微型计算机原理与应用知识点总结(DOC 40页).doc
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1、第一章 计算机基础知识一、微机系统的基本组成1. 微型计算机系统由硬件和软件两个部分组成。(1) 硬件:冯诺依曼计算机体系结构的五个组成部分:运算器,控制器,存储器,输入设备,输入设备。其特点是以运算器为中心。现代主流的微机是由冯诺依曼型改进的,以存储器为中心。冯诺依曼计算机基本特点:核心思想:存储程序;基本部件:五大部件;信息存储方式:二进制;命令方式:操作码(功能) +地址码(地址) ,统称机器指令;工作方式:按地址顺序自动执行指令。(2) 软件:系统软件:操作系统、数据库、编译软件应用软件:文字处理、信息管理( MIS)、控制软件二、微型计算机的系统结构大部分微机系统总线可分为 3 类:
2、数据总线 DB(Data Bus) ,地址总线 AB(Address Bus),控制总线 CB(Control Bus) 。总线特点:连接或扩展非常灵活,有更大的灵活性和更好的可扩展性。三、工作过程微机的工作过程就是程序的执行过程 , 即不断地从存储器中取出指令 , 然后执行指令的过程。 例:让计算机实现以下任务:计算 计算 7+10=?程序: mov al,7Add al,10hlt1指令的机器码:10110000 (OP )0000011100000100 (OP)0000101011110100 (OP )基本概念:2. 微处理器、微型计算机、微型计算机系统3. 常用的名词术语和二进制编
3、码(1) 位、字节、字及字长2(2)数字编码(3) 字符编码(4) 汉字编码4. 指令、程序和指令系统习题:1.1 ,1.2 ,1.3 ,1.4 ,1.5第二章 80868088 微处理器一、80868088 微处理器8086 微处理器的内部结构:从功能上讲,由两个独立逻辑单元组成,即执行单元 EU和总线接口单元 BIU。执行单元 EU包括: 4 个通用寄存器( AX,BX,CX,DX,每个都是 16 位,又可拆位,拆成 2个 8 位)、4 个 16 位指针与变址寄存器( BP,SP,SI ,DI)、16 位标志寄存器 FLAG(6 个状态标志和 3 个控制标志) 、16 位算术逻辑单元 (A
4、LU) 、数据暂存寄存器;EU功能:从 BIU 取指令并执行指令;计算偏移量。总线接口单元 BIU 包括:4 个 16 位段寄存器 (CS(代码段寄存器 ) 、DS(数据段寄存器 ) 、SS(堆栈段寄存器 ) 和 ES(附加段寄存器 ) )、16 位指令指针寄存器 IP (程序计数器) 、20 位地址加法器和总线控制电路、 6 字节( 8088 位 4 字节)的指令缓冲队列;BIU 功能:形成 20 位物理地址;从存储器中取指令和数据并暂存到指令队列寄存器中。3、执行部件 EU和总线接口部件 BIU 的总体功能: 提高了 CPU的执行速度; 降低对存储器的存取速度的要求。4、地址加法器和段寄存
5、器由 IP 提供或由 EU按寻址方式计算出寻址单元的 16 位偏移地址 ( 又称为逻辑地址或简称为偏移量) ,将它与左移 4 位后的段寄存器的内容同时送到地址加法器进行相加,最后形成一个20 位的实际地址 ( 又称为物理地址 ) ,以对应存储单元寻址。要形成某指令码的物理地址 (即实际地址) ,就将 IP 的值与代码段寄存器 CS(Code Segment)左移 4 位后的内容相加。【例假设 CS4000H,IP 0300H,则指令的物理地址 PA4000H 1 0H0300H40300H。3逻辑地址 =4000H: 0300H 。“段加偏移”的寻址机制:物理地址 =段基地址 (又称段起始地址
