微机原理与接口技术8
《微机原理与接口技术(第二版)》课后答案马维华版
公式（ 2 － 1） : 性能＝核心频率×每个周期执行指令的条数 说明，微处理器的性能的提高不仅取决于工作频率，还依赖每周期执行指令的条数。新的处理器 代替老的处理器，就是根据这一性能公式来提高它的性能的。即或单独提高频率，或单独增加每周期 执行指令的条数，或既提高频率又增加每周期执行指令的条数。由于核心频率的提高是有限制的，因 此从 Cure 系列开始注重提高每个周期指令执行的条数来提高性能。 2-2 简述微处理器的工作方式、各工作方式的含义和区别是什么 ?它们之间是如何切换的？ 答： 1.五种工作方式：实地址方式、保护虚地址方式、虚拟 86 方式、系统管理方式以及 IA-32E 方式。 2.含义： (1) 实地址方式是指处理器工作在 8086/8088 编程环境下的工作方式。 (2) 保护地址方式， 又称保护虚地址方式， 简称保护方式 ， 是真正发挥处理器潜能的一种工作方式。 所谓保护是指在执行多任务操作时，对不同任务使用的不同存储空间进行完全隔离，保护每个任务顺 利执行。 (3) 虚拟 86 方式是指一个多任务的环境，即模拟多个 8086 的工作方式。在这个方式之下，处理器 被模拟成多个 8086 微处理器同时工作。 (4) 系统管理方式（ SMM ）是为实现特定功能及系统安全提供的一种工作方式，SMM 的功能主要 包括电源管理以及为操作系统和正在运行的程序提供安全性。 SMM 最显著的应用就是电源管理。 以上四种方式是 IA-32 所有处理器所具有的工作方式。 (5) 从后期的 P4 到以 Core 为核心的处理器开始支持 64 位扩展技术， 引入了 IA-32E 工作方式。 在 这种方式下，处理器支持两种模式即兼容的工作方式（兼容 IA-32 处理器的方式）和 64 位工 作方式。 在兼容模式下，允许在 64 位操作系统下运行原来的 16 位和 32 位应用程序，采用 EM64T 技术，支持 64 位操作，同时支持 36 位的地址，支持 64 位线性地址，默认的地址空间为 64 位，默认的数据宽度 为 32 位，指令允许 32/64 地址和 32/64 数据的混合使用，因此又把 Core 为核心的处理器称为 32/64 处理器，与真正 64 位处理器有区别，可称之为具有 64 位功能的 32 位处理器。
微机原理与接口技术：08第3章 寻址方式和指令系统3.3 习题3
交通信息与控制工程系教案（理论教学用）课程名称微机原理与接口技术第 8 次第 4 周 2 学时上课教室WM1310 课程类型专业基础课授课对象自动化专业章节名称第三章寻址方式和指令系统（3.3）教学目的和要求1．掌握8086的基本指令，如逻辑运算和移位指令、串操作指令、程序控制指令等。
讲授主要内容及时间分配1.逻辑运算和移位指令；（35min）2.串操作指令；（20min）3.程序控制指令；（25min）4.处理器控制指令。
（10min）教学重点与难点重点：1．逻辑运算和移位指令的基本功能和格式；2．串操作指令的基本功能和格式；3．程序控制指令的基本功能和格式。
难点：逻辑运算和移位指令的基本功能和格式。
要求掌握知识点和分析方法1．逻辑运算和移位指令的格式、功能及应用方法；2．串操作指令的格式、功能及应用方法；3．程序控制指令的格式、功能及应用方法。
启发与提问1．逻辑移位和算术移位指令的区别？教学手段多媒体+板书作业布置思考题：1．远跳转和近跳转的区别？3.2, 3.53.9, 3.113.12, 3.14主要参考资料备注讲授内容三、逻辑运算和移位类1.逻辑运算逻辑运算指令对操作数的要求大多与MOV指令相同。
逻辑运算是按位操作的，它包括AND(与)、OR (或)、NOT(非)、XOR(异或)和TEST(测试)指令。
除“非”运算指令外，其余指令的执行都会使标志位OF=CF=0，AF位无定义，SF、ZF和PF 根据运算结果设置。
“与”运算指令格式：AND OPRD1，OPRD2操作：两操作数相“与”，结果送目标地址。
【例】要屏蔽AL中的高4位。
AND AL，00001111B【例】AND AL，AL此指令执行前后，(AL)无变化，但执行后使标志位发生了变化，即CF=0，OF=0。
“或”运算指令格式：OR OPRD1，OPRD2操作：两操作数相“或”，结果送目标地址【例】(AL)=0FH，OR AL，10000000B(AL)=8FH【例】OR AL，AL指令执行前后，(AL)不变，但执行后标志位发生了变化，即CF=0，OF=0。
