微机接口技术复习资料

第一章微型计算机基础概论一、微型计算机系统1、微型计算机的发展（1）1946年第一台计算机问世，经历电子计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成、超大规模集成电路计算机5代2、微型计算机的工作过程（1）冯诺依曼计算机：存储程序，由控制器、运算器、存储器、输入输出设备组成（2）工作过程：每一条指令都包含取指令、执行指令两个基本过程3、微机系统的组成（1）硬件系统1）微处理器（中央处理器/cpu）2）运算器3）控制器4）寄存器组5）存储器6）输入输出接口设备7）总线4、软件系统（1）分类：系统软件、应用软件二、计算机的数制和编码1、特殊的数制转换：（1）十进制转换为二进制：1）整数：除2取余，至商为0，从低到高排列2）小数：乘2取整，达到精度，从高到低排列（2）十进制转换为十六进制1）整数：除16取余2）小数：乘16取整2、计算机中的二进制数表示（1）定点小数：小数点准确固定在数据某个位置上，最高位表示符号，后面是小数数值部分（2）纯小数：没有符号位，表示同上（3）整数：小数点在最低位右边，可设置符号位（4）浮点小数：小数点位置可以左右移动，设置有阶码符号位，尾数符号位，固定阶码位数、尾数位数，尾数部分规格化用纯小数表示，可通过修改阶码移动小数点位置规格化。

浮点数表数范围：阶码决定，浮点数精度：尾数决定3、二进制编码（1）BCD 码：4位2进制数表示十进制的0--9十个数,如8421BCD 码）（00110001.10010011BCD表示十进制数93.31，该编码逢十进一，最大只能表示数字9（2）BCD 码<--->二进制数：先转为十进制数，再转换（3）BCD 码的存储方式：字节方式存储，压缩BCD 码用一个字节（8位）存两个BCD 码十进制数，非压缩BCD 码用一个字节（8位）存放一个4位的十进制数，如：B 100001108610=）（（压缩BCD 码） B 00011000001000008610=）（（非压缩BCD 码）4、字符编码：ASCII 码（1）奇检验：8位二进制数1的个数为奇数（2）偶检验：8位二进制数1的个数为偶数三、无符号二进制数的算术运算和逻辑运算1、二进制数的算术运算：1）加法运算：逢二加一，有溢出2）减法运算：有借位3）乘法运算：乘1照写，乘0为0，算术左移4）除法运算：算术右移2、表数范围：0----2n-1（n 位） 四、有符号数二进制数的表示及运算1、有符号数的表示方法：原码、反码、补码2、十进制数与补码转换：（1）正数：原码（2）负数：按位取反加13、补码运算：（1）加法：][][]Y [Y X X 补补补+=+ （2）减法：]-[][[Y]][][-Y X X Y X 补补补补补+==- 4、表数范围（8位、16位）：8位：（1）原码：1111 1111B ---- 0111 1111B （-127 -- +127）（2）反码：1000 0000B ---- 0111 1111B （-127 -- +127）（3）补码：1000 0000B ---- 0111 1111B （-128 -- +127）16位：（1）原码：FFFFH ---- 7FFFH （-32767 -- +32767）（2）反码：8000H ---- 7FFFH （-32767 -- +32767）（3）补码：8000H ---- 7FFFH （-32768 -- +32767）5、溢出判断：次高位向最高位有进位（借位），最高位向上无进位（借位），超出表数范围但无进位，溢出；次高位向最高位无进位（借位），最高位向上有进位（借位），溢出第二章微处理器与总线一、微处理器概述1、运算器（1）组成：算术逻辑单元ALU、通用或专用寄存器组、内部总线（2）类型：单总线、双总线、三总线运算器2、控制器：（1）基本功能：指令控制、时序控制、操作控制（2）组成：程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、时序控制部件、微操作控制部件（核心）二、8088/8086微处理器1、数据总线宽度：8088有8位，8086有16位，两者指令系统完全相同，都有40根外部引线2、8088/8086 CPU的特点（1）指令流水线（2）内存分段管理（3）支持多处理器系统3、8088 CPU的外部引脚及其功能（page40）4、8088/8086 