6、 =段地址 10 H)+偏移地址逻辑地址:其表达形式为“段地址:段内偏移地址”。二、8086/8088CPU 基本执行环境指令指针( IP )寄存器包含下一条要执行的指令在当前码段中的偏移。8086 8088 的 16 位标志寄存器 F 只用了其中的 9 位作标志位,即 6 个状态标志位, 3个控制标志位。46 个状态标志位:CF(Carry Flag )进位标志:进位或借位时,则 CF为 1;否则为 0。PF(Parity Flag )奇偶性标志:含有偶数个“ 1”时,则 PF 为 1;否则为 0。AF(Auxiliary Carry Flag) 辅助进位标志:ZF(Zero Flag) 零
7、标志:运算结果为零, ZF 为 1;否则为 0。SF(Sign Flag) 符号标志: OF(Overflow Flag) 溢出标志:3 个控制标志位(程序设置( 1),清除( 0):DF(Direction Flag) 方向标志IF(Interrupt Enable Flag) 中断允许标志TF(Trap Flag) 跟踪( 陷阱) 标志存储器组织:1M字节存储器以 64K 为范围分为若干段。在寻址一个具体物理单元时,必须要由 一个基地址再加上由 SP或 IP 或 BP或 SI 或 DI 等可由 CPU处理的 16 位偏移量来形成实际的 20位物理地址 。三、总线周期1、时钟周期:时钟脉冲信
8、号的一个循环时间叫一个时钟周期,又称为一个“ T”状态,是微处理器工作的最小时间单位2、总线周期(机器时间) :完成一次对存储器或 I/O 端口的操作所需要的时间。3、指令周期:执行一条指令所需要的时间。1 个最基本的总线周期由 4 个时钟周期组成, 4 个时钟周期又称为 4 个状态 , 。四、8086/8088 引脚地址数据总线 AD15AD0:分时复用地址/ 状态总线: A19/S6A16/S3:控制总线:BHE/S7:表示高 8 位数据有效, T1 输出。RD:存储器或 I/O 口读信号,输出,低电平有效, T2T3 有效。READY:准备就绪信号,输入,高电平有效。 READY1 时,
9、表示 CPU访问的存储器或 I/O 端口已准备好传送数据,马上可以进行读写操作。TEST:测试信号,输入,低电平有效。INTR:可屏蔽中断请求信号,输入,电平触发,高电平有效。 CPU每执行完一条指令 , 即检查 INTR, 为“1”表示有中断清求,为“ 0”,则没有。是否响应受标志寄存器中 IF 的控制5NMI:不可屏蔽中断请求信号,输入,上升沿触发。RESET:复位信号,输入,高电平有效。 CPU复位后,从 FFFF0H单元开始读取指令。电源线和地线: VCC,GND五、8086 系统的最小 / 最大工作方式最小工作方式: INTA: 中断响应信号,输出,低电平有效。 ALE: 地址锁存允
10、许信号,输出,高电平有效。 DEN: 数据允许信号,三态输出,低电平有效。 DT/R :数据发送 / 接收控制信号,三态输出。 M/IO:存储器或 I/O 端口选择信号, 三态输出。 M/IO1,表示当前 CPU正在访问存储器;M/IO0,表示当前 CPU正在访问 I/O 端口。 WR:写信号,三态、输出。当 WR0 低电平有效时,表示当前 CPU正在对存储器或 I/O端口进行写操作。 HOLD:总线保持请求信号,输入,高电平有效。 HLDA:总线请求响应信号,输出,高电平有效。最大工作方式:在最大方式系统中,外加有 8288 总线控制器,一般包含 2 个或多个处理器。8282: 地址锁存器,
11、 8286: 数据收发器第三章 8086 指令系统一、计算机语言5. 机器语言:面向机器, 0 和 1 表示机器是否可接受并执行指令。2汇编语言:面向人,符号表示,必须翻译才能执行。汇编语言指令的格式:一般格式:操作码 操作数具体格式: 标号: 操作码 (空格分隔符) 目的操作数 (存放结果) ,(逗号分隔符) 源操作数;注释一条指令可以无操作数,必须有操作码,不同的机器,操作数个数不同。1.2 高级语言二、指令寻找操作数的寻址方式操作数通常保存在: (1)指令中( 2)CPU 内部寄存器中()内存单元中()端口中;8086/8088CPU与数据有关寻址方式:1. 立即寻址 2. 寄存器寻址