微机原理与接口技术课件全 (9)
（2）键的识别 通常有两种方法可识别被按之键：一种是“行扫描”法； 一种是“反转”法。 1）行扫描法 依次对每一行进行扫描，选使被扫描的行为低电平，其它 所有的行均为高电平，接着检测各列线的状态（称为“列”）。 若各列码均为高电平（即列码为全1），则被按之键不在这行。 继续扫描下一行；若列线不全为高电平（即列码为非全1），则 被按之在此行。根据行扫描码及列码就可知被按之键的坐标值 （即位置码）。再根据位置码通过查表可得到它的键值。查表 法的扫描子程序流程图如图7-6所示。
四、输入/输出寻址方式
当主机执行I/O操作时，应先对I/O接口中的端口进行寻址， 其寻址方式有如下两种： 此时，I/O端口单独编址。CPU指令系统中有专门用于I/O操 作的指令——I/O指令，CPU访问I/O端口时发出I/O读命令或写 命令，访问内存时发存储器读或写命令。因此，端口地址与存 储单元地址可重叠。此时，I/O端口不占用存储空间且与访问 I/O设备指令有别。 这种寻址方式中，将I/O端口与存储单元统一编址，即CPU 把I/O端口作为存储单元对待，I/O端口占用一定的存储空间。 采用这种寻址方式的CPU指令系统中没有专门的I/O指令，
微型机中常外设有LED显示器、CRT显示器、键盘、打印机、软 磁盘存储器等。单片机应用系统中常设置LED显示器、拔盘、键 盘、点阵式打印机等外设。
§8-2 键盘及其接口
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在微型机系统中，键盘是最常用的输入设备，键盘通常由 数字键和功能键组成，其规模取决于系统的要求。
键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种，前者有检测键闭 合，去抖动及产生相应键编码的硬件电路，而后者则没有这些 硬件，上述功能在有少量的硬件支持下由软件来完成。由此可 见编码键盘产生键编码的速度快且基本上不占用CPU时间，但硬 件开销大，电路复杂，成本高；非编码键盘则硬件开销省，电 路简单，成本低，但占用CPU时间较长。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
《微机原理与接口技术》参考答案完整版
《微机原理与接口技术》习题参考答案习题21.为何说8086CPU是16位CPU？答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。
因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。
2.8086CPU由哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？答：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）。
指令队列在BIU中。
它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。
3.8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器。
其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。
8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。
4.8086CPU中的IP寄存器有何用途？答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。
在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。
8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。
5.在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。
它们的含义如下：CF：进位标志。
它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。
最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。
PF：奇偶标志。
它记录运算结果的奇偶检验条件。
