微机原理题目及知识点整理.docx
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微机原理题目及知识点整理
填空题
1、8086CPU内部按功能可分为 总线接口单元 和 执行单元 两个独立单元。
它们各自的主要功能是负责CPU对存储器和外设的访问 和 负责指令的译码、执行和数据的运算 。
p17、p18
2、CPU总线包含三种不同功能的总线,双向的有 数据总线 和 控制总线 ,单向的有 地址总线 。
其中 地址总线 的位数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。
比如,8088CPU有20 根数据总线, ⑩ 根地址总线,所以,其最大内存容量 1MB 。
p6//字节编址
3、IO/M、WR和RD这三个信号构成了微机系统的基本控制信号,组合后可形成四种基本的总线控制,即 存储器读 、 存储器写 、 I/O读 和 I/O写 。
p96
4、在最小组态下,8086CPU地址总线是由 3 片地址锁存器进行锁存和驱动,其数据总线采用 2 片数据总线收发器,以增加数据总线的驱动能力。
//8086地址线为20位,数据线为16位,地址锁存器与数据总线收发器均为8位。
5、80386CPU对存储器的管理分为分段和分页管理机制,分段管理是将 逻辑地址 转换为 线性地址 ;分页管理是将 线性地址 转换为物理地址。
6、CPU对外设的输入/输出操作实际上就是对I/O接口中各端口的读/写操作。
7、当CPU进行读操作时,外部数据通过数据总线送往CPU;当CPU进行写操作时,CPU数据输出到主存或外设。
8、衡量微处理器的性能指标最主要是主频和字长。
//主频:
微处理器的时钟频率;字长:
微处理器单位时间内的处理位数。
9、8086的中断系统中硬件中断分为两类:
一类是不可屏蔽中断,其是通过CPU的NMI引脚进入的;另一类是可屏蔽中断,其是通过CPU的INTR引脚进入的。
p97
10、接口技术是专门研究处理器和外部设备之间的数据传送方式、接口电路的工作原理和使用方法的。
11、8086的中断系统以位于内存0段的000H~3FFH区域的中断向量表为基础,中断向量表中最多可容纳256个中断向量,这些中断对应的中断类型号为0~255。
p156
知识点整理
1.CPU的读写操作、微处理器的性能指标:
参考填空题6、7、8。
2.中断响应中两个总线周期。
p160
主要是对于时序图的理解,熟悉书中160页内容,理解两个总线周期的作用。
第一个周期8259A收到外设的中断请求(IR0~IR7),分析请求并向CPU请求中断(INT),CPU做出响应(INTA*),锁住总线(LOCK*),8259A在级联方式时选择从片(CAS0~CAS2,输出被响应中断的从8259A的编码);
第二个周期CPU发出第二个响应(INTA*),8259A把中断向量号送上数据总线(D0~D7),CPU利用向量号执行中断程序。
主要理解其中“4)8259A收到第一个INTA有效信号后,使最高优先权的ISR置位,对应的IRR复位”即进入中断服务状态,“5)8259A在收到第二个INTA有效时,把中断向量号送上数据总线,供CPU读取”即让CPU处理中断。
补充:
关于中断还可能会考查关于中断级联的问答题,要求画出连接:
3.三大总线,DB和AB决定什么。
p7
微机三大总线包括地址总线、数据总线和控制总线,是微处理器与存储器与I/O接口之间信息传输的通路。
地址总线(AB):
由微处理器向外设的单向总线,用以传输微处理器将要访问的外设的地址信息。
地址线的数量决定了系统直接寻址空间的大小。
数据总线(DB):
微处理器与外设间数据传输线,为双向总线。
读操作时,外设将数据输入微处理器,写操作时,微处理器将数据输出外设。
数据线的数量决定了一次可传输数据的位数。
控制总线(CB):
