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微机原理知识点.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.30M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    微机原理与接口技术 《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 教师：万显荣 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。（见书本 1.2.3，1.2.4） （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 3、无符号数二进制的运算（见教材 P5） 4、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 1 / 56
    微机原理与接口技术 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。 注意：数 0 的原码不唯一 （2）反码 定义： 若 X>0 ，则 [X]反=[X]原 若 X<0， 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 X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原 若 X<0， 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 2、8 位二进制的表示范围： 原码：-127~+127 反码：-127~+127 补码：-128~+127 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 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。 2 / 56
    微机原理与接口技术 （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 0~9 2、 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 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。 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（Data Bus），它决定了处理器的字长。 （2）地址总线（Address Bus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。 （3）控制总线（Control Bus） 第二节、8086 微处理器 1、8086 是一种单片微处理芯片，其内部数据总线的宽度是 16 位，外部数据总线宽度也是 16 位，片内包含有控制计算机所有功能的各种电路。 8086 地址总线的宽度为 20 位，有 1MB（220）寻址空间。 2、 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，为 8086 取指令和执行指令的并行操作体统硬件支持。 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： 3 / 56
    微机原理与接口技术 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：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：基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址； CX：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：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 SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址； BP：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：源变址寄存器 DI：目标变址寄存器 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 CS：代码段寄存器，代码段用于存放指令代码 DS：数据段寄存器 ES：附加段寄存器，数据段和附加段用来存放操作数 SS：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 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。 5）、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 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 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 （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 跟踪标志（TF）：CPU 单步执行 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 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 P21 MN/MX：最小最大模式输入控制信号。 4 / 56