当结果操作数中“1”的个数为偶数时PF=1，否则PF=0。
AF：辅助进位标志。
在字节运算时，由低半字节（字节的低4位）向高半字节有进位或借位时，AF=1，否则AF=0。
微机原理与接口技术总复习
微机原理与接⼝技术总复习微机原理与接⼝技术总复习第⼀部分：填空题第⼀章微机的基本知识1.1基本知识结构微机的构成（包括硬件：主机+外设；软件：操作系统+编译程序+汇编程序+诊断程序+数据库等）微机的⼯作原理和⼯作过程①⼯作原理（冯.诺依曼原理）②⼯作过程（取指令、分析指令、执⾏指令）③控制器的两个主要功能了解微机的主要技术指标数的原码、反码、补码的表⽰⽅法及补码的运算⼆、⼋、⼗、⼗六进制数的表⽰及其相互转换ASCII码、BCD码的表⽰⽅法及其运算、修正原则⽆符号数与符号数的运算及其对标志位的影响1.2相关习题1.对于⼆进制数0110 1001B，⽤⼗进制数表⽰时为：105D；⽤⼗六进制数表⽰时为：69H。
BCD2.设机器字长为8位，最⾼位是符号位。
则⼗进制数–11所对应的原码为：10001011B。
3.已知某数的原码是10110110B，则其反码是11001001B ；补码是11001010B 。
4.⼀个8位⼆进制数⽤补码⽅式表⽰的有符号数的范围是-128~+127 。
第⼆章微处理器与系统结构2.1基本知识结构掌握8086CPU的内部结构与主要引脚信号功能1、内部结构（BIU与EU）组成与功能2、主要引脚信号AD0~AD15, A16/S3~A19/S6,（地址锁存的必要性）BHE, NMI, INTR, INTA, HOLD, HLDA, RESET,READY, ALE, DEN，LOCK，RD，WR，M/IO。
熟悉8086 CPU 内部寄存器阵列了解8086最⼤组态与最⼩组态的区别熟悉存储器物理地址的⽣成及存储器组织20位地址如何⽣成；存储器是如何组织的，字节、字、字符串在内存中是如何存放的。
熟悉CPU中的标志寄存器及堆栈6个状态标志+3个控制标志；堆栈定义、堆栈组成及操作，为什么要设置堆栈？熟悉系统的输⼊/输出结构和基本总线周期（会画读、写周期基本时序图）2.2相关习题1.8086 CPU从功能上分为EU 和BIU 两部分。
微机原理与单片机接口技术(第2版)李精华 第8章 微处理器控制系统的接口扩展
8.1.2 编址技术
所谓编址，就是通过51单片机地址总线，使片外扩展的存 储器和I/O口中的每个存储单元或元器件，在51单片机的寻址 范围内均有独立的地址，以便51单片机使用该地址能唯一地选 中该单元。51单片机对外部扩展的存储器和I/O设备进行编址 的方法有两种：线选法和译码法。 1、线选法
所谓线选法，就是直接选定单片机的某根空闲地址线作为 存储芯片的片选信号。 2、译码法
由P0口作为地址线低8位，P2口作为地址线高8位，构 成16位地址，寻址范围为64KB。由于P0口分时复用为 地址总线和数据总线，除提供低8位地址之外，又要 作为数据口，地址和数据分时控制输出。为避免地址 和数据的冲突，低8位地址必须用锁存器锁存。也就 是在P0口外加一个锁存器，当ALE为下降沿时，将低8 位地址锁存。
位（LSB）所对应的输入模拟电压的变化量。分辨率定义 为转换器的满刻度电压（基准电压）VFSR与2n的比值，即
分辨率= VFSR 式中，n为A/D转2换n器输出的二进制位数，n越大，分
辨率越高。分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上 用输出的二进制位数或BCD码位数表示。
8.2 A/D转换器与D/A转换器简介
2．A/D转换器的主要技术指标 • （2）量化误差：模拟量是连续的，而数字量是断续
的，当A/D转换器的位数固定后，数字量不能把模拟 量所有的值都精确地表示出来，这种由A/D转换器有 限分辨率所造成的真实值与转换值之间的误差称为量 化误差。一般量化误差为数字量的最低有效位所表示 的模拟量，理想的量化误差容限是±1/2LSB。
三、教学难点
I2C总线接口的程序设计。
四、教学方式
8.1 单片机的外部并行总线
8.1.1 并行总线结构 51单片机具有外部并行总线，分为地址总线（AB）
北京大学《微机原理与接口技术》无符号数有符号数运算中cfof标志位的使用
无符号数/有符号数运算中CF与OF标志位的使用（以8位为例）一、无符号数与有符号数的表示范围8位无符号数的表示范围：0~255，8个数据位全部用于表示数值。
8位有符号数的表示范围（补码）：-128~127，最高位为符号位，其余7位用于表示数值。
