10指令系统设计
《单片机应用系统设计》教学大纲及知识点
《单片机应用系统设计》课程教学大纲一、本课程的地位、作用和任务本课程是在学生学完电子技术类基础课程和微机应用类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。
本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。
初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。
二、理论教学内容绪论单片机概述0．1 引言0．2 单片机的特点0．3 单片机的发展0．4 MCS-51单片机系列简介第一章MCS–51单片机的结构和原理1. 1 单片机的内部结构1. 2 MCS–51的外部引脚及功能1. 3 MCS–51的存储器配置1. 4 并行输入／输出接口电路1. 5 时钟电路与时序1. 6 MCS –51最小系统设计第二章MCS-51的指令系统2．1 MCS-51指令系统概述2．2 数据传送类指令2．3 算术运算类指令2．4逻辑运算及移位类指令2．5 控制转移类指令2．6 布尔变量操作类指令第三章汇编语言程序设计3．1 汇编语言源程序的格式3．2 伪指令3．3 汇编语言程序举例第四章MCS—51的中断与定时4.1 MCS—51单片机的中断系统4.2 MCS–51的定时/计数器第五章存储器扩展技术5.1 概述5.2 程序存储器的扩展5.3 数据存储器的扩展5.4 PROME2及其扩展第六章Ｉ/Ｏ扩展技术6．1 Ｉ/Ｏ接口概述6．2 MCS-51并行Ｉ／Ｏ口的直接使用6．3 简单Ｉ／Ｏ扩展6．4 8255并行Ｉ／Ｏ口6．5 8155简介第七章键盘/显示器扩展技术7．1 单片机应用系统中的人机通道7．2 键盘及其接口7. 3 显示器及接口7．4 专用的8279键盘/显示器接口第八章模拟量输入/输出通道8.1 模拟量输入通道8.2 模拟量输出通道第九章MCS-51的串行通信9.1 串行通信基础9.2 串行接口的构成与工作方式9.3 串行口的典型应用9.4 单片机的多机通信9.5 RS-232C串行总线第十章应用程序设计技术10.1 智能仪表的一般结构10.2 单片机应用系统设计举例第十一章高性能单片机PIC16F8XX介绍11．1 PIC16F87X的特点11．2 PIC16F87X的结构与配置11．3 PIC16F87X的功能部件11．4 PIC16F87X的应用举例三、实践教学的内容和要求实验一联机仿真操作练习实验目的：进一步掌握开发工具的应用实验内容：学习PC机与开发机联机仿真的操作方法实验二指令系统和编程练习实验目的：掌握8051单片机常用指令的使用和编程实验内容：用8051单片机的常见指令编写简单的多字节加减法程序。
单片机应用系统结构化程序设计方法与实现
第１ 期
内 蒙
古
农
业
大
学 学 报 Βιβλιοθήκη Ｖ０ ． １ Ｎｏ １ １３ ．
Ｍ ａ＇２ ０ ｔ ０１ ．
２１ ０ ０年 ３月
Ｊ ｕ ｎ ｏ Ｉ ｎ ｒ ｏ ｒａ ｌ ｆ ｎ ｅ Ｍｏ ｇ ￣ Ａｇ ｉｕ ｔｒ ｌ Ｕ ｉ ｅｓｔ ｎｏ ａ ｒ ｌ ａ ｎ ｖ ｒ ｉ ｃ ｕ ｙ
用 系统 软件 设计 质 量是关 系到 系统 功 能、 系统 质 量 特性 的关 键 因素 ， 因此 采用合 理 的结 构 化程 序设 计
１ 结构 化程 序设 计要求 及特 点
结构化程序设计要求： 程序组成结构化、 功能模 方法尤为重要。 结构化程序设计方法的基本思想是： 从代表 目 块化 、 行流程 化 ， 是相 辅相 成 的 。① 程序 组成 运 三者
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｐ ｔ ｏｗａｄ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｔｏ ｇ ｔ ｅ ｉｎ ｒ ｑ ｉｅ ｎｓａ ｄ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｆｔｅ ｓｒ ｃ ｕｉａ ｉｎ ｄ ｓ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍ ｎ ｓｒｃ ： ｈｓ ａ ｅ ｕ ｓｆｒ ｒ ｈ ａ ｉ ｕ ｈ ，ｄ ｓｇ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔ ｎ ｈ ｒ ｃｅｉｉ ｏ ｔ ｔ ｒ ｔ ｅ ｉ ｒ ｇａ ｉ ｈ ｓｃ ｈ ｕ ｚ ｏ ｇ Ｓｎ ｌ ｉｇ ｅ—ｃ ｉ ｐ ｌ ａ ｏ ｙ ｔｍｓ Ｔ ｒ ｅｂ ｓｃ Ｐ ｏ ｒｍ ｔ ｅｕ ｚ ｆ ｎｏ ｒ ｃｕ ｚ ｔ ｎＰ ｏ ｒｍ ｄ ｅ ｗ ｒ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｄｔ ｅ ｒ ａｉ － ｈ ｐ ａ ｐ ｉ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ； ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｇ ａ ｓｒ ｔ ｒ ａ ｏ ｆ ｔｕ ｔｒ ａｉ ｒ ｇａ ｍｏ ｕ ｅ ｅａ ａｙ ｅ ｃｉ ｕ ｉ ｉ ｓ ｉ ｏ ｌ ｎ ｅ ｌ ａ ｈ ｚ
中科大计算机组成原理课件ppt