双向总线,用于协调系统中个部件的操作,有些信号线将微处理器的控制信号或状态信号送往外界,有些信号线将外界的请求或联络信号送往微处理器。
控制总线决定总线功能强弱与适应性的好坏。
4.DMA及相关。
其传送过程涉及的信号。
p140、p151、p189~p193
直接存储器存取DMA是一种外设与存储器之间直接传输数据的方法,适用于需要数据高速大量传送的场合。
DMA数据传送利用DMA控制器进行控制,不需要CPU直接参与。
传送过程涉及的信号(参考p189~p190):
请求和响应信号:
总线请求HRQ与总线响应HLDA(用以获取总线控制权)、通道请求DREQ0~DREQ3和通道响应DACK0~DACK3;
传送控制信号:
地址选通ADSTB和地址允许AEN(锁存和发送地址)、地址线A0~A7和数据线DB0~DB7(在传送期间分别用于输出低8位与高8位存储器地址)、存储器读MEMR*、存储器写MEMW*、I/O读IOR*、I/O写IOW*。
5.8237控制下进行“存储器读写传送”对应有效信号、两个周期。
DMA读:
把数据从存储器传送到外设。
MEMR*有效从存储器读数据,IOW*有效把数据写入外设;
DMA写:
把外设输入的数据写入存储器。
IOR*有效从外设输入数据,MEMW*有效把数据写入存储器。
DMA传送时序图:
两个周期:
空闲周期:
复位后及没有DMA请求则处于空闲周期,8237A作为从设备受微处理器控制,在此周期8237A始终执行Si状态。
有效周期:
8237A在Si状态采样到DMA请求则进入有效周期,8237A作为主控芯片控制DMA传送操作。
6.8253计数器位数及写控制字时A0、A1的状态。
p177
每一个计数器通道有一个16位减法计数器。
写控制字时A0、A1的状态为1、1,即高电平。
CS*A1A0
I/O地址
读操作RD*
写操作WR*
000
40H
读计数器0
写计数器0
001
41H
读计数器1
写计数器1
010
42H
读计数器2
写计数器2
011
43H
无操作
写控制字
7.8255A控制字、分组、工作方式、端口位数。
p203~
控制字包括方式控制字及端口C置位/复位控制字,参考书p208~p209。
分组:
3个数据端口分为两组进行控制,A组控制端口A(PA0~PA7)和端口C的上(高)半部分(PC4~PC7);B组控制端口B和端口C的下(低)半部分(PC0~PC3)。
工作方式:
有3种工作方式:
方式0、方式1和方式2,参考书p204~p207。
方式0基本输入输出方式,主要用于无条件传送和查询方式的接口电路,3个端口均可工作在此方式;
方式1选通输入输出方式,主要用于程序查询和中断方式的接口电路,端口A和B可工作在此方式;
方式2双向选通传送方式,适用于与双向传送数据的外设及程序查询和中断方式的接口电路,只有端口A可工作在此方式。
端口位数:
均为8位,注意C端口分上下。
8.8259初始化命令字约定及确定使用哪个操作命令字。
p163、p167
初始化命令字必须按照ICW1~ICW4的顺序写入。
ICW1(初始化字)和ICW2(中断向量字)必须写;
ICW3(级联命令字)由ICW1的SNGL(D1,决定是否级联)决定,SNGL=1则不需写ICW3,SNGL=0则需写入ICW3;ICW4(中断方式字)由ICW1的IC4(D0)决定,为1要写,为0则不写。
操作命令字的确定(参考书中p167的例子):
moval,0ah;0AH=00001010B
out20h,al
nop
inal,20h
看端口地址,20h为偶地址则A0=0,那么输出的命令字有ICW1、OCW2和OCW3(参考p159),再看命令字内容,ICW的D4固定为1,排除;OCW2的D4D3固定为00,排除;所以为OCW3。
那么读了哪些内容?
D2D1D0=010,所以是读了IRR的内容(参考p166表7-5)。
如果为奇地址如何区分?
