微机原理与接口技术 期末复习总结

微机原理与接口技术1/66《微机原理与接口技术》复习参考资料复习资料说明：1、标有红色星号“”的内容为重点内容3、本资料末尾附有“《微机原理与接口技术》综合练习题与答案错误修正”和“《微机原理与接口技术》综合练习题与答案中不作要求的部分”，请注意查看。第一章概述一、计算机中的数制1、无符号数的表示方法：（1）十进制计数的表示法特点：以十为底，逢十进一；共有0-9十个数字符号。（2）二进制计数表示方法：特点：以2为底，逢2进位；只有0和1两个符号。（3）十六进制数的表示法：特点：以16为底，逢16进位；有0--9及A—F（表示10~15）共16个数字符号。2、各种数制之间的转换（1）非十进制数到十进制数的转换按相应进位计数制的权表达式展开，再按十进制求和。（2）十进制数制转换为二进制数制十进制→二进制的转换：整数部分：除2取余；小数部分：乘2取整。十进制→十六进制的转换：整数部分：除16取余；小数部分：乘16取整。以小数点为起点求得整数和小数的各个位。（3）二进制与十六进制数之间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数（4）二进制与八进制之间的转换八进制→二进制：一位八进制数用三位二进制数表示。二进制→八进制：从小数点开始，分别向左右两边把三位二进制数码划为一组，最左和最右一组不足三位用0补充，然后每组用一个八进制数码代替。3、无符号数二进制的运算无符号数：机器中全部有效位均用来表示数的大小，例如N=1001，表示无符号数9带符号数：机器中，最高位作为符号位（数的符号用0,1表示），其余位为数值位机器数：一个二进制连同符号位在内作为一个数，也就是机器数是机器中数的表示形式真值：机器数所代表的实际数值，一般写成十进制的形式微机原理与接口技术2/66例：真值：x1=+1010100B=+84x2=－1010100B=-84机器数：[x1]原=01010100[x2]原=110101004、二进制数的逻辑运算特点：按位运算，无进借位（1）与运算只有A、B变量皆为1时，与运算的结果就是1（2）或运算A、B变量中，只要有一个为1，或运算的结果就是1（3）非运算（4）异或运算A、B两个变量只要不同，异或运算的结果就是1二、计算机中的码制（重点）1、对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作[X]原，反码记作[X]反，补码记作[X]补。注意：对正数，三种表示法均相同。它们的差别在于对负数的表示。（1）原码定义：符号位：0表示正，1表示负；数值位：真值的绝对值。例：真值：x1=+1010100B=+84x2=－1010100B=-84机器数：[x1]原=01010100[x2]原=11010100注意：数0的原码不唯一真值0有两种不同的表示形式，＋0或-0。[＋0]原=0.00…0[-0]原=1.00…0（2）反码定义：正数的反码与其原码相同，最高位为0表示正数，其余位为数值位。负数的反码符号位为1，数值位为其原码数值位按位取反若X0，则[X]反=[X]原若X0，则[X]反=对应原码的符号位不变，数值部分按位求反注意：数0的反码也不唯一（3）补码定义：若X0，则[X]补=[X]反=[X]原若X0，则[X]补=[X]反+1注意：机器字长为8时，数0的补码唯一，同为00000000微机原理与接口技术3/662、8位二进制的表示范围：原码：-127~+127反码：-127~+127补码：-128~+127（因为8位二进制数有28=256种表达方式，原码，反码都是+0~+127；-0~-127，而反码的+0，—0的表达方式都为00000000,为+0~+127；-1~-128）3、特殊数10000000该数在原码中定义为：-0在反码中定义为：-127在补码中定义为：-128对无符号数：(10000000)２=128补码加法：[A+B]补=[A]补+[B]补补码运算步骤1）将参加运算的操作数用补码表示。2）进行加法得到两数和的补码（符号位作为数的一部分参加运算）3）判断是否溢出①若没有溢出，则可进一步求和的真值：和为正数可直接求出，和为负数，则再次“求反加1”，得到真值。②溢出的判断：溢出：带符号数运算的结果超出计算机可以表示的范围，就是溢出。两个同符号数相加有可能产生溢出；两个负数补码相加后得到正数的补码，或两个正数的补码相加后到负数的补码，都是产生了溢出。计算（-70）补+（-60）补解：（-70）补+（-60）补=10111010+11000100=101111110两个负数之和却产生了正的结果，同样是因为产生了溢出。因是超出了负的最大范围，所以是负向溢出③溢出的解决：扩大数的表示范围可以防止溢出。数的扩展不能改变数的大小，只能改变数的位数。正数扩展：高位全部加0；负数扩展：高位全部加1。如：-70(10111010)补(1111111110111010)补三、信息的编码1、十进制数的二进制数编码用4位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法：压缩BCD码和非压缩BCD码。（1）压缩BCD码的每一位用4位二进制表示，0000~1001表示0~9，一个字节表示两位十进制数。（2）非压缩BCD码用一个字节表示一位十进制数，高4位总是0000，低4位的0000~1001表示0~92、字符的编码计算机采用7位二进制代码对字符进行编码（1）数字0~9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对微机原理与接口技术4/66应的二进制代码（BCD码）相符。（2）英文字母A~Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a~z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。（4位二进制数表示1位十进制数）四、微型计算机基础微处理器①利用超大规模集成电路技术把运算器和控制器集成在一个半导体芯片上形成微处理器，也称CPU，是计算机的核心部件。②组成：运算器ALU(ArithmeticLogicUnit)；控制器CU(ControlUnit)；寄存器组Registers③按照微型计算机数据总线的宽度，也就是按照一次操作所能传送的二进制数位数的最大值来进行划分，可分为4位，8位，32位，64位④字长：是微型计算机能够直接处理的二进制数据的位数。