12、3. 直接寻址 4. 寄存器间接寻址 5. 变址寻址 6. 基址寻址7. 基址加变址寻址 9. 相对基址变址寻址 10. I/O 端口寻址 11. 数据串寻址例:设 DS1200H,BX05A6H,SS5000H,BP40A0H,SI 2000H,DI3000H,位移量 DISP1618H,试判断下列指令的寻址方式,并求出在各种寻址方式下,这些寄存器与位移量所产生的有效地址 EA和实际地址(物理地址) PA。说明指令执行的结果。 MOV AX,0618H这是一条直接寻址方式的指令。6EA0618HPA12000H+0618H12618H该指令执行的结果是将数据段的实际地址为 12618H和 1
13、2619H两单元中的内容取出送 AX。 MOV AX,BX这是一条以数据段基址寄存器 BX间接寻址的指令。EA05A6HPA12000H+05A6H125A6H该指令执行的结果是将数据段的 125A6H和 125A7H两单元的字内容取出送 AX。 MOV AX,BP这是一条以堆栈段基址寄存器 BP间接寻址的指令。 由于寻址时用上了 BP寄存器, 则操作数所默认的段寄存器就是 SS。EA40A0HPA50000H+40A0H540A0H该指令执行的结果是将堆栈段的 540A0H和 540A1H两单元的字内容取出送 AX。 MOV AX,DI这是一条变址寻址的指令。EA3000HPA12000H+
14、3000H15000H该指令执行的结果是将数据段的 15000H和 15001H两单元的字内容取出送 AX。 MOV AX,BX+DI这是一条基址加变址寻址的指令。EA05A6H+3000H35A6HPA12000H+35A6H155A6H该指令执行的结果是将数据段的 155A6H和 155A7H两单元的字内容取出送 AX。 MOV AX,BP+SI+DISP这是一条带位移量的基址加变址寻址的指令, 又叫相对基址加变址寻址的指令, 且操作数的默认段为 SS。EA40A0H+2000H+1618H76B8HPA50000H+76B8H576B8H该指令执行的结果是将堆栈段的 576B8H和 57
15、6B9H两单元的字内容取出送 AX。三、指令的寻址 =CS:IP(不用表示,固定的)转移寻址: 用于控制转移类指令。实质:控制转移类指令通过改变 IP 和 CS值,从新位置开始执行指令。转移寻址分成 2 种类型:段内转移和段间转移。条件转移指令只允许实现段内转移, 而且是段内短转移, 由指令中直接给出 8 位地址位移量无条件转移和调用指令又可分为段内短转移、 段内直接转移、 段内间接转移、 段间直接转移和段间间接转移等 5 种不同的寻址方式。段间转移 =远转移。四、指令分类8086/8088 的指令按功能可分为 6 类:数据传送、算术运算、逻辑运算、串操作、程序控制和 CPU控制。76. 数据
16、传送类指令数据传送类指令可完成寄存器与寄存器之间、 寄存器与存储器之间、 寄存器与 I/O 端口之间的字节或字传送,共同特点是不影响标志寄存器的内容,分成 4 种类型。(1 通用数据传送指令(1)MOV d,s;ds,即将由源 s 指定的源操作数送到目标 d源操作数( s)可以是 8/16 位寄存器、存储器的某个字节 / 字或者是 8/16 位立即数; 目标操作数( d)不允许为立即数;两者不能同时为存储器操作数。基本传送指令 MOV d,s 的类型有以下 7 种。8 MOV mem/reg1,mem/reg2由 mem/reg2 所指定的存储单元或寄存器中的 8 位数据或 16 位数据传送到
17、由 mem/reg1 所指定的存储单元或寄存器中,但不允许从存储器传送到存储器。 MOV mem/reg,data将 8 位或 16 位立即数 data 传送到由 mem/reg 所指定的存储单元或寄存器中。 MOV reg,data将 8 位或 16 位立即数 data 传送到由 reg 所指定的寄存器中。 MOV ac,mem将存储单元中的 8 位或 16 位数据传送到累加器 ac 中。 MOV mem,ac将累加器 AL(8 位)或 AX(16 位)中的数据传送到由 mem所指定的存储单元中。使用 MOV指令时要注意的问题:CS不能做目的操作数不能直接从存储器到存储器之间数据传送2 条伪