奇地址输出的命令字有ICW2、ICW3、ICW4和OCW1,根本区分不出来,所以应该不考。
9.同步异步的传输单位。
p234
异步通信以字符为传输单位,同步通信以帧为传输单位。
10.CS作用、串行接口的典型结构。
p239
CS为片选信号,用以选中芯片,只有当一个芯片的片选信号有效时,微处理器才能对此芯片进行数据的输入输出。
串行接口的典型结构参考书中p239~p240。
主要是发送/接收的保持/移位寄存器组成的双缓冲结构对串/并数据的转换以及如何实现串行数据的发送与接收。
串行数据的发送:
来自CPU的并行数据存放在发送保存寄存器中,发送时数据进入发送移位寄存器,加入起始位、校验位和停止位逐位输出(串行数据)。
串行数据的接收:
接收到的串行数据在接收移位寄存器中去除起始位、校验位和停止位转换成并行数据,接收完一个字符后送入接收数据缓冲寄存器。
11.高速缓存主要解决的问题。
缓存数据,主要解决CPU与存储器之间速度不匹配的问题,以提高处理效率。
12.接口技术研究的问题。
CPU和I/O设备之间传送的信息。
三种技术,编址方式。
p134、p136、p140
接口技术研究的问题:
外设在工作原理、驱动方式、信息格式以及工作速度方面彼此差别大,不能与CPU直接相连,必须经过转换电路即I/O接口。
传送的信息:
数据信息、状态信息和控制信息。
数据传送方式(三种技术):
程序方式(分为无条件传送与中断传送)、中断方式与DMA方式。
p140
编址方式:
I/O端口与存储器地址独立编址、I/O端口与存储器地址统一编址及I/O地址译码。
13.计算存储芯片构成存储系统。
p110
芯片的存储容量=存储单元数×每个存储单元的数据位数=2M×N
M为地址信号(地址线数量),可以区别2M个存储单元,N为每个存储单元保存的数据位数。
可参考书中p111的例子。
14.中断分类相关。
p153
参考书中p153,除了分类还可以了解中断是如何产生的,以及对应的标志位。
内部中断(软件中断):
除法错中断、指令中断、溢出中断、单步中断。
外部中断(硬件中断):
非屏蔽中断、可屏蔽中断。
15.结合引脚的总线四种操作组合。
p96
总线操作
信号
IO/M*
WR*
RD*
存储器读
MEMR*
低
高
低
存储器写
MEMW*
低
低
高
I/O读
IOR*
高
高
低
I/O写
IOW*
高
低
高
16.分时复用技术。
p95
同一引脚在不同时刻具有不同的功能,优点是可以减少对外引脚的个数。
常见的是地址总线和数据总线的复用,在不同的时钟周期输出不同的数据(参考书中p95)。
17.为何需要接口电路:
参考知识点12.
18.8088的逻辑结构。
参考p18的图2-2及上下文。
主要是理解总线接口单元及执行单元的作用,分别执行哪些操作。
地址加法器的作用(p23):
将逻辑地址中的16位段地址左移二进制4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”),然后与偏移地址相加获得20位物理地址,以进行寻址。
19.中断相关、中断向量、中断向量号计算。
p156
中断相关参考知识点14,对于中断向量可参考填空题11题。
主要是中断向量号计算,依照公式
中断向量的地址(物理地址)=中断类型号(n)×4
来计算地址或类型号(也叫向量号),以及写出中断入口地址。
这里举个例子(不是老师给的题):
PC机采用向量中断方式处理8级中断,中断号依次为08H~0FH,在RAM0:
2CH单元开始依次存放23H、FFH、00H和F0H四个字节,该向量对应的中断号以及中段程序入口是?
