微型计算机接口技术简答.docx

1、微型计算机接口技术简答知识点：2-1.计算机硬件组成：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。存储器又分为内存储器和外存储器。外存储器和输入设备以及输出设备称为外围设备，运算器和控制器合成为中央处理器。2-2.芯片组的功能：决定了CPU的类型，决定了内存条的类型，提供USB接口的数目以及IEEE1394接口的数目，决定了存储器总线的最大频率，决定了PCI总线的类型，对称多处理能力，对内置PCI和EIDE控制的支持。2-3.微处理器执行程序的步骤：从内存储器中取出一条指令，分析指令操作码；读出操作数；执行指令；将结果写入内存储器。2-4.8088与8086的区别：Intel8088微处理器内

2、部采用16位结构，实质上与8086基本上是相同的，其内部功能部件EU与8086一样，而BIU略有区别。第一，8086的指令队列是六字节长，而8088的指令队列为4字节;第二，8086是真正的16位机，同BIU相连的8086总线中数据总线是16位总线，而8088是准16位机，同BIU相连的8088总线中数据总线为8位总线。2-5.8086寄存器结构：14个16位寄存器分为通用寄存器、指令指针、标志寄存器和段寄存器四类：AX(Accumulator):累加器,BX(Base):基址寄存器,CX(Count):计数寄存器,DX(Data):数据寄存器;SP(Stack Pointer):堆栈指针寄存

3、器,BP(Base Pointer):基址指针寄存器,SI(Source Index):源变址寄存器,DI(Destination Index):目的变址寄存器,CS(Code Segment):代码段寄存器,DS(Data Segment):数据段寄存器,SS(Stack Segment):堆栈段寄存器,ES(Extra Segment):附加段寄存器;IP(Instruction Pointer):指令指针,FR(Flag Register):标志寄存器。2-6.通用寄存器包括哪些寄存器：a.数据寄存器，数据寄存器有4个，包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，和数据寄存器DX。4

4、个寄存器每个16位寄存器可分为高8位和低8位。b.指针寄存器和变址寄存器：堆栈指针寄存器SP，基址指针寄存器BP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI。这4个16位寄存器只能按16位进行存取操作，主要用来形成操作数的地址，用于堆栈操作和变址运算中计算操作数的有效地址。其中SP和BP用于堆栈操作，SP用于确定欲读写堆栈的地址，BP用来存放在现行堆栈段的一个基地址。SI和DI用于变址操作，存放变址地址。这4个寄存器也可用于数据寄存器。2-7.标志寄存器FR：16位FR中已定义的由9位，其中6位是状态位，3位是控制位。A.状态位,1进位标志CF:反映算术运算后，最高位(字节操作为D7位,字操作为D1

5、5位)出现进位或借位的情况，有则为1。CF用于加减法运算，移位和环移指令等也会改变CF值。2奇偶校验标志PF:反映操作结果中1的个数，若为为偶数PF置1，主要在数据通信中用来检查传送有无出错。只考虑低8位。3辅助进位标志AF:反映一个8位量(或16位量的低位字节)的低四位向高位有无进位借位的情况，由则置1，AF用于BCD码算术运算指令。4零标志ZF:反映运算结果是否为零的情况，结果为零，ZF置1。5符号标志SF:反映带符号运算结果符号位的情况，结果为负数，SF置1，SF的取值与运算结果的最高位取值一致。6溢出标志OF:反映带符号数运算结果是否超过机器所能表示的数值范围的情况，对字节运算为-12

6、8到+32767。若超过上述范围称为溢出，OF置1。B控制位：1方向标志DF:在进行字符串操作时，每执行一条串操作指令，对源或目的操作数的地址要进行一次调整(对字节操作为加1或减1，对子操作为加2或减2),由DF决定地址是递增还是递减。若DF为1为递减即从高地址向低地址进行，DF为0为递增。DF可由专用指令设置。2中断允许标志IF(Interrupt Enable Flag):表示系统是否允许外部的可屏蔽中断，若IF=1表示允许响应。IF对不可屏蔽中断请求以及内部中断不起作用,IF可由专用指令设置。3陷阱标志TF(TrapFlag):当TF=1时微处理器没执行完一条指令便自动产生一个内部中断，