CPU的功能结构（1）内部结构：1）执行单元EU：执行指令、分析指令、暂存中间结果、保留结果1 -- 算术逻辑运算单元2 -- 通用寄存器组3 -- 标志寄存器4 -- 数据暂存器2）总线接口单元BIU：负责CPU与存储器、I/O接口之间信息传送1 -- 地址加法器2 -- 段寄存器3 -- IP寄存器4 -- 指令队列缓冲寄存器5 -- 总线控制逻辑5、8088/8086 CPU的内部寄存器（1）寄存器分类：14个16位寄存器1）通用寄存器：AX（累加器）、BX（基址寄存器）、CX（计数寄存器）、DX（数据寄存器）2）地址指针寄存器：SP（堆栈指针寄存器）、BP（基址指针寄存器）3）段寄存器：CS（代码段寄存器）、SS（堆栈段寄存器）、DS（数据段寄存器）、ES（附加段寄存器）4）控制寄存器：IP（指令指针寄存器）、FLAGS（标志寄存器）6、8088/8086 CPU的存储器组织（1）物理地址与逻辑地址：20条地址线，可寻址内存2^20 = 1MB1）物理地址：任何一个内存单元都有20位2）逻辑地址：段基地址和段内偏移地址物理地址= 段基址× 16 + 段内偏移（段基地址右移一位）3A00H : 0083H <——————> 3A083H（2）段寄存器的使用（page47）7、8088/8086 CPU的工作时序（1）8080总线周期不管读写，至少4个时钟周期三、80386微处理器1、80386微处理器的主要特性：（1）全32位结构（2）32位外部总线接口，最大传输率32MB/S（3）片内集成存储器管理部件MMU，支持虚拟存储和特权保护（4）3种工作方式：实地址方式、保护方式、虚拟8086方式2、80386的内部结构（1）组成：1）总线接口部件（BIU）2）中央处理部件（CPU）：包括指令预取单元（IPU）、指令译码单元（IDU）、执行单元（EU）3）存储管理部件（MMU）：分段部件、分页机构3、80386的主要引脚信号（page53）4、80386的内部寄存器（1）通用寄存器（2）指令指针和标志寄存器（3）段寄存器（4）控制寄存器（5）系统地址寄存器（6）调试寄存器（7）测试寄存器5、80386的工作模式（1）实地址模式（2）保护虚地址模式四、总线1、概述：（1）总线的概念：一组信号的集合，是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通路（2）总线的分类：1 -- 按传送信息类型划分：数据总线（DB）、地址总线（AB）、控制总线（CB）2 -- 按总线的层次结构划分：前端总线、系统总线、外设总线（3）总线结构：1 -- 单总线结构2 -- 多总线结构（4）总线操作：1 -- 工作方式：主控方式、从属方式2 -- 总线周期步骤：总线请求、总线仲裁、寻址、传送数据、传送结束（5）总线主要性能指标：1 -- 总线带宽2 -- 总线位宽3 --总线工作频率（6）总线的基本功能：1 -- 总线数据传送：同步定时、异步定时、半同步定时方式2 -- 总线仲裁控制：链式查询、计数器查询方式、独立请求方式3 -- 出错处理4 -- 总线驱动（7）常用系统总线和外设总线标准1）常用系统总线标准：ISA、MCA、PCI、MCA、EISA、AGP、PCI-E2）外设总线：USB、IEEE 1394（FireWire）（8）8086系统总线（page87）第三章8086/8088指令系统一、概述1、指令分类：（1）数据传送类（2）算术运算类（3）逻辑运算和移位类（4）串操作类（5）控制转移类（6）处理器控制类2、指令的基本组成：（1）零操作数指令（2）单操作数指令（3）双操作数指令3、指令的操作数类型：（1）立即操作数（2）寄存器操作数（3）存储器操作数4、CISC和RISC指令系统（1）复杂指令系统计算机CISC1）优点：编译后生成的指令程序较小、执行较快、节省硬件资源、存取指令次数少、占用内存较少2）缺点：难以使用、控制逻辑不规整、工艺困难、执行时间较长、硬件复杂度高（2）精简指令系统计算机RISC1）优点：指令精简较少、运算速度较快、提高系统性能二、寻址方式1、8080/8086寻址方式分类：（1）寻找操作数的地址（2）寻找下一条要执行的指令的地址2、寻址方式：（1）立即寻址：mov ax, data（2）直接寻址：mov ax, [ data ]（3）寄存器寻址：mov si, ax（4）寄存器间接寻址：mov ax, [ si ]（5）寄存器相对寻址：mov