• 唐本（William Stallings）
– 农村包围城市：总线、存储、I/O、ALU、CPU
• llxx
– 目标：理解构建计算机系统的过程
• 十字箴言：“功能、组织、过程、定时、度量”
– China-ring：快速原型法（prototype）
• 总线、RAM、CPU，存储系统(Cache、辅存)、I/O、ALU
• 基于x86的Debug环境，编写任意10个数值的冒 泡排序程序，并调试运行。
– 成果要求：
• 报告设计过程、结果（汇编代码、内存数据段映像）、出现 的典型问题及解决过程； • 要求结果体现个人ID。
实验课
• 设计实现《计算机系统概论》的 LC-3模型机（见附录A/C）
– 共16条指令，指令集具有RISC特征
Basic computer organization, first look at pipelines + caches 从C语言程序的执行 角度讨论计算机组成 原理，但重点关注 MIPS处理器和存储系 统，其他关注很少
Computer Architecture, First look at parallel architectures
Course Schedule
1. 2. 3. 4. 5. 6.
•
概论（4） 总线（4） RAM/ROM（4） ISA（4） CPU （4）
功能、组成、时序、中断系统
A模型CPU控制器设计（6）
组合逻辑、微程序
7.
•
MIPS处理器设计（6）
指令集、单周期、多周期、流水线
8. 9.
•
Cache（4） 辅存（5）
MIT
• 我在这里的第一学期上了一门叫 《计算机系统设计》得 本科课程，其辛苦程度真实一言难尽。十五个星期内交了 十次作业，作了六次课程设计。有的设计还分几个部分， 分开交设计报告。所以设计报告大概也交了有十次左右。 最恐怖的是有一次，十天内要交六份作业或设计报告，而 且当时正值其他几门课正在期中考试。抱怨是没有用的， 老师说："我很抱歉。但这门课很重要，请大家不停的工 作。"学生从一般的逻辑时序电路开始设计（数电都已忘 得差不多了）；核心是自行设计"麻雀虽小五脏俱全"得 ALU，单指令周期CPU（single cycle CPU）；多指令 CPU（Multi-cycle CPU）；以直到最后实现流水线（pipe line）32位MIPS CPU和Cache。一门课下来，所有与计 算机CPU有关的知识全部融会贯通。硬件设计水平也有了 很大提高（就是太累）。
FANUC+0i+mate-TD数控车床PMC控制系统设计
本科毕业设计说明书（论文）题目：FANUC 0i mate-TD数控车床PMC控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：起迄日期：设计地点：毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）英文摘要目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2 FANUC数控系统概述 (2)1.2.1 FANUC数控系统的主要类型 (2)1.2.2 FANUC数控系统的特点 (3)1.2.3 FANUC 0系列的主要功能及特点 (4)1.2.4 FANUC 0i系列的主要功能及特点 (4)1.3 FANUC数控车床的创新与应用 (5)第二章FANUC数控车床电气原理图的设计 (5)2.1 常用电器的选型 (5)2.1.1 低压元器件选择 (5)2.2 电气原路图的基础知识 (7)2.2.1 电气原理图 (7)2.2.2 电气原路图的构成要素 (7)2.2.3 电气原路图的画法规则 (7)2.3 电气原理图的设计原则和设计步骤 (8)2.3.1 电气原理图中的图形符号、文字符号和接线端子标记 (9)2.3.2 电气原理图 (9)2.4 电气原理图电路示例 (12)第三章FANUC PMC程序的设计 (13)3.1 概述 (13)3.2 PMC的地址 (14)3.3 PMC程序的结构 (14)3.4 PMC程序基本指令 (15)3.5 PMC程序功能指令 (16)3.5.1功能指令的格式 (18)3.5.2部分功能指令说明 (19)3.6 FANUC数控车床PMC分析 (23)3.6.1 I/O分配表 (23)第四章系统的调试 (26)4.1 FANUC Oi Mate-TD数控系统操作面板 (26)4.2 参数的显示 (27)4.3 存储卡格式PMC 的转换 (30)4.3.1 M-CARD格式→计算机格式 (30)4.3.2 计算机格式→M-CARD格式 (31)4.4与轴设定相关的NC 参数初始设定 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (36)前言计算机技术的发展、电子技术的发展、自动控制的发展、传感测量的发展、机械制造的发展以及网络通信技术的发展造就了数控机床的飞速发展。
汇编语言程序设计_第3章 80x86指令系统
3.3.2 算术指令
1. 加法
一般形式：
ADD dest, src ; dest = dest + src
ADC dest, src ; dest = dest + src + CF
INC
dest
; dest = dest + 1
语法格式：
ADD reg/mem, reg/mem/imm
ADC reg/mem, reg/mem/imm