    微机原理与接口技术 第三章 8086 指令系统 说明：8086 指令系统这章为重点章节，对下面列出的指令都要求掌握。 第一节 8086 寻址方式 一、数据寻址方式（重点） 1、立即寻址 操作数(为一常数)直接由指令给出 (此操作数称为立即数) 立即寻址只能用于源操作数 例： MOV AX, 1C8FH MOV BYTE PTR[2A00H], 8FH 错误例： × MOV 2A00H,AX ; 错误！ 指令操作例：MOV AX，3102H; AX3102H 执行后，(AH) = 31H，(AL) = 02H 2、寄存器寻址 （1）操作数放在某个寄存器中 （2）源操作数与目的操作数字长要相同 （3）寄存器寻址与段地址无关 例： MOV AX, BX MOV [3F00H], AX MOV CL, AL 错误例： × MOV AX,BL ; 字长不同 × MOV ES:AX,DX ; 寄存器与段无关 3、直接寻址 （1）指令中直接给出操作数的 16 位偏移地址 偏移地址也称为有效地址(EA, Effective Address) （2）默认的段寄存器为 DS，但也可以显式地指定其他段寄存器——称为段超越前缀 （3）偏移地址也可用符号地址来表示，如 ADDR、VAR 例： MOV AX ,[2A00H] MOV DX ,ES:[2A00H] MOV SI,TABLE_PTR 4、间接寻址  操作数的偏移地址(有效地址 EA)放在寄存器中  只有 SI、DI、BX 和 BP 可作间址寄存器 5 / 56
    微机原理与接口技术  例： MOV AX,[BX] MOV CL,CS:[DI] 错误例 ：× MOV AX, [DX] × MOV CL, [AX] 5、寄存器相对寻址 EA=间址寄存器的内容加上一个 8/16 位的位移量  例： MOV AX, [BX+8] MOV CX, TABLE[SI] MOV AX, [BP]; 默认段寄存器为 SS  指令操作例：MOV AX，DATA[BX] 若(DS)=6000H, (BX)=1000H, DATA=2A00H, (63A00H)=66H, (63A01H)=55H 则物理地址 = 60000H + 1000H + 2A00H = 63A00H 指令执行后：（AX）=5566H 6、基址变址寻址  若操作数的偏移地址： 由基址寄存器(BX 或 BP)给出 —— 基址寻址方式 由变址寄存器(SI 或 DI)给出 —— 变址寻址方式 由一个基址寄存器的内容和一个变址寄存器的内容相加而形成操作数的偏移地址，称为 基址-变址寻址。 EA=（BX）+（SI）或（DI）； EA=（BP）+（SI）或（DI） 同一组内的寄存器不能同时出现。 注意：除了有段跨越前缀的情况外，当基址寄存器为 BX 时，操作数应该存放在数据段 DS 中，当基址寄存器为 BP 时，操作数应放在堆栈段 SS 中。例： MOV AX, [BX] [SI] MOV AX, [BX+SI] MOV AX, DS: [BP] [DI] 错误例： × MOV AX, [BX] [BP] × MOV AX, [DI] [SI] 指令操作例：MOV AX，[BX][SI] 假定：(DS)=8000H, (BX)=2000H, SI=1000H 则物理地址 = 80000H + 2000H + 1000H = 83000H 指令执行后: (AL)=[83000H] (AH)=[83001H] 7、相对基址变址寻址  在基址-变址寻址的基础上再加上一个相对位移量 EA=（BX）+（SI）或（DI）+8 位或 16 位位移量； 6 / 56
    微机原理与接口技术 EA=（BP）+（SI）或（DI）+8 位或 16 位位移量 指令操作例：MOV AX，DATA[DI][BX] 若(DS)=8000H, (BX)=2000H, (DI)=1000H, DATA=200H 则指令执行后(AH)=[83021H], (AL)=[83020H] 寄存器间接、寄存器相对、基址变址、相对基址变址四种寻址方式的比较： 寻址方式 指令操作数形式  寄存器间接 只有一个寄存器（BX/BP/SI/DI 之一）  寄存器相对 一个寄存器加上位移量  基址—变址 两个不同类别的寄存器  相对基址-变址 两个不同类别的寄存器加上位移量 二、地址寻址方式（了解有 4 类，能判断） 简要判断依据（指令中间的单词）： 段内直接 short,near 段内间接 word 段间直接 far 段间间接 dword 第二节 8086 指令系统 一、数据传送指令（重点） 1、通用传送指令 (1) MOV dest，src； dest←src 传送的是字节还是字取决于指令中涉及的寄存器是 8 位还是 16 位。 具体来说可实现： ① MOV mem/reg1，mem/reg2 指令中两操作数中至少有一个为寄存器 ② MOV reg，data ;立即数送寄存器 ③ MOV mem，data ;立即数送存储单元 ④ MOV acc，mem ;存储单元送累加器 ⑤ MOV mem，acc ;累加器送存储单元 ⑥ MOV segreg，mem/reg ;存储单元/寄存器送段寄存器 ⑦ MOV mem/reg，segreg ;段寄存器送存储单元/寄存器 MOV 指令的使用规则 ①IP 不能作目的寄存器 ②不允许 mem←mem ③不允许 segreg←segreg ④立即数不允许作为目的操作数 ⑤不允许 segreg←立即数 ⑥源操作数与目的操作数类型要一致 ⑦当源操作数为单字节的立即数，而目的操作数为间址、变址、基址+变址的内存数时，必 7 / 56
    微机原理与接口技术 须用 PTR 说明数据类型。如：MOV [BX]，12H 是错误的。 （2）、堆栈指令 什么是堆栈？ 按“后进先出(LIFO)”方式工作的存储区域。堆栈以字为单位进行压入弹出操作。 规定由 SS 指示堆栈段的段基址，堆栈指针 SP 始终指向堆栈的顶部，SP 的初值规定了所 用堆栈区的大小。堆栈的最高地址叫栈底。 ① 压栈指令 PUSH PUSH src ; src 为 16 位操作数 例：PUSH AX ；将 AX 内容压栈 执行操作：（SP）-1←高字节 AH （SP）-2←低字节 AL (SP)←（SP）- 2 注意进栈方向是高地址向低地址发展。` ② 弹出指令 POP POP dest 例：POP BX ；将栈顶内容弹至 BX 执行操作：（BL）←（SP） （BH）←（SP）+1 （SP）←（SP）+2 堆栈指令在使用时需注意的几点： ① 堆栈操作总是按字进行 ② 不能从栈顶弹出一个字给 CS ③ 堆栈指针为 SS:SP，SP 永远指向栈顶 ④SP 自动进行增减量（-2，+2） （3）、交换指令 XCHG 格式：XCHG reg，mem/reg 功能：交换两操作数的内容。 要求：两操作数中必须有一个在寄存器中； 操作数不能为段寄存器和立即数； 源和目地操作数类型要一致。 举例： XCHG AX，BX XCHG [2000]，CL （4）查表指令 XLAT 执行的操作：AL←[(BX)+(AL)] 又叫查表转换指令，它可根据表项序号查出表中对应代码的内容。执行时先将表的首地址 8 / 56
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