18、指令:WORD PTR表示字数据类型BYTE PTR表示字节数据类型(2)PUSH和 POPPUSH s:将源操作数( 16 位)压入堆栈POP d :将堆栈中当前栈顶两相邻单元的数据字弹出到 d压栈指令 PUSH AX:将 AX(16 位)中的数据压入栈, AX是源操作数,栈顶是目的操作数,由(SS:SP)指向。出栈指令 POP AX:将栈顶信息弹出到 AX中,AX是目的操作数, 栈顶是源操作数, 由(SS:SP)指向。设当前 CS1000H,IP0020H,SS1600H,SP004CH,则该指令执行时,将当前栈顶两相邻单元 1604CH与 1604DH中的数据字弹出并传送到 CX中,同时
19、修改堆栈指针, SP+2SP,使之指向新栈顶 1604EH。堆栈是内存中开辟的一个段,存放需要保护的信息(数据、地址) 。堆栈操作时应遵循的 5点原则:堆栈的存取操作每次必须是一个字(即 2 个字节)。执行压栈指令时, 总是从高位地址向低位地址存放数据, 而不象内存中的其他段, 总是从低地址向高地址存放;执行出栈指令时,从堆栈中弹出数据则正好相反。堆栈段在内存中的物理地址由 SS和 SP 或 SS和 BP决定,其中, SS是堆栈段寄存器,它是栈区的最低地址,称为堆栈的段地址; SP 是进栈或出栈指令隐含的堆栈地址指针,它的起始值是堆栈应达到的最大偏移量,即指向栈顶地址。堆栈段的范围是 SS 1
20、6 至 SS 16+SP的起始值。每执行一次压栈指令,则 SP-2,推入堆栈的数据放在栈顶;而每执行一次弹出指令时, 则 SP+2。BP寄存器用于对堆栈中的数据块进行随机存取, 例如,MOVAX,BPSI指令执行后,将把偏移量为 BP+SI 的存储单元的内容装入 AX。堆栈指令中的操作数只能是寄存器或存储器操作数,而不能是立即数。对 CS段寄存器可以使用压栈指令 PUSH CX,但却不能使用 POP CS这种无效指令。(3)XCHG d, s该指令功能是将源操作数与目标操作数 (字节或字 ) 相互对应交换位置。 交换可以在通用寄存器与累加器之间、 通用寄存器之间、 通用寄存器与存储器之间进行。
21、 但不能在两个存储单元之间交换,段寄存器与 IP 也不能作为一个源或目的操作数。9(4)XLAT这是一条用于实现字节翻译功能的指令,又称为代码转换指令。具体地说,它可以将 AL 寄存器中设定的一个字节数值变换为内存一段连续表格中的另一个相应的代码, 以实现编码制的转换。2)目标地址传送指令专用于传送地址码的指令, 可传送存储器的逻辑地址 (即存储器操作数的段地址或偏移地址)至指定寄存器中,共包含 3 条指令: LEA、LDS和 LES。(1) LEA d , s取有效地址指令。 功能: 把用于指定源操作数 (它必须是存储器操作数 ) 的 16 位偏移地址 ( 即有效地址 )传送到一个指定的 1
22、6 位通用寄存器中。(2) LDS d , s取某变量的 32 位地址指针指令。功能:从由指令的源 s 所指定的存储单元开始,由 4 个连续存储单元中取出某变量的地址指针 ( 共 4 个字节 ) ,将其前两个字节 ( 即变量的偏移地址 )传送到由指令的目标 d 所指定的某 16 位通用寄存器 , 后两字节 ( 即变量的段地址 ) 传送到 DS段寄存器中。(3) LES d , s这条指令与 LDSd,s 指令的操作基本相同 , 其区别仅在于将把由源所指定的某变量的地址指针中后 2 个字节 ( 段地址 ) 传送到 ES段寄存器,而不是 DS段寄存器。3)标志位传送指令用于传送标志位,共有 4 条
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