ax, [ bx+data ]（6）基址- 变址寻址:mov ax, [ bx+si ]（7）基址- 变址- 相对寻址：mov ax, [ bx+si+data ] （8）隐含寻址：mul bl（al × bl——> ax）三、8086指令系统1、通用数据传送指令：（1）一般传送指令MOV（2）堆栈操作指令PUSH、POP（3）交换指令XCHG：XCHG AX, BX（4）查表转换指令XLAT：将BX+AL 所指单元的内容送至AL （5）字位扩展指令2、输入输出指令（1）输入指令IN：IN AX, DATA（2）输出指令OUT：OUT DX, AL（3）取偏移地址指令LEA：LEA BX, BUFFER3、算术运算指令：（1）加减指令：ADD、SUB、NEG、CMP（2）乘法指令：MUL、IMUL（3）除法指令：DIV、IDIV4、逻辑运算指令（1）逻辑与AND：AND OPRD1, OPRD2（2）逻辑或OR：OR OPRD1，OPRD2（3）逻辑非NOT：NOT AX（AX按位取反送AX）（4）逻辑异或XOR：XOR OPRD1, PRD2（5）测试指令TEST：TEST AL，02H（page120）5、串操作指令（1）字符串：地址连续的若干单元字符或数据（2）重复操作前缀：REP（无条件重复）、REPE/REPZ（相等/结果为零重复）、REPNE/REPNZ （不相等/结果不为零重复）（3）串操作指令：1 ）MOVS OPRD1，OPRD22 ）MOVSB（一次送一个字节）3 ）MOVSW（一次送一个字）6、程序控制指令（1）无条件转移指令JMP（2）条件转移指令JCC（3）循环控制指令LOOP、LOOPZ（LOOPE）、LOOPNZ（LOOPNE）（循环条件CX ≠ 0且ZF = 0）（4）过程调用和返回CALL、RET（5）中断指令INT：INT N（中断向量码）第四章汇编语言程序设计一、汇编语言源程序1、机器语言：二进制码表示指令和数据的语言2、汇编语言：用指令助记符、符号地址、标号、和伪指令书写程序的语言3、伪指令：（1）数据定义伪指令：1）DB：字节类型2）DW：字类型3）DD ：双字类型4）DQ ：四字类型5）DT ：十字节类型4、BIOS 和DOS 功能调用5、程序设计基础（此章节以汇编语言学习为主，可在专门语言学习书籍深究）第五章 存储器系统一、概述1、存储系统的一般概念（1）常见存储器：内存、cache 、磁盘、可移动磁盘、磁带、光盘等（2）微机中的存储器系统：1）现代微机存储系统分类：1 -- 由cache 和主存储器构成的cache 存储系统，提高存储速度2 -- 由主存储器和磁盘构成的虚拟存储器系统，提高存储容量2）两种存储系统的特点：1 -- cache 存储系统的而管理完全由硬件实现，对设计人员透明（不可见）2 -- 磁盘存储系统采用软硬件结合，设计虚拟地址空间，提供远大于主存储器的实地址空间（3）存储器系统的主要性能指标1）存储容量S2）存取时间T ：命中率（H ）=N2N1N1 （N1：访问M1的次数，N2：访问M2的次数）存取时间（T）=H · T1 + （1 - H）· T2 （T1、T2为M1、M2的存取时间，H为命中率）3）单位容量平均价格CC=212211SS SCSC+⨯+⨯（C表示价格，S表示容量）2、半导体存储器及其分类（1）外存储器、内存特点：内存的容量小、存取速度快、价格较高，外存储器反之；内存临时少量存放数据，外存永久大量存放；内存可与CPU直接交换数据，外存储器不可以（2）存储元：具有记忆功能的物理器件，用来存放二进制数据（3）半导体存储器分类：1）随机存储器RAM：（半导体MOS型）静态读写存储器SRAM、动态读写存储器ROM 2）只读存储器ROM：1 -- 掩膜式ROM（只能读出无法修改）2 -- 可编程式PROM（只能一次编程写入，可读出无法修改）3 -- 紫外线擦除式EPROM（可读写）4 -- 电信号擦除式EEPROM（可读写）3、半导体存储器的主要技术指标（1）存储容量（2）存取时间和存取周期（3）可靠性（4）功耗二、随机存取存储器RAM1、特点：主要用来存放当前运行的程序、输入输出数据、中间运算结果及堆栈，可随时修改、写入和读出，掉电后会丢失数据2、静态随机存取存储器SRAM（电位存储信息）（1）6264存储芯片：CPU读写有固定的时序，对存储器的存取速度有一定要求，6264存储芯片功耗很小，应用在简单的应用软件系统中。