7、转去执行一个中断服务程序，可以借助中断服务程序来监视每条指令的执行情况，称为单步工作方式，用于程序的测试。TF又称为跟踪标志。2-8.段寄存器(Segment Register)：A微机内存中三类信息:a代码(指令)指示微处理器执行何种操作。b数据(字符,数值)程序处理的对象。c堆栈信息 被保存的返回地址和中间结果。B 8086系统可直接寻址的1M字节内存空间分为称作段的逻辑区域，每个段的物理长度为64字节，段的起始地址由段寄存器的4个16 位寄存器决定：1代码段寄存器CS(Code Segment)指向当前的代码段，指令由此段中取出。2堆栈段寄存器SS(Stack Segment)指向当前的

8、堆栈段，堆栈称操作的对象是该段中存储单元的内容。3数据段寄存器DS(Data Segment)指向当前的数据段，通常用来存放程序变量（存储操作数）。4附加段寄存器（Extra Segment）指向当前的附加段，通常也用来存放数据以及一些专用指令操作数。2-9.存储器组织：8086微处理器有20条地址线，可以配置1M字节（1048576字节）的内存储器，地址编号为00000H到FFFFFH.存储空间按8位字节进行组织，每个存储单元存储一个字节数据，若存放字数据（16位）则存放在相邻两个存储单元中，对小数端存放，高字节存放在搞地质单元，低字节存放在低地址单元W=B(H)B(L).2-10.8086

9、微处理器为什么分段：8086微处理器内部数据通路和寄存器皆为16位，内部ALU只能进行16位运算，在程序中只能使用16位地址，寻址范围局限在2的16次方即65536字节即64K,为了能寻址1M字节地址，所以引入分段概念。2-11.存储器地址（逻辑地址、物理地址）：允许在程序中编排的地址：逻辑地址。信息在存储器中实际存放的地址：物理地址。内存储器之间所有信息交换都使用20位物理地址，程序中所涉及的地址是16位的逻辑地址。2-12.物理地址的形成：存储单元中的20位物理地址是通过将16位的段基址左移4位在加上16位的段内偏移量（偏移地址）形成的。a取指令时8086会自动选择CS值作为段基址，再加上

10、由IP提供的偏移形成物理地址。b当涉及堆栈操作时8086会自动选择SS值作为段基址，再加上由SP提供的偏移量形成物理地址。c当涉及一存储操作数（除以BP为地址寄存器外）8086会自动选择DS值作为段基址，再加上16位偏移量形成物理地址。16位偏移量可来自指令中提供的直接地址16位的位移量或一个16位地址寄存器（BX,DI,SI）或指令中的位移量加上16位地址寄存器（BX,BP,DI.SI）。d ES用于串操作指令中数据块传送指令。e 当存储器操作数中偏移量采用BP为地址寄存器时8086会自动选择SS值为段基址，再加上BP为基址的16位偏移量形成物理地址。2-13.逻辑地址的形成：a 取指令:

11、隐含的段基址（CS），偏移地址（IP）。b 堆栈指令: 隐含的段基址（SS），偏移地址（SP）。BP用作基址寄存器: 隐含的段基址（SS）,可替换的段基址（CS,DS,ES),偏移地址（EA)。d 通用数据读写: 隐含的段基址（DS）,可替换的段基址（CS,DS,ES）。偏移地址（EA）。e 字符串操作（源地址）:隐含的段基址（DS）,可替换的段基址（CS,ES,SS）,偏移地址（SI）。f 字符串操作（目的地址）:隐含的段基址（ES），偏移地址（DI）。EA为有效地址，反映操作数的段内偏移地址。2-14.引脚定义（引脚号为U型排列,小写字母为低电平）：公用信号 -AD(15)-AD(0)为地

12、址/数据总线,引脚号为2到16和39,信号类型为双向三态。 -A(19)/S(6)-A(16)/S(3)为地址/状态总线35到38输出三态。 -bhe/S(7)为总线高允许/状态34输出三态。 -MN/mx最小/最大方式控制33输入。 -rd读控制引脚号32输出三态。 -test等待测试控制引脚号23输入。 -READY等待状态控制22输入。 -RESET系统复位21输入。 -NMI不可屏蔽中断请求17输入。 -INTR可屏蔽中断请求18输入。 -CLK系统时钟19输入。 -Vcc+5v电源40输入。 -GND接地1和20。 最小方式信号MN/mx=Vcc -HOLD保持请求31输入。 -HL