字长越长，能表示数值的有效位数越多，在同样的运算速度下精度也越高。主存容量：主存储器所能存储的最大信息总量为主存容量，是衡量微型计算机处理能力大小的一个重要指标主频：决定计算机的处理速度，频率越高，处理速度越快运算速度：计算机每秒运算的次数第二章微机组成原理第一节、微机的结构1、计算机的经典结构——冯.诺依曼结构（1）计算机由运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成（运算器和控制器又称为CPU）（2）数据和程序以二进制代码形式不加区分地存放在存储器总，存放位置由地址指定，数制为二进制。（3）控制器是根据存放在存储器中的指令序列来操作的，并由一个程序计数器控制指令的执行。3、系统总线的分类（1）数据总线（DataBus），它决定了处理器的字长。用来传送数据，数据既可从CPU送往其他部件，也可以从其他部件送往CPU，故为双向总线。（2）地址总线（AddressBus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。用来传送地址信息，使由CPU送出的单向总线（3）控制总线（ControlBus），用来传输控制信号，包括CPU送往其他部件的控制信号，如读信号，写信号；也包括其他部件送往CPU的，如中断请求信号，总线请求信号。为双向总线第二节、8086微处理器1、8086与8088是一种单片微处理芯片，其内部数据总线的宽度是16位，8086外部数据总线宽度也是16位，8088的外部数据总线是8位，为准16位CPU8086地址总线的宽度为20位，有1MB（220）寻址空间。微机原理与接口技术5/662、8086CPU由总线接口部件BIU和执行部件EU组成。BIU和EU的操作是异步的，是并行的，为8086取指令和执行指令的并行操作体统硬件支持。BIU是CPU与存储器和I/O设备的接口，负责与存储器，I/O接口进行数据传送8086CPU的BIU中的指令队列为6字节，可以预取6字节的指令代码：8088CPU为4字节。BIU要保证指令队列始终是满的，当指令队列有2个空字节（8088为1个）时，BIU将自动取指令到指令队列。遵循的是先进先出原则（按顺序存放，并按顺序取到EU中去）而堆栈是先进后出3、8086处理器的启动4、寄存器结构（重点）8086微处理器包含有13个16位的寄存器和9位标志位。4个通用寄存器（AX，BX，CX，DX）4个段寄存器（CS，DS，SS，ES）4个指针和变址寄存器（SP，BP，SI，DI）指令指针（IP）1）、通用寄存器（1）8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个8位寄存器，即：AXAH，ALBXBH，BLCXCH，CLDXDH，DL常用来存放参与运算的操作数或运算结果（2）数据寄存器特有的习惯用法AX：Accumulator累加器。多用于存放中间运算结果。所有I/O指令必须都通过AX与接口传送信息；BX：（BaseRegister）基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；CX：（CountRegister）计数寄存器用于在循环或串操作指令中存放循环次数或重复次数；DX：DataRegister数据寄存器。在32位乘除法运算时，存放高16位数；在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址。2）、指针和变址寄存器（专用寄存器）（16位）SP：（StackPointer）堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址；BP：（BasePointer）基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单元的偏移地址。SI：（SourceIndex）源变址寄存器(传送数据串时用)DI：（DestinationIndex）目标变址寄存器(传送数据串时用)变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。3）、段寄存器（属于BIU）CS：（CodeSegment）代码段寄存器，代码段用于存放指令代码DS：（DataSegment）数据段寄存器（与SI,DI共用）ES：（ExtraSegment）附加段寄存器，数据段和附加段用来存放操作数SS：（StackSegment）堆栈段寄存器，堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容，传递参数（与SP,BP共用）主要功能是暂时存放数据和地址，通常用来保护断点和现场。4）、指令指针（IP）16位指令指针寄存器，其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。（与CS共同表示）微机原理与接口技术6/665）、标志寄存器（1）状态标志：进位标志位（CF）：运算结果的最高位有进位或有借位，则CF=1辅助进位标志位（AF）：运算结果的低四位有进位或借位，则AF=1（一般在BCD码运算中）溢出标志位（OF）：运算结果有溢出，则OF=1零标志位（ZF）：反映指令的执行是否产生一个为零的结果符号标志位（SF）：指出该指令的执行是否产生一个负的结果，当最高位为1时，SF=1，奇偶标志位（PF）：表示指令运算结果的低8位“1”个数是否为偶数，则PF=1（2）控制标志位中断允许标志位（IF）：表示CPU是否能够响应外部可屏蔽中断请求，IF=1，允许中断跟踪标志（TF）：CPU单步执行方向标志（DF）：若用指令STD将DF=1，数据串操作过程中地址自动递减5、8086的引脚及其功能（重点掌握以下引脚）AD15~AD0：双向三态的地址总线，输入/输出信号。传送地址时，单向，三态输出；传送数据，双向，三态输入输出INTR：可屏蔽中断请求输入信号，高电平有效。可通过设置IF的值来控制。NMI：非屏蔽中断输入信号。不能用软件进行屏蔽。RESET：复位输入信号，高电平有效。复位的初始状态见MN/MX：最小最大模式输入控制信号。最小工作模式，指系统中只有8088/8086CPU一个微处理器，最小模式也称为单处理器模式（MN/MX接电源）最大工作模式