微机系统组成3-1
微机原理 宋志平 第三章课件
011
100 101
[BP]+[DI]
[SI] [DI]
[BP]+[DI]+D8
[SI]+D8 [DI]+D8
[BP]+[DI]+D16
[SI]+D16 [DI]+D16
110
111
D16(直接地址)
[BX] 15 1 0 0 0 1 0 操作码
[BP]+D8
[BX]+D8 8 D W 7
[BP]+D16
微机原理与接口技术
例: MOV CX , 36H[BX] MOV －20[BP] , AL
11
6、基址加变址寻址（Based Indexed addressing） 它的EA是由三部分组成的，基址寄存 器BX或BP的内容加上变址寄存器的内容 再加位移量。物理地址由基址寄存器按规 则选择段寄存器，也可以使用段超越。
01 11 00 10
CS DS ES SS
210 R/M
MOD
0:数据从寄存器传出 1:数据传至寄存器
24
MOD R/M 000 001 010
微机原理与接口技术 11 00 [BX]+[SI] [BX]+[DI] [BP]+[SI] 01 [BX]+[SI]+D8 [BX]+[DI]+D8 [BP]+[SI]+D8 10 [BX]+[SI]+D16 [BX]+[DI]+D16 [BP]+[SI]+D16 W=0 AL CL DL BL AH CH DH BH 210 R/M W=1 AX CX DX BX SP BP SI DI
微机原理习题解答
(5)OR AL，［SI－80H］ (6)PUSH AX
(7)MOV AX，［2020H］ (8)JMP DWORD PTR ES：［SI］
3-3 指出下列指令的错误。
(1)MOV AL，BX (2)MOV CS，AX
1-4将下列十六进制数转换为二进制数、十进制数。
(1)8E6H (2)0A42H (3)7E.C5H (4)0F19.1DH
1-5将下列二进制数转换为BCD码。
(1)1011011.101 (2)1010110.001
1-6将下列BCD码转换为二进制数。
(1)(0010 0111 0011)BCD(2)(1001 0111.0010 0101)BCD
试画出存储器分段地址分配示意图，指出CS、DS、SS各段寄存器内容是什么?
2-23 解释什么是规则字、非规则字，8086 CPU对它们的存取各需要几个总线周期?
第三章 指令系统
3-1 指出下列指令的寻址方式。
(1)MOV BX，2000H (2)MOV BX，［2000H］
(3)MOV ［BP］，CX (4)MOV AL，［BX＋SI＋100H］
2-11 试画出在最小模式下，8086 CPU读、写总线周期时序图。
2-12 8086与8088相比有哪些不同?8086引脚BHE的作用是什么?其存储器组织为什么要由偶存
储体和奇存储体组成?
2-13 在最小模式下，8086的哪些引脚是分时复用的?哪些信号需要由系统进行锁存?
2-14 8086/8088内指令队列的作用是什么?其各自长度为多少?8086 CPU复位后，有哪些特
1-15已知补码如下，分别求出真值、原码、反码。
【DOC】第3章机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接
第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。
通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。
2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。
例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。
1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。
（2）考虑执行元件采用何种方式。
（3）要考虑是否有特殊控制要求。
（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。
（5）应初步估算其成本。
2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。
数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。
它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。
控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。
例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。