movsx ax, al ; 等价于cbw movsx eax, ax ; 等价于cwde movsx eax, al ; 等价于顺序执行cbw与cwde
2019/8/26
80x86汇编语言程序设计
3.3.1 数据传送指令
（3）MOVZX 一般形式： MOVZX dest, src ; src零扩展为dest；386新增 语法格式： MOVZX reg16, reg8/mem8 MOVZX reg32, reg8/mem8/reg16/mem16
2019/8/26
80x86汇编语言程序设计
3.3.1 数据传送指令
5. 堆栈操作指令
80x86系统的堆栈具有如下特点： 堆栈是在内存的堆栈段中，具有“先进后出”的特点。 堆栈只有一个出入口，即当前栈顶。当堆栈为空时，栈顶和栈底指向同一内存单
元。 堆栈有两个基本操作：PUSH（进栈）和POP（出栈）。PUSH操作使栈顶向低地
INC
reg/mem
对标志位的影响：
ADD、ADC：按一般规则影响CF、OF、SF和ZF。 INC：不影响CF，其它同ADD。 说明：ADD与ADC的2个操作数必须类型匹配，且不能同时是内存操作数。
2019/8/26
全国自考02325《计算机系统结构》历年真题试卷及答案 年份：202010
2020年10月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)本试卷共3页，满分100分，考试时间150分钟。
考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。
答在试卷上无效。
试卷空白处和背面均可作草稿纸。
2．第一部分为选择题。
必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。
3．第二部分为非选择题。
必须注明大、小题号，使用0.5毫米黑色字迹签字笔作答。
4．合理安排答题空间。
超出答题区域无效。
第一部分选择题一、单项选择题：本大题共10小题，每小题1分，共10分，在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的．请将其选出。
1.在多用户机器中，应用程序员不能使用的指令是（）。
A.“访管”指令B.“访存”指令C.“启动I/O”指令D.“算术运算”指令【试题答秦】C【试题解析】本题考查数据表示、寻址方式与指令系统-指令系统的设计和优化-指令系统设计的基本原则。
指令类型一般分为非特权型和特权型两类，其中非特权性可供应用程序员和系统程序员使用，包括算术逻辑运算、数据传送、浮点运算、字符串、十进制运算、控制转移等，特权型指令只供系统程序员使用，包括启动I/O、停机等待等。
故本题选C。
2、浮点数机器字长和尾数位数一定时，如果尾数基值rm增大，则运算中的精度损失和表示的精度分别会（）。
A.减少和降低B.增大和提高C.增大和降低D.减少和提高【试题答素】A【试题解析】本题考查数据表示、寻址方式与指令系统-数据表示-浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择。
rm越大，数在数轴上的分布越稀，数的表示精度自然就下降。
同时由于尾数基值rm取大后，对阶移位的机会和次数减少，又由于数的表示范围扩大，使尾数溢出需右移的机会也减少，故rm越大，尾数右移的机会越小，精度损失就越小。
故本题选A。
3、机器指令执行结果出现异常引起的中断是（）。
A.机器校验中断B.I/O 中断C.程序性中断D.外中断【试题答案】C【试题解析】本题考查存储、中断、总线与I/O系统-中断系统-中断系统的分类和等级。
操作系统的结构设计
在一个多线程环境中，进程是系统进行保护和资源分配的单位， 而线程则是进程中一条执行路径，每个进程中允许有多个线程， 线程才是系统进行调度的独立单位。 在一个进程中包含有多个可并发执行的控制流，而不是把多个 控制流一一分散在多个进程中，这是并发多线程程序设计与并 发多进程程序设计的主要不同之处。
4.管程
进程概念使OS结构变得清晰，主要表现在：
1）一个进程到另一个进程的控制转移由进程调度机构统一管 理，不能杂乱无章，随意进行。
2）进程间的信号发送、消息传递和同步互斥由通信及同步机 制完成，进程无法有意或无意破坏其它进程的数据。每个进程 相对独立，相互隔离，提高了系统的安全性和可靠性。 3）进程结构较好刻画了系统的并发性，动态地描述出系统的 执行过程，具有进程结构的操作系统，结构清晰、整齐划一， 可维护性好。
4）内核可以使用特权指令。现代计算机都提供常态和 特态等多种机器工作状态，有一类指令称为特权指令， 只允许在特态下使用，规定这类指令只允许内核使用， 可防止系统出现混乱。
内核是操作系统对裸机的第一次改造，内核和裸机组 成多台虚拟机，具有以下一些特性。
1）虚拟机没有中断，进程设计者不再需要有硬件中 断的概念，用户进程执行中无需处理中断。
二、整体式结构的操作系统 (1)
（a）整体式结构
操作系统的整体式结构又叫模块组合法，是基于结构化程序设 计的一种软件结构设计方法。早期操作系统(如IBM操作系统) 采用这种结构设计方法。 1.主要设计思想和步骤
把模块作为操作系统的基本单位，按照功能需要而不是根据程 序和数据的特性把整个系统分解为若干模块（还可再分成子模 块），每个模块具有一定独立功能，若干个关联模块协作完成 某个功能。明确各个模块之间的接口关系，各个模块间可以不 加控制，自由调用；然后，分别设计、编码、调试各个模块。 最后，把所有模块连结成一个完整的系统。