解答:
每个中断向量在中断向量表中占4个字节。
低16位存放中断程序的偏移地址IP,高16位存放中断程序的段地址CS。
对于本题,中断类型号:
2CH除以4得0BH; 中断程序入口地址CS:
IP为F000:
FF23H。
这里要注意除法运算的进制问题,以及入口地址的书写。
20.六个周期及相互关系、五个地址。
p98、p23
六个周期(p98):
指令周期:
一条指令取值、译码到执行完成的过程。
包含多个总线周期。
总线周期也称机器周期:
伴有数据交换的总线操作。
包含多个时钟周期。
时钟周期:
CPU进行不同的具体操作,处于不同的操作状态。
时间长度为时钟频率的倒数。
空闲周期:
时钟周期的一种,一般是芯片空闲时所处的状态,CPU在此状态进行内部操作,没有对外操作。
等待周期:
时钟周期的一种,一般是芯片等待是所处的状态,CPU在等待周期维持之前的状态不变,直到满足某种条件进入下一个时钟周期。
//例子可参考p99的写总线周期。
五个地址(p23):
物理地址:
对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位地址,微处理器通过总线存取存储器数据时采用这个地址。
逻辑地址:
分段后在8088内部和用户编程时,采用的“段地址:
偏移地址”形式称为逻辑地址。
偏移地址:
主存单元距离段起始位置的偏移量。
线性地址:
逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,线性地址是一个32位无符号整数,过逻辑地址变换得到。
虚拟地址:
从0号单元开始编址,顺序分配符号名对应的地址单元,不是主存中的真实地址,故称为相对地址、程序地址、逻辑地址或称虚拟地址。
《软件设计师教程》p116
21.DMAC如何控制总线。
参考知识点4、5。
DMAC通过总线请求HRQ与总线响应HLDA来向CPU申请获取总线控制权,通过地址允许AEN来将锁存的高8位地址送入系统总线,DMA传送时用来屏蔽其它的总线驱动器。
通过MEMR*(IOR*)与MEMW*(IOW*)来实现存储器与外设通过总线的数据传输。
22.三大总线形成相关。
最小模式:
地址总线:
CPU的AD0~AD7,A8~A15,A15~A19通过地址锁存器8282(3片)构成。
数据总线:
直接由AD0~AD7提供,或通过数据收发器8286(8088为1片,8086为2片)供给。
控制总线:
直接由CPU的控制线供给。
最大模式:
地址总线:
CPU的AD0~AD7,A8~A15,A15~A19通过地址锁存器8282(3片)构成。
数据总线:
通过数据收发器8286(8088为1片,8086为2片)供给。
控制总线:
通过总线控制器8288供给。
最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别:
最大模式下多了8288总线控制器。
23.片选信号:
参考知识点10
24.8255的初始化编程。
p208
主要是按题目要求对照控制字格式(p208)写控制字,然后写地址,写控制字,送到控制端口。
需要注意的是如果给出四个地址,则应使用控制端口的地址,如给出地址:
端口A60H,端口B61H,端口C62H,控制端口63H,则应使用63H。
另外还有置位某一端口的某一位与端口C的置位/复位,参考书p209。
方式控制字格式图:
例如:
要求:
A端口:
方式1输入;C端口上半部:
输出,C口下半部:
输入;B端口:
方式0输出
方式控制字:
10110001B或B1H,初始化的程序段:
movdx,0fffeh;假设控制端口为FFFEH
moval,0b1h;方式控制字
outdx,al;送到控制端口
例如:
设8255A的A口、B口、C口和控制字寄存器的端口地址分别为80H,82H,84H和86H。
要求A口工作在方式0输出,B口工作在方式0输入,C口高四位输入,低四位输出,试编写8255A的初始化程序。
方式控制字:
10001010B或8AH,初始化的程序段:
movdx,86h;控制端口地址为86H
moval,08Ah;方式控制字
outdx,al;送到控制端口
//感觉应该也可以直接out86h,al这种方法,因为8253采用这种方法,地址也没有什么不同,不太确定,考试还是按要求为妙。
25.8253的初始化编程、脉冲信号编程或功能描述。
p181
主要是按题目要求对照控制字格式(p181)写控制字,按地址送到控制端口。
依然要注意分清地址。
方式控制字格式图(p181,通道即计数器,BCD计数即十进制计数,使用的为BCD码):
初始化编程例如:
要求计数器0为方式3,采用二进制计数,控制端口地址为43H
方式控制字为00初始化的程序段:
moval,36h;36H=00110110B
out43h,al;写入方式控制字
写入计数值例如:
要求计数器0写入技术初值1024(=400H),计数器0地址为40H
程序段(接在初始化程序段后):
movax,1024;计数器初值
out40h,al;写入低字节计数值
moval,ah;高字节数据放入al
out40h,al;写入高字节计数值
功能描述即根据命令字的格式写出功能即可。
26.8259的功能描述。
p163
参考书中p163~p167。
功能描述只要根据命令字的格式写出功能即可。
需要注意各方式字对应的A0,可参考知识点8。