語(yǔ)言程序是唯一能夠被計(jì)算機(jī)直接理解和執(zhí)行的程序，具有執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存少等優(yōu)點(diǎn)。二、 匯編語(yǔ)言一般來說，有兩種匯編程序，一種通常稱為匯編（ASM），另一種稱為宏匯編（MASM）。后者的功能更強(qiáng)。三咼級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言（HighlevelLanguage）這針對(duì)某個(gè)具體的計(jì)算機(jī)，所以通用性強(qiáng)。CPU與存儲(chǔ)器連接時(shí)，地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線都在連接時(shí)應(yīng)注意問題（一） CPU總線的帶負(fù)載能力（二） CPU時(shí)序與存儲(chǔ)器存取速度之間的配合CPU的取指周期和對(duì)存儲(chǔ)器讀寫都有固定的時(shí)序，由此決定了對(duì)存儲(chǔ)器存取速度的要求。具體地說，CPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作時(shí)，CPU發(fā)出地址和讀寫命令后，存儲(chǔ)器必須在限定時(shí)間內(nèi)給出有效數(shù)據(jù)。而當(dāng)CPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作時(shí)，存儲(chǔ)器必須在寫脈沖規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)寫入指定存儲(chǔ)單元，否則就無法保證迅速準(zhǔn)確地傳送數(shù)據(jù)，一般選快速的存儲(chǔ)器。（三） 存儲(chǔ)器組織、地址分配第5章的一些知識(shí)點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的接口電路按功能分為兩大類：一種是微機(jī)正常工作所需的輔助電路，如時(shí)鐘電路，8259處理外部的多個(gè)中斷請(qǐng)求等等；另一種是輸入/輸出接口Qnput/Output,簡(jiǎn)寫為I/O）,利用這些接口，使微機(jī)與外界設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、磁盤機(jī)等進(jìn)行信息交換。接口信息的分類數(shù)據(jù)信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)、控制信號(hào)I/O的控制方式控制方式是指如何協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送雙方的工作順序。一般分為以下三種：（一）程序方式（二）中斷方式（三）直接數(shù)據(jù)傳送（DMA）方式DMA方式的特點(diǎn)由于使用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，當(dāng)程序設(shè)置好參數(shù)后，數(shù)據(jù)的傳輸過程是完全由硬件自動(dòng)進(jìn)行的，沒有軟件參與，所以傳送速率非常高中斷根據(jù)中斷源對(duì)CPU的相對(duì)關(guān)系中斷可以分成內(nèi)部和外部?jī)煞N，而每一種中包括許多類型。各種類型的中斷被分配一個(gè)型號(hào)。內(nèi)部中斷由CPU執(zhí)行某些指令引起的中斷稱內(nèi)部中斷(也稱軟件中斷)。內(nèi)部中斷包括：除零中斷在CPU作除法運(yùn)算時(shí)若除數(shù)為零或商超出了有關(guān)寄存器所能表示的最大值產(chǎn)生被零除中斷，其類型號(hào)為0。單步中斷INTO溢出中斷中斷指令I(lǐng)NT外部中斷由CPU外部硬件電路發(fā)出的電信號(hào)引起的中斷稱為外部中斷(亦稱硬中斷)，外部中斷又分為非屏蔽中斷和可屏蔽中斷兩種中斷處理流程保護(hù)斷點(diǎn)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序每個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址包括CS和IP共4個(gè)字節(jié)。256個(gè)中斷源的入口地址共1K字節(jié)順序存放在系統(tǒng)RAM的低地址區(qū)(000-FFFH)稱為中斷矢量表。在中斷響應(yīng)時(shí)根據(jù)中斷類型號(hào)n到中斷矢量表中從地址0000：4xn開始連續(xù)取四個(gè)單元內(nèi)容分別裝入IP和CS，然后以新的CS：IP為入口CPU轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。