3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行第一章微型计算机基础第一章微型计算机基础题 1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题 1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括 CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2 、微处理器是指微机的核心芯片 CPU ；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题 1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为 1 位、4 位、8 位、32 位和 64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题 1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题 1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium 系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代 4 位或低档 8 位微处理器、第二代中高档 8 位微处理器、第三代 16 位微处理器、第四代 32 位微处理器、第五代 64 位微处理器、第六代 64 位高档微处理器。
Pentium 系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX 技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线 DIB 技术、一级高速缓冲存储器采用双 cache 结构、二级高速缓冲存储器达 256KB 或 512KB、支持多微处理器等。
电控点火系统的组成与工作原理
一、点火器 3、检查：
（1）将点火线圈与点火器的导线连接器插接 好，用电压表或示波器检查发动机ECU端子 间的电压，应符合要求： 端子 +B—接地 IGT—接地 IGF—接地 标准电压 9～14V 脉冲发生 脉冲发生 条件 点火开关“ON” 发动机工作 发动机工作
一、点火器
（2）检查IGF的接地电压。
(3)无分电器点火次级高压波形、 图8—19所示为无分电器双缸同时点火系统(一个点火线圈给两个气缸点火) 波形测试。采用示波器的两个通道，以测试做功和排气的点火波形。由于压缩压 力的不同，其中做功的气缸所需要的点火电压较高。
2．点火初级波形 由于点火初级和次级线圈有互感作用，在次级线圈产生高压时还会反馈给初级 电路。点火初级波形如图8—20所示。 点火初级陈列波主要用于检查火花塞、高压线的短路或断路故障，及火花塞 是否污损。当点火次级不易测试时(例如，无火花塞高压线的汽车)，就需测试点 火初级波形。 让发动机怠速运转、急加速或路试汽车，使行驶性能或点火不良等故障现象 再现，并确认各缸信号的幅值、频率、形状和脉冲宽度等是否一致。观察各缸点 火击穿峰值电压高度是否相对一致。如果一个缸的点火峰值电压明显比其他缸高 出很多，则说明这个气缸的点火次级线路中电阻过高，如点火高压线开路或阻值 太高；如果一个缸的点火峰值电压比其他缸低，则说明点火高压线短路或火花塞 间隙过小、火花塞破裂或污浊。 点火初级单缸波形的测 试内容、项目和方法与 分电器次级单缸波形完 全相同，只是测试时要 确认一下闭合角是否随 发动机的负荷和转速变 化而改变。
二、有分电器电控点火系统 DI
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火系原理图：
二、有分电器电控点火系统 DI
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火系： 该发动机曲轴位置传感器装在分电器内，其 中G1、G2耦合线圈和G转子产生G1、G2信号，用来 确定活塞上止点的位置；Ne耦合线圈和Ne转子产 生Ne信号，用来确定曲轴转速。
(整理)第三节微型计算机的系统组成
项目三选购和维护一台计算机第三节微型计算机的系统组成【教学目标】⏹了解微机主机的组成⏹了解微机外存储器的分类及特点⏹了解微机输入设备的分类及特点⏹了解微机输出设备的分类及特点【教学时序】一、微型计算机的系统组成下图所示为一台多媒体微型计算机的系统组成，它包括主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳机等。
1．主机微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。
（1）主板主板也称系统主板或母板，它是一块电路板，用来控制和驱动整个微型计算机，是微处理器与其他部件连接的桥梁。
主板主要组成：■CPU插座■内存插槽■总线扩展槽■外设接口插座■串行和并行端口（2）CPU■CPU是微型计算机的心脏，主要包括运算器和控制器。
■微型计算机的处理功能是由CPU来完成的。
■CPU芯片决定了计算机的档次，CPU的性能直接决定了微型计算机的性能。
■CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。
字长(位)：指CPU一次能处理的二进制数的位数。
CPU字长越长，性能越强。
PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。
