微机原理与接口技术复习笔记.docx

微机原理与接口技术复习笔记.docx

《微机原理与接口技术复习笔记.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术复习笔记.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

微机原理与接口技术复习笔记

程序（program）：

实现特定应用数据定义和指令序列。

其中，数据是计算机自动计算对象，而指令（instruction）是指挥计算机执行各种基本操作指令，一条指令相应一种基本操作。

冯·诺依曼构造：

计算机必要具备5个基本某些：

算术逻辑单元、存储器、控制单元、输入设备、输出设备。

算术逻辑单元实现数据解决，而数据解决是计算机最主线功能。

存储器用以暂存原始数据、中间成果、最后解决成果及程序。

控制单元：

实现指令执行，依照指令控制算术逻辑单元操作及各某些之间数据传送。

当代计算机：

普遍采用是以存储器为中心冯·诺依曼构造。

计算机5个某些之间关系，两种信息流：

数据流：

以存储器为中心，其她某些之间数据传送都要通过存储器暂存中转。

输入设备输入原始数据和程序（计算机中各某些之间传送信息广义上都是数据）要暂存在存储器；控制单元从存储器读取指令；算术逻辑单元从存储器得到原始数据，解决后成果再存回存储器；输出设备输出从存储器传送来最后解决成果。

数据流表征了配合数据解决和程序执行所必要操作—数据传送。

控制流：

以控制单元为中心。

控制单元从存储器读取指令（数据流），依照指令译码产生发向其她某些控制信号（控制流），指挥算术逻辑单元数据解决，协调各某些之间数据传送（数据流）。

控制流表征了计算机自动计算实现—程序执行。

微机在构造上两个明显特点：

一是采用CPU,二是各构成部件之间采用总线连接。

时序脉冲频率就是CPU工作频率。

时钟周期：

时序脉冲周期。

时钟周期是微机最小定期单位。

总线周期：

CPU访问一次总线时间即为总线周期。

由四个时钟周期构成。

指令周期：

执行一条指令时间即为指令周期。

指令周期由若干时钟周期够成。

指令周期涉及取指周期和执行周期，执行周期涉及译码、取操作数、数据解决和存操作数等若干基本操作。

微机构成构造：

1、总线：

是连接各部件一组公共信号线；

2、CPU：

算术逻辑单元与控制逻辑单元合称为CPU，即中央解决器；

3、存储器：

存储数据和程序；

4、I/O接口：

输入/输出设备与总线之间缓冲电路。

在外设侧以输入/输出设备通信原则信号实现数据互换，在总线侧则与存储器类似，被CPU通过总线原则信号访问。

在微机构造中，CPU与输入/输出设备不有关，双方可以独立发展。

寻址：

CPU从存储器取指令时，必要发出指令所在存储器单元地址，程序计数器就是暂存在这个地址寄存器。

CPU依照指令访问存储器单元或I/O接口中数据时，也必要发出相应地址，地址寄存器就是暂存在这个地方。

地址总线从CPU向存储器和I/O接口译码电路传送地址。

译码电路对地址译码之后，即可定位到相应存储器单元或I/O端口。

总线功能：

地址总线：

用于CPU寻址存储器和I/O端口，针对采用独立寻址方式和存储器单元数目，定义为8位宽度。

（功能是从CPU向存储器和I/O接口译码电路传送地址。

）

数据总线：

是各部件之间数据传送公共通道。

控制总线：

用于CPU控制单元控制数据总线上传送过程。

三类信号线不是独立作用，协调完毕数据传送：

CPU一方面通过地址总线和M/IO信号线寻址存储器单元或I/O端口，然后通过RD或WR控制线拟定数据传送方向，最后被选通寄存器与CPU通过数据总线实现数据传送。

数据传送是要实现目，数据总线是传送通道，地址总线定位数据所在，控制总线控制数据传送方向，三总线协调作用，共同实现数据传播目。

数据传播一端一定是CPU内部寄存器，由控制单元在CPU内部直接控制，且同一时刻只能有一种CPU工作。

模型机指令集：

共8条。

2条数据解决指令（加法和减法操作），2条存储器访问指令，2条输入/输出访问指令，1条流程控制指令（无条件转移）和1条空操作指令。

伪指令：

用于向汇编程序批示存储器分派汇编命令（directive）。

操作系统：