溢出：当8位无符号数的运算结果超过8位无符号数的表示范围0~255时，或当8位有符号数的运算结果超过8位有符号数的表示范围-128~127时，出现溢出错误，即运算结果不能用8位数据进行正确表示。
二、进位标志位与溢出标志位的定义CF：进位标志位，用于指示无符号数的运算结果是否出现溢出，溢出，CF=1。
对于无符号数的加减法运算，如果两数之和大于255，超出了无符号数的表示范围，运算结果溢出，同时最高位产生进位；如果两数之差小于0，超出了无符号数的表示范围，运算结果溢出，同时最高位产生借位；因此对于加减法运算，可根据最高位是否产生进位或者借位来判断是否发生溢出。
OF：溢出标志位，用于指示有符号数的运算结果是否出现溢出，溢出，OF=1。
对于有符号数的加减法运算，可根据最高位以及次高位的进位情况来判断运算结果的溢出情况。
如果最高位与次高位的进位状态相同，运算结果正确，未发生溢出；如果最高位与次高位的进位状态不同，发生溢出，运算结果错误。
两点说明：●无符号数运算后，应检查CF标志位，判断是否出现溢出；OF标志位对于无符号数运算无意义，因为根据OF标志位无法判断无符号数的运算结果是否发生溢出。
●有符号数运算后，应检查OF标志位，判断是否出现溢出；CF标志位对于有符号数运算无意义，因为根据CF标志位无法判断有符号数的运算结果是否发生溢出。
三、CPU对CF和OF的置位方式CPU对CF和OF的置位方式如下，以8位加法为例：●在进行加法运算的过程中，不区分参与运算的数据有无符号（加法指令不区分操作数有无符号），8个数据位全部参与运算，根据运算结果对CF和OF进行置位。
●如果运算过程中，最高位产生进位，CF置1。
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8.1 8237A的组成和工作原理
三、8237A的结构
8.1 8237A的组成和工作原理
1．基本控制逻辑单元
（1）时序与控制逻辑 根据初始化编程时所设置的工作式，产生 8237A内部定时信号和外部控制信号。 （2）优先级编码单元 CPU对8237A送来的初始化命令所设置的优 先权，对外设同时提出的多个DMA请求，进行 排队判优，裁决各通道的优先次序。 （3）命令控制单元 CPU控制总线，8237A处于从属状态时，对 CPU送来的初始化命令进行译码；当8237A控制 总线，CPU脱离总线时，对设定的DMA工作方 式字进行译码。
8.1 8237A的组成和工作原理
五、8237A的工作周期及时序
IOW
8.1 8237A的组成和工作原理
1．DMA空闲周期SI
在没有DMA请求时，8237A会进入空闲周期。
2．DMA过渡状态S0
当8237A检测到DREQ请求有效，则表示有外设要 求DMA传送，此时，8237A即向CPU发出总线请求信 号HRQ。DMAC发出HQR之后，8237A的时序从SI状 态跳出进入S0状态，并重复执行S0状态，直到收到 CPU的应答信号HLDA，得到总线控制权后，才结束 S0状态，进入S1状态。 8237A得到总线控制权后，进入有效周期，开始 传送数据。一个完整的DMA传送周期包括S1，S2，S3 和S4个状态。如果存储器或外设的速度跟不上，可在 S3和S4之间插入等待状态周期SW。
8.2 8237A的工作方式和寄存器
2．8237A主要寄存器格式
8.2 8237A的工作方式和寄存器
2．8237A主要寄存器格式
8.2 8237A的工作方式和寄存器
3．8237A寄存器的端口地址分配及读/写操作
8.2 8237A的工作方式和寄存器
三、8237A的软命令
（1）主清除命令 主清除命令与硬件的RESET信号具有相同作用。 执行这条命令后，命令、状态、请求、暂存寄存器 以及先/后触发器都被复位，屏蔽寄存器被置位。 然后，8237A处于空闲周期。 主清除命令是对0DH地址写入任意值。
2．缓冲器
8.1 8237A的组成和工作原理
四、8237A的引脚信号
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A0～A3：4根低地址线，双向三态。 DB0～DB7：双向三态双功能线。 IOR/IOW ：I/O读/写信号，双向。 DREQ0～DREQ3：DMA通道请求。 DACK0～DACK3：DMA通道响应。 HRQ：总线请求。 HLDA：总线响应。 ADSTB：地址选通，输出。 AEN：地址允许，输出。 MEMR：存储器读。 MEMW：存储器写。 READY：准备好。 EOP：过程结束。 CS：片选。