主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）。
主频越高处理数据速度越快。
如Pentium III 800表示CPU型号为Pentium III，主频为800MHz。
Pentium 4 2.0G表示CPU型号为Pentium 4，主频为2.0GHz。
（3）内存（主存储器或主存）内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。
其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。
内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（read only Memory，只读存储器）两类。
第三章汽油机电控点火系统
（3）电子控制点火系统的优点 无分电器点火系统由于取消了分电器，其性能更加优越， 除具有一般微机控制点火系的优点外，还具有以下优点：
1）不存在分火头和分电器盖间的跳火问题，能量损失和电 磁干扰明显减少；
2）减少或不设高压线，减小电磁干扰； 3）减小机械磨损，故障率大大降低； 4）节省安装空间，结构简单。
2.电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式
二、电控点火系统的组成及工作原理
1、基本组成
（1）电源 （2）传感器 （3）电控单元 （4）点火控制器 （5）点火线圈 （6）分电器 （7）火花塞
电控点火系的组成
（2）传感器：检测发动机各种状态参数，为ECU提供点火提 前角的控制依据。
1）转速和曲轴位置传感器：检测发动机曲轴转速信号、发 动机曲轴转角信号、曲轴基准位置信号，ECU根据转速信号 确定基本点火提前角，根据转角和基准位置信号确定曲轴位 置。
2）进气流量传感器 ：检测进气流量，确定基本点火提前角。
3）节气门位置传感器：检测节气门的开度大小,判定发动机 负荷状态；同时还能反映节气门变化快慢，判定加速、减速 工况，修正点火提前角。
4）水温传感器：检测冷却液温度，修正点火提前角。
5）进气温度传感器：检测进气温度，修正点火提前角。
6）爆震传感器：检测发动机的爆震信号，实现点火时刻闭 坏控制。
采用电子控制点火系统时， 可以使发动机的实际点火提 前角更接近于理想的点火提 前角。
图 转速对点火提前角的影响
（2）发动机负荷的影响
最佳点火提前角随发动机负 荷增大而减小。
在普通点火系统中，用真空 提前调节器调整点火提前角， 只能按简单的线性规律调节， 调节曲线与理想曲线相差较 大。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
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3.1
CPU的功能和组成
1. CPU的功能
指令控制（程序的顺序控制） 操作控制（一条指令有若干操作信号实现） 时间控制（指令各个操作实施时间的定时） 数据加工（算术运算和逻辑运算）
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
CPU的基本组成一 （1）运算器 （2）控制器
CPU的基本组成二 （1）运算器 （2）控制器 （3）Cache
执行
存结果
取指令
取操作数
执行
存结果
指令i的指令周期
指令i＋1的指令周期
指令串行执行的特点： （1）控制简单 （2）速度慢（每一时刻只有一条指令在CPU 中执行）
CPU执行指令的过程
I、 指令执行的基本方式
II、 流水线与超标量结构
设 ①指令的执行过程分为四步：取指、取数、执行、回写。 ②每一步分别在部件1、部件2、部件3、部件4中完成。 ③每步的完成时间均为Ti。
数据相关
在一个程序中，如果必须等前一条指令 执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两 条指令就是数据相关的。
解决数据相关冲突的办法：
在流水CPU的运算器中设置若干运算结果缓冲寄存器， 暂时保留运算结果，以便于后继指令直接使用，这称为 “向前”或定向传送技术。
控制相关
控制相关冲突是由转移指令引起的。
流水CPU中一个指令周期的任务分解
其中：取指令（IF）、译码（ID）、 执行（EX）、写回（WB）
表示流水计算机的时空图
表示超标量流水计算机的时空图
2）超标量结构
Pentuim CPU
超标量流水：指具有两条以上的指令流水线； 在一个时钟周期内可以执行两条或两条以 上指令。
时间并行技术和空间并行技术的综合应用。 486 CPU
算术运算（加、减、 乘、除）和逻辑运算 （与、或、非）。也 称为执行单元。
3.1
CPU的功能和组成
一组寄存器，CPU内
2. CPU的基本组成
部临时存放各种信息 的器件，它们可以直 接参与运算并保存运 算的各种结果。
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
寄 存 器
运 算 器
中 央 处 理 器
3.2
CPU工作过程