13、DA保持响应30输出。 -wr写控制29输出三态。 -M/io存储器/IO控制28输出三态。 -DT/r数据发送/接受27输出三态。 -den数据允许26输出三态。 -ALE地址锁存允许25输出。 -inta中断响应24输出。最大方式信号（MN/mx=GND） -rq/gt(1,0)请求/允许总线访问控制30和31双向。 -lock总线优先权锁定控制29输出三态。 -s2,s1,s0总线周期状态26到28输出三态。 -QS1,QS0指令队列状态24到25输出。2-15.引脚功能说明： -1AD15到AD0为地址/数据总线信号,16条信号线是分时复用的双重总线,每个总线周期开始T1时用作地址总线

14、的16位给出内存单元(或I/O端口)的地址其他时间为数据总线,用于数据传输。-2A1/S9到A16/S3为地址/状态总线信号,这4条信号线也是分时复用的双重总线.在每个总线周期开始T1时用作地址总线的高4位(A19到A16),在存储器操作中为高4位地址,在I/O操作中这4位置0.在总线周期的其余时间,这4条信号线指示CPU的状态信息。-3 8086的20条地址线访问存储器时可寻址1MB内存单元;访问外部设备时只用16条地址A15到A0，可寻址64K个I/O端口。2-16. 8086引脚与8088的不同之处：1.8088的地址/数据复用线为8条,即AD7到AD0,而A15到A8为单一的地址线。2

15、.8088中无bhe/S7,该引脚为SS0状态信号线。该引脚信号在最大方式下保持高电平,在最小方式下等效于最大方式下S0的作用,SS0与IO/m、DT/r组合以确定当前的总线周期。3.8088的存储器/IO控制信号为IO/m,即该信号为高电平时IO端口访问;低电平时是存储器访问，与8086的M/io线刚好相反。2-16.逻辑地址与物理地址的关系:逻辑地址是允许在程序中编排的地址，8086的逻辑地址有段基值和段内偏移量两 部分。段基值存放在对应的段寄存器中，段内偏移量由指令给出。物理地址是信息在存储器 中实际存放的地址。在8086系统中，物理地址形成过程为：将段寄存器中存放的段基值 (16位)左

16、移4次再加偏移量，得20位的物理地址.2-17.逻辑地址线性地址与物理地址的关系:80386系统中有3种存储器地址空间逻辑地址、线性地址和物理地址。 80386芯片内的分段部件将逻辑地址空间转换为32位的线性地址空间，80386芯片内的 分页部件将线性地址空间转换为物理地址空间。若不允许分页部件操作，则经分段部件操作 后即为物理地址。2-18.标志位中溢出位与进位位的区别:进位位CF是指两个操作数在进行算术运算后,最高位(8位操作为D7位,16位操作为D15位)是否出现进位或借位的情况,有进位或借位,CF置1,否则置0.溢出位OF是反映带符号数(以二进制补码表示)运算结果是否超过机器所能表示的

17、数值范围酌情况.对8值运算,数值范围为-128+127,对16位运算,数值范围为-32768 +32767.若超过上述范围,称为溢出,OF置1.溢出和进位是两个不同的概念,某些运算结果,有溢出不一定有进位,反之,有进位也不一定有溢出.2-19.段寄存器的作用:8086微处理器中的16位寄存器，用来存放对应的存储段的段基值段起始地址的高16 位。通过段寄存器值和指令中给出的16位段内偏移量可得出存储器操作数的物理地址(20位).2-20.寄存器AXBXCXDXSI和DI的隐含用法:AX在字乘/字除指令中用作累加器,在字I/O操作时作为数据寄存器.BX间接寻址时,作为地址寄存器和基址寄存器,在XL

18、AT指令中用作基址寄存器.CX串操作时的循环次数计数器,循环操作时的循环次数计数器.DX字乘/字除指令中用作辅助寄存器,I/O指令间接寻址时作端口地址寄存器.SI间接寻址时作为地址寄存器和变址寄存器,串操作时的源变址寄存器.DI间接寻址时作为地址寄存器和变址寄存器,串操作时的目的变址寄存器.2-21.80286同8086的主要区别：1.8086只有20条地址线，可直接寻址的内存空间为2的20次方=1MB；而80286有24 条地址线，可直接寻址的内存空间为2的24次方16MB。2.8086只有实地址方式，支持单任务、单用户系统；80286有实地址方式(实方式) 和保护方式(保护虚地址方式)两种