一种控制硬件和调度软件全面管理计算机资源程序。

执行指令：

涉及取指令和译码发出控制信号两个阶段。

后一阶段是通过指令译码器和控制逻辑电路对设计指令集实现译码，并转换成相应控制信号。

程序计数器（PC）：

是控制单元中一种重要寄存器。

其内容是控制单元要执行下一字节指令地址，控制单元依照这个地址从存储器去一字节指令后，就对程序计数器加1，始终批示下一字节指令地址，这样控制单元就可以不断获得指令（取指令后自加1）。

I/O接口数据传送方式：

1、查询方式（Query）：

不需增长额外硬件，CPU输入或输出数据时，必要先查询相应I/O接口与否就绪，若就绪则进行数据传送，否则继续查询直到满足条件。

（耗时）

2、中断方式（Interrupt）：

当相应I/O接口满足数据传送条件时积极向CPU发出申请，由CPU中断当前执行程序，调用一种相应子程序完毕数据传送，子程序返回后继续执行被中断程序。

（CPU运营效率高，但I/O接口想CPU申请信号需要占用CPU引脚，而响应此过程也需要一定CPU开销，尚有也许增长硬件）

3、DMA方式（DirectMemoryAccess）：

DMA方式是通过增长一种硬件（DMA控制器）来专门完毕I/O接口与存储器直接数据互换。

DMA控制器发出地址信号、控制信号，而采用DMA方式时，CPU要出让总线控制权，这时，CPU可以继续执行当前程序，但不能访问总线，还也许影响到对中断响应。

微解决器：

算术逻辑单元和控制逻辑单元，以及暂存数据和指令寄存器组（RegisterSet）、高速缓冲存储器（Cache）等特殊寄存器，这些部件集中在一片大规模或超大规模集成电路芯片上。

（普通，微解决器不包括程序存储单元）

微机：

以微解决器为核心，配以大规模集成电路只读存储器ROM、读写存储器RAM、输入/输出接口及总线。

（微机已具备独立运营能力）

微机系统：

硬件和软件集合。

8086微解决器

是字长16位定点微解决器，内部寄存器、算术逻辑单元和外部数据引脚均为16位，支持8位和16位符号数/无符号数算术运算和数据传送。

提供20位地址引脚（存储周期20位地址有效；I/O周期16位地址有效），可寻址1M存储器空间和64KI/O地址空间。

流水线：

分段寻址：

把整个存储器地址分为若干段，存储器单元定位被分解为所在段和在段内偏移，一次，存储器单元地址由两某些构成：

段地址和偏移地址。

段地址和偏移地址普通记为segment：

offset。

段地址定位断位置，由8086内专门段寄存器提供。

偏移地址定位存储器单元在段内位置，如果是取指操作，偏移地址由指令指针寄器提供；如果是指令执行中访问存储器操作数，偏移地址在指令中指出。

物理存储器：

连接在系统总线上实际存在存储器。

物理地址：

为了寻址物理存储器，微解决器向系统地址总线发出地址。

物理地址是寻址物理存储器线性地址，线性是指持续而有序意思。

8086分段地址称为逻辑地址。

要访问系统总线上物理存储器，逻辑地址必要转换为物理地址，因此逻辑地址只存在于8086中，即逻辑地址对物理存储器是透明。

总线接口单元BIU

段寄存器：

段寄存器组：

CS、SS、DS、ES。

CS（CodeSegment）：

保存代码段段地址，代码段用于存储程序指令。

SS（StackSegment）：

保存堆栈段段地址，堆栈段用于形成堆栈区。

DS（DataSegment）：

保存数据段段地址，数据段用于暂存原始数据和解决后中间成果及最后成果。

ES（ExtraSegment）：

保存扩展段段地址，扩展段与数据段类似，普通状况下，数据段用于存储局部变量，扩展段用于存储全局变量。

地址加法器：

将执行单元提供16位费重定位地址重定位为20位存储器物理地址，用于存储器接口访问总线上实际存无物理存储器。

工作分两步：

1.将段寄存器提供16位段地址左移4位，得到20位段首地址。

2.20位段首地址再加上16位偏移地址，即可得到20位物理地址。

指令指针寄存器：

存储代码段内偏移地址，，与CS仪器构成取指所需程序计数器。

程序计数器由总线接口单元自动变化，始终指向顺序存储下一字节指令。

除控制程序流指令可以变化程序计数器外，其她指令都不能直接修改程序计数器。

（8086复位后，CS所有置位而IP所有复位，程序计数器值为FFFFH:

0000H，转换为物理地址为FFFF0H）

存储器接口：

指令流字节队列：

执行单元EU

控制器：

从指令流字节队列顺序读取指令，依照指令译码控制8086中其她某些进行相应操作，以实现指令规定功能。

控制器依照规定修改程序计数器内容之后，必要等待总线接口单元清空指令流字节队列，并按修改后程序计数器内容重新取指填充指令流字节队列后，控制器才干继续从指令流字节队列取指令。

算术逻辑单元：

这个16位算术逻辑单元，依照控制器控制，可完毕8位或16位二进制算术运算和逻辑运算，实现对数据解决。

标志寄存器：

标志寄存器设计为16位，实际使用9位，其中6位用于存储算术逻辑单元运算后成果特性，称为状态标志；

CF（CarryFlag）：

进位/借位标志。

（最高位）

PF（ParityFlag）：

奇偶标志。

（置位位个数，为偶则PF=1，表达为PE；为奇则PD=0，表达为PO）

AF（AuxiliaryCarryFlag）：

辅助进位/借位标志，用于BCD加法调节。

（运算低四位产生了进位或借位，AF=1，表达为AC；否则AF=0，表达为NA）

ZF（ZeroFlag）：

零标志。

（运算成果为0，则标志置位；否则复位）

SF（SignFlag）：

符号标志，用于标志符号正负。

（运算成果最高位为1，则标志置位，表达为NG；否则标志复位，表达为PL）

OF（OverflowFlag）：

溢出标志，用于标志符号数运算成果与否超过表达范畴（无符号数溢出以CF标志）。

（双高异或鉴别）

此外3位通过人为设立，用以控制80863种特定操作，称为控制标志。

TF（TrapFlag）：

陷阱标志，也称为单步标志，用于程序单步执行调试。

IF（InterruptFlag）：

中断标志。

（IF=1，表达为EI，即容许响应可屏蔽中断祈求；IF=0，表达为DI，即禁止响应可屏蔽中断祈求）

DF（DirectionFlag）：

方向标志。

（DF=1，表达为DN，即down，串操作后地址指针自动减量；DF=0，表达为UP，即up，串操作后地址指针自动增量）

通用寄存器组：

是8086中暂存数据，指针寄存器阵列，相比使用存储器，可以减少访问总线次数，有助于提高数据解决速度。

8086包括8个16位寄存器，使用上普通没有限制，但有些特定操作规定必要使用指定寄存器。

寄存器定义为：

AX（Accumulator），累加寄存器；重要用于乘除运算和输入输出操作时存储操作数、优化移动操作。

BX（Base），基寄存器；重要用于存储器间接寻址时存储数据段基地址。

CX（Counter），计数寄存器；重要用于循环、重复、移位操作时存储计数值。

DX（Data），数据寄存器；重要用于乘除运算时存储操作数、输入输出操作间接寻址时存储I/O地址。

SP（StackPointer），堆栈指针寄存器；用于存储站定偏移地址。

BP（BasePointer）基指针寄存器；重要用于存储器间接寻址时存储堆栈段基地址。

SI（SourceIndex），索引源寄存器；重要用于存储器间接寻址时存储索引地址、串操作时存储原串偏移地址。

DI（DestinationIndex），目索引寄存器；重要用于存储器间接寻址时存储索引地址、串操作时存储目串偏移地址。

如果I/O端口中是字数据时，最佳分派偶地址存储。

计算机中指令由操作码和操作数两某些构成。

操作码也称为指令码，阐明计算机要执行哪种操作，是指令中不可缺少某些；而操作数是参加本指令运算数据，也就是各种操作对象。

为限制指令长度，8086指令系统规定，一条指令操作数最多只能有2个，且它们不能同步位于存储器中。

依照指令不同，操作数可以是1个，即单操作数，也可以是