I、 指令执行的基本方式 CPU是控制并执行指令的部件。
CPU执行指令的过程
指令周期是指取出并执行一条指令的时间。 计算机运行程序 重复指令周期 执行指令序列
设一条指令的执行过程可以被分为若干步： 取指令
取操作数
执行
存结果
指令的基本执行方式→串行执行（顺序执行）
取指令
取操作数
寄 存 器
运 算 器
中 央 处 理 器
主要用来读取、分析和执
行指令，是产生各种控制 命令的全机指挥中心，能 通过时序控制自动协调微 机各部件之间同步工作。
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
运算器主要负责完成
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
寄 存 器
运 算 器
中 央
2. CPU的基本组成
控制器（控制单元）
运算器
(算术/逻辑运算单元（ALU）)
寄存器组
总线
3.1
CPU的功能和组成
控制器是CPU的指挥中 心，它能解释指令的含义， 控制运算器的操作，记录 内部状态。
2. CPU的基本组成
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
CPU中的主要寄存器
各种计算机的CPU可能有这样或那样的不同，但是在 CPU中至少要有6类寄存器：
①指令寄存器（IR） ②程序计数器（PC） ③地址寄存器（AR） ④数据冲寄存器（DR） ⑤通用寄存器（R0～R3） ⑥状态字寄存器（PSW）
保存下一条要执 行的指令地址
流水线的实现 子任务的划分---决定流水线性能的关键因素 方法：将T任务划分为k个子任务 T = ﹛T1，T2，…Tk﹜ K级流水线
要求：各子任务处理时间尽量相同，避免空转 效率：子任务并行工作。实际上每一个子任务 的总运算时间并没有缩短，而是系统的整体运算时间 缩短了。因此子任务划分越细，流水线效率越高，但 硬件代价也越高。
处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。
不同档次的微机，取决于微处理器的不同型号。
3.1
CPU的功能和组成
1. CPU的功能 2. CPU的基本组成
3. CPU中主要的寄存器
3.1
CPU的功能和组成
存储程序
1. CPU的功能
计算机求解问题是通过执行程序来实现的。
程序是由指令构成的序列，执行程序就是按指令序列逐条 执行指令。 一旦把程序装入主存储器中，就可以由CPU自动地完成从 主存取指令和执行指令的任务。
取指 部件1 取数 部件2 执行 部件3 回写 部件4
取指
部件1
取数
部件2
执行
部件3
回写
部件4
T1
部件1 部件2 部件3 部件4
取指A
T2
取指B
T3
取指C 取数B 执行A
T4
取指D
T5
取数D
执行C 回写B
T6
T7
取数A
取数C
执行B 回写A
T
执行D
回写C
回写D
指令流水时空图
1）流水工作方式： 将一个计算任务细分成若干个子任务，每个子 任务由专门的部件处理，多个计算任务依次进行并 行处理。
标量结构：在一个时钟周期内，能够执行一条指令。
流水线中的主要问题
资源相关 多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期 内争用同一个功能部件所发生的冲突。
假定指令流水线由五段组成
解决资源相关冲突的办法：
一是第I4条指令停顿一拍后再启动； 二是增设一个存储器，将指令和数据分别放在两个 存储器中。
暂时存放ALU运 算的结果信息
保存当前正在执行 的一条指令
保存由算术指令和逻辑指令运行或测试 的结果建立的各种条件码内容。 如：进位C，溢出V，结果为零Z等
保存当前CPU所访问的 内存单元的地址。
暂时存放由内存读出的一条指 令或一个数据字；反之，CPU 向内存写入数据字也放在其中 暂存
读数据： 写数据： 读指令：
运算器 输入
存储器
输出 控制器
主机
中央处理器 CPU
第3章 微处理器
3.1 3.2 3.3 3.4
CPU功能和组成 CPU工作过程 CPU主要性能指标 微处理器的发展
CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是计算机的
核心部件，是整个计算机系统的运算、控制和指挥中心。 微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央
总线
总线是一种公用导线，是计算机中各组成部件之间 相互传递信息的“公路”。
总线分类
根据总线宽度（数据位数）不同，可分为：
CPU内部总线（决定数据处理能力）和CPU外 部总线（决定数据传输能力）。
根据传送内容不同，可分为：
数据总线DB（有位数，双向）、地址总线AB （有位数，单向）和控制总线CB（无位数，某一时刻 单向、整体双向）。
当执行转移指令时，依据转移条件的产生结果， 可能为顺序取下条指令；也可能转移到新的目标地址 取指令，从而使流水线 发生断流。
为了减小转移指令对流水线性能的影响，常用以 下两种转移处理技术：
延迟转移法
由编译程序重排指令序列来实现。 基本思想:先执行再转移
转移预测法 用硬件方法来实现，依据指令过去的行 为来预测将来的行为。