19、，片内集成有存储管理和保护机构，支持任务中的程序 和数据的保密，能可靠地支持多用户和多任务系统。3.在保护方式下，存储器的分段部件把整 个存储空间分成可变长度的各段，段的长度64KB。每个任务的虚拟存储空间最大由16K 个64KB的段组成，即1024MB1GB，该虚地址空间被映射到最大容量为16MB的物理存 储器中。4.在保护方式下，80286采用“描述子”和“选择子”的数据结构来实现内存单元的寻址。2-22.80386同80286的主要区别：1.80286是16位微处理器，有24条地址线，可直接寻址的内存空间为2的24次方 16MB，而80386是32位微处理器，有32条数据线，32条地址线

20、，可直接寻址的内存空间 为2的32次方4GB。2.80286是16位微处理器，它的寄存器结构基本上同8086，也是16位的；而80386 是32位微处理器，其寄存器结构除段寄存器外都是32位寄存器，分别在16位寄存器的助 记符前加上E， 即EAX、EBX、ECX、EDX、ESP、EBP、ESI、EDI、EIP以及EFLAG。另外再增加了两个16位段寄存器FS和GS。此 外，80386还有系统地址寄存器、控制寄存器、测试寄存器和调试寄存器。3.80386有三种存储器地址空间逻辑地址、线性地址和物理地址。80386的分段 部件将逻辑地址转换为32位的线性地址；80386的分页部件将线性地址转换为物

21、理地址。4.80286有两种工作方式实方式和保护方式；80386有三种工作方式实方式、 保护方式和虚拟8086方式。2-23.Pentium主要特点：1.片内集成有三个指令处理部件：RISC体系结构的整数处理部件，采用超标量技 术，设计了两条流水线(U流水线和V流水线)，使Pentium在一个时钟周期内可以并行执行两条整数型指令；CISC结构的同80386兼容的处理部件，采用微码处理指令技术，负 责处理不能在一个时钟周期内完成的复杂指令；浮点处理部件，采用8级流水的超流水线 技术，使每个时钟周期能完成一个(或两个)浮点操作；2.片内集成了两个独立的8KB指令Cache和8KB数据Cache，增

22、加了缓存的带宽， 减少了缓存的冲突；3.采用分支预测技术，提高了流水线执行的效率；4.同80386、80486保持兼容； 5.采用64位外部数据总线，使CPU同内存的数据传输速度可达528MB/s。2-24.Pentium和Pentium Pro的主要区别：(1)一个封装内安装两个芯片，一个是CPU内核，包括两个8KB的L1 Cache，另一个 是256KB的L2 Cache。这一L2 Cache由全速总线同CPU内核相连，提高了程序的运行速度；(2)把CISC结构的指令分解为若干像RISC指令那样的微操作，能在流水线上并行地 执行，这样既保持了同以前的x86微处理器的兼容性，又提高了指令的运

23、行速度；(3)采用乱序执行和推测执行技术，使指令流能最有效地利用内部资源；(4)采用超级流水线和超标量技术。具有3种超标量结构和14级超级流水线结构，大大提高了处理器的并行处理能力。2-25.Pentium MMX的特点：Pentium MMX处理器是具有多媒体扩展功能的奔腾芯片，MMX即多媒体扩展， 是为提高PC机处理多媒体和通信能力而推出的新技术。特点：(1)引入了4种新的数据类型和8个64位寄存器，使一条指令就能并行执行8个8位 数据，4个16位数据或2个32位数据的运算；(2)采用饱和运算，把溢出值作为定值处理。结果大于最大值时当作最大值，结果小于 最小值时当作最小值，无需进行溢出处理