8.1 8237A的组成和工作原理
二、8237A的主要特点
Intel 8237A 芯片是高性能的可编程 DMA 控制 器，其主要特点如下： ①每个8237A芯片有4个DMA通道。 ②每个DMA通道具有不同的优先权。 ③每个DMA通道可以分别允许和禁止。 ④每个DMA通道有4种工作方式。 ⑤一次传送的最大长度可达64KB，其数据传 送率可达1.5Mb/s。 ⑥多个8237A芯片可以级连，扩展通道。
8.2 8237A的工作方式和寄存器
二、8237A的寄存器
1．8237A寄存器的主要功能
8237A内部有12类，共27个寄存器，其中每个 通道都有独立的基地址寄存器、基字节数计数器、 当前地址寄存器、当前字节数寄存器和方式控制寄 存器。其他的寄存器则是公用的。
8.2 8237A的工作方式和寄存器
通过本章的学习，了解DMA的工作原理 和8237A芯片的内部结构，掌握8237A的工 作方式以及寄存器格式和软命令，并最终掌 握8237A的应用编程。
8.1 8237A的组成和工作原理
一、DMA
直接存储器存取（Direct Memory Access） 简称为DMA，是在存储器和I/O设备之间建立数 据通路，让I/O设备和内存通过该数据通路直接 交换数据。 DMA技术可以在没有CPU干预的情况下， 实现内存与外设，或者外设与外设之间的快速数 据传输。
3．DMA有效周期
8.2 8237A的工作方式和寄存器
一、8237A的工作方式
1．通道数据传输方式
8237A的每个通道传输数据都有4种方式： （1）单字节传输方式 （2）数据块传输方式 （3）请求传送方式 （4）级联方式
2．通道优先级方式
8237A的优先级设置有2种方式： 固定优先级和循环优先级。
8.3 8237A在PC机中的应用
例8-2 某微机系统，采用一片8237A传送数据，通 过通道0将磁盘输入的1K数据块，送到内存6000H 单元开始的区域，采用增量、块连续方式，禁止自 动预置，磁盘的DREQ、DACK线都是高电平有效， 设DMA地址是00H～0FH，进行初始化。
8.3 8237A在PC机中的应用
MOV OUT OUT MOV 寄存器 OUT 8位 MOV OUT 8位 MOV DEC
AL，04H 08H，AL 0DH，ALMA工作 ；复位命令 ；设定基地址和当前地址 ；送基地址和当前地址低
AL，60H 00H，AL AX，0400H AX
；工作方式 ；00H=00000000B ；写入屏蔽字，通道0屏
；80H=100000000B ；写入命令字
8.1 8237A的组成和工作原理
（1）地址I/O缓冲器 4位双向的三态缓冲器，在CPU控制总线时，将 地址总线的低4位A3～A0送入8237A进行译码，选通内 部寄存器，在IOW有效时，将数据总线的数据写入所 选通的内部寄存器中；在IOR有效时，将所选通的寄 存器内容送到总线上。 （2）数据I/O缓冲器 8位双向的三态缓冲器，是8237A与系统数据总线 的接口，CPU对8237A的编程控制字、CPU从8237A 中读取的状态字、当前地址、字节计数器的内容，经 过它进行输入输出。 （3）输出缓冲器 4位三态输出缓冲器，在8237A控制总线时导通， 8237A提供的16位存储器地址中的A7～A4由此送出。
8.2 8237A的工作方式和寄存器
（2）清除先/后触发器命令 当先/后触发器为0时，读写低位字节，为1时 则读写高位字节。触发器在每次读写这组寄存器后 都翻转一次。
该命令是对0CH地址写入任意值。 （3）清屏蔽寄存器命令 执行这个命令将清除全部4个通道的屏蔽寄存 器，使它们允许接收DMA请求。 清屏蔽寄存器命令是对0EH地址写入任意值。
《微机原理与接口技术》
第8章 DMA技术
主编：周国运
机械工业出版社
2011.9
第8章 DMA技术
本章内容
8.1 8237A的组成和工作原理 8.2 8237A的工作方式和寄存器 8.3 8237A在PC机中的应用
本章介绍了DMA控制芯片8237A的内部 结构、引脚定义、工作方式以及寄存器格式 和定义。然后又讨论了8237A的软命令，和 8237A的应用。
；送基地址和当前地址高
；传送的总字节数1K
8.3 8237A在PC机中的应用
OUT MOV OUT MOV OUT MOV OUT 蔽位清0 MOV OUT
01H，AL AL，AH 01H，AL AL，10000100B 0BH，AL AL，00H 0AH，AL AL，80H 08H，AL
；字节数的低8位 ；字节数的高8位