返回?cái)帱c(diǎn)中斷服務(wù)完成后程序的最后一條指令一般都是中斷返回IRET將棧頂六單元的內(nèi)容依次彈出到IP、CS和FLAGS，于是恢復(fù)主程序的執(zhí)行。其它一些知識(shí)點(diǎn)D/A轉(zhuǎn)換器的核心元件D/A轉(zhuǎn)換器的核心元件是運(yùn)算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)算放大器是一個(gè)高輸入阻抗、低輸出阻抗、高開環(huán)放大倍數(shù)的器件。D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與基準(zhǔn)電壓Vref的精度、權(quán)電阻和電子開關(guān)的精度及位數(shù)有關(guān)。顯然，位數(shù)越多轉(zhuǎn)換精度越咼，但同時(shí)電路的權(quán)電阻的種類越多。由于在集成電路中制造高阻值的精密電阻十分困難，因此常用R—2R“T型”電阻網(wǎng)絡(luò)代替權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器。ADC0809ADC0809是逐次逼近型8位單片A/D轉(zhuǎn)換芯片。片內(nèi)有8路模擬開關(guān)可輸入8個(gè)模擬量。單極性，量程為0?+5V。典型的轉(zhuǎn)換速度為100卩S。片內(nèi)帶有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與CPU總線接口。其性能價(jià)格比明顯的優(yōu)勢(shì)，是目前比較廣泛采用的芯片之一?？蓱?yīng)用于對(duì)精度和采樣速度要求不高的場(chǎng)合，或一般的工業(yè)控制領(lǐng)域。一些問題PCI總線的時(shí)鐘為33MHz,增強(qiáng)型PCI為66MHz。DMA是直接數(shù)據(jù)傳輸?shù)目s寫，在DMA過程中，CPU并不參與數(shù)據(jù)傳輸。一些常見問題雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器的抗干擾性能要強(qiáng)于逐次比較型的A/D轉(zhuǎn)換器。一個(gè)總線周期并不一定等于一個(gè)時(shí)鐘周期。常見問題I/O端口的傳送方式一般分為并行和串行匯編語(yǔ)言編寫的程序要經(jīng)過ASM編譯和LINK連接后，才能生成可執(zhí)行文件。在數(shù)字萬用表中一般使用雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器。一個(gè)總線周期可以包含多個(gè)時(shí)鐘周期。例：編寫程序?qū)X，BX，CX中最大的符號(hào)數(shù)放在AX中CMPAX，BX；比較AX和BXJGENEXT；若AX大于等于BX則轉(zhuǎn)向NEXTXCHGAX，BX；若AX小于BX則交換AX和BX的內(nèi)容NEXT：CMPAX，CX；比較AX與CXJGEDONE；若AX大于等于CX則轉(zhuǎn)向DONEXCHGAX，CX；若AX小于CX則交換AX和CX的內(nèi)容DONE： 以下回答一些同學(xué)日常提問。假設(shè)(DS)=3000H,(SS)=3000H,(AX)=1000H,(BX)=1200H,(SI)=2,(DI)=1,(SP)=100H,(31200H)=40H,請(qǐng)寫出下列指令單獨(dú)執(zhí)行完后，有關(guān)寄存器和存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。ADDAX,1000HADDAX,BXMOV[BX],AX解答：1.(AX)=2000H2.(AX)=2200H3.(31200H)=1000H例題在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中，堆棧段定義如下：MY_STACKSEGMENTPARASTACK?STACK'STADB32DUP(5)MY_STACKENDS那么，段定義語(yǔ)句中的PARASTACK?STACK分別代表A.定位類型、類別、組合類型B.類別、組合類型、定位類型C.組合類型、類別、定位類型D.定位類型、組合類型、類別答案D例題一個(gè)學(xué)生班共32人，已知每個(gè)學(xué)生班的年齡存放在AGE開始的單元中，求其平均年齡，并放在PJNL單元參考程序DATASEGMENT；數(shù)據(jù)段定義語(yǔ)句AGEDB13H，14H，OFH, ......；32個(gè)年齡數(shù)據(jù)放在AGE開始的單元PJNLDB?；平均年齡(結(jié)果)放在PJNL字節(jié)單元DATAENDS；數(shù)據(jù)段結(jié)束.，，CODESEGMENT；代碼段定義語(yǔ)句ASSUMECS:CODE，DS：DATASTART：MOVAX，DATA；裝入DSMOVDS，AXM