2022年三峡大学数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年三峡大学数据科学与大数据技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。
A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计2、程序员编写程序时使用的地址是( )。
A.有效地址B.逻辑地址C.辅存实地址D.主存地址3、外部设备打印机适合于连接到( )。
A.数组多路通道B.字节多路通道C.选择通道D.任意一种通道4、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( )。
A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现5、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级6、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。
A.汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B.微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C.传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D.汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级7、对系统程序员不透明的应当是（）A.CACHE 存储器B.系列机各档不同的数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器8、与流水线最大吞吐率高低有关的是( )A.各个子过程的时间B.最快子过程的时间C.最慢子过程的时间D.最后子过程的时间9、计算机中优化使用的操作码编码方法是( )。
（书上为扩展编码法）A哈夫曼编码B ASCII码C BCD码D扩展操作码10、以下说法中，不正确的是（）。
软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会A.提高解题速度B.提高硬件利用率C.提高硬件成本D.减少所需存储器用量二、填空题11、设计指令系统时，在功能方面的基本要求是：指令系统的完整性、________、高效率和兼容性。
计算机系统结构课后习题答案(老师划过重点得)
…第1章计算机系统结构的基本概念解释下列术语层次结构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
【解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
《计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
/CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
基于PLC的步进电机控制系统设计
基于 PLC的步进电机控制系统设计摘要：步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。
本研究以PLC为控制核心，通过PLC向步进电机输出方向信号、脉冲信号，分别控制步进电机的方向和角位移，实现对步进电机的时间和角度两种模式控制，并通过组态王上位机软件实现对电机的监控。
该套设备运用于实验室立体仓库教学设备，对控制立体仓库XYZ三轴运动的准确定位起到了关键作用。
关键词：PLC;步进电机;模式控制;组态王软件1步进电机的工作机理步进电机是机电控制系统中的一种常用执行机构，主要是通过对每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。
一般来说，机电控制系统中的驱动电路由脉冲信号来控制，调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速，达到调速的目的。
步进电机三相六拍运行的供电方式为A—AB—B—BC—C—CA—A，每一循环换接6 次，共有6 种通电状态。
当A 相通电时，转子齿1、3 和定子磁极A、A'对齐。
当控制绕组A 相B 相同时通电时，转子齿2、4 受到反应转矩使转子逆时针方向转动，转子逆时针转动后，转子齿1、3 与定子磁极A、A'轴线不再重合，从而转子齿1、3 也受到一个顺时针的反应转矩，当这2 个方向相反的转矩大小相等时，电机转子停止转动。
当A 相控制绕组断电而只由B 相控制绕组通电时，转子又转过一个角度使转子齿2、4 和定子磁极B、B'对齐，三相六拍运行方式两拍转过的角度刚好与三相单三拍运行方式一拍转过的角度一样，即三相六拍运行方式的步距角为15°。
接下来的通电顺序为BC—C—CA—A，运行原理和步距角与前半段A—AB—B 一样，即通电方式每变换一次，转子继续按逆时针转过一个步距角。
如果改变通电顺序，按A—AC—C—CB—B—BA—A 顺序通电，则步进电机顺时针一步一步转动，步距角也是15°。