24、；(3)具有积和运算能力，MMX微处理器的PMADDWD指令(紧缩字相乘并加结果)即 “积和运算”，可大大提高向量运算和矩阵运算的速度，在音频和视频图像的压缩和解压缩中经常用到。2-26.Pentium II同Pentium III的特点：Pentium II处理器把多媒体扩展技术(MMX技术)融合入Pentium Pro芯片之中， 使Pentium II微处理器既保持了Pentium Pro原有的强大的处理功能，又增强了PC机在三维 图形、图像和多媒体方面的可视化计算功能相交互功能。Pentium II的主要特点为：(1)采用了一系列多媒体扩展技术，包括：单指令多数据流技术，使一条指令能完成

25、 多重数据的工作，减少了芯片在视频、声音、图像和动画中计算密集的循环；为针对多媒 体操作中经常出现的大量并行、重复运算，增加了57条指令，以更有效地处理声音，图像 和视频数据；(2)动态执行技术，这是为更有效地处理多重数据，提升软件速度而采用的新技术，由三种技巧组成：多分支跳转预测；数据流分析：推测执行。(3)双重独立总线结构。由两条总线组成双重独立总线体系结构， 一条是二级Cache总 线，另一条是处理器至主存储器的系统总线，使Pentium II处理器的数据吞吐能力是单一总 线结构处理器的2倍，而且二级Cache的运行速度也比Pentium处理器高2倍；(4)采用新的封装技术SEC，同主板

26、连接采用Slot1；Pentium III的主要特点： Pentium III处理器的基本结构同Pentium II处理器，采用Pentium Pro的微结构，具有数 据Cache与指令Cache分开的L1 Cache共32KB，以及512KB的L2 Cache，最主要的特点是 增加了70条SSE指令集(SSEStreaming SIMD Extrnsion)，又称“MMX2指令集”(第 二代多媒体扩展指令集)。内部增加了8个新的128位单精度寄存器(432位)，能同时处 理4个单精度浮点变量，可达20亿次/秒的浮点运算速度。2-27.半导体存储器的特点：1、速度快、存储时间可为ns级2、集成

27、化、不仅存储单元所占空间小，而且译码电路和缓冲寄存器以及存储器单元都制作在同一片芯片上，体积特别小3、非破坏性读出，特别是半导体静态存储器，不仅读操作不破坏原来的信息，而且不需要再生，这样既缩短了读写时间，又简化了控制操作。2-28.衡量一个半导体存储器性能的优劣的技术指标：存储器容量、存储器的存储速度、可靠性能、性价比等。2-29.存储器容量算法：某存储器芯片是16位，字长是8位，则它的容量是2的16次方乘以8位。2-30.半导体芯片的发展史：从存储器的分类可以看出计算机系统中的主存（内存）主要包括系统内存、高速缓冲存储器、以及各种缓冲芯片，包括显存，光驱设备中的缓存，甚至bios的闪存也是

28、内存范畴，而这些存储器都是半导体芯片。1.Sdram是1996年推出的dram技术。它在一个cpu时钟周期内就可以完成数据的访问和刷新。可与cpu的外频同时工作，故称同步dram。Sdram采用双存储结构，当cpu访问一个存储时，另一个cpu就会最好准备，两个存储体自动切换。2.ddr sdram的核心建立在sdram的基础上在速度和容量上都有提高。3.ddr2 sdram 在ddr的基础上新增4个数据欲取的特性，这是ddr2的关键技术之一。Ddram内部都采用了4bank结构，内存颗粒单元称为cell这是由内存单元队列构成。这是内存单元颗粒的时钟频率分为三种：dram核心频率；时钟频率；数据

29、传输频率。2-31.内存条的发展史：内存条是一个以小型板卡形式出现的存储器产品。它的特点是：容易安装，便于用进行更换，也便于增加或扩充内存。以前的pc机中使用的内存条是单边线连的存储模块简称simm；为了适应奔腾系列的pc机的需要，一种新的64位的pc机问世，这种内存条采用168条引脚，由于引脚过多不使内存条过长，采用双面连线的方法，这样就形成了双面连线的存储模块，简称dimm。2-32.dimm与simm的区别：dimm比simm更加灵活，最重要的是dimm内存条支持3.3V电压，simm内存条确实只能支持5V电压，而奔腾系列的芯片大多是支持3.3V电压。2-33.三种类型的芯片特征（sra

30、m、dram、eprom）：sram静态芯片（hm616）特征是：高速度；低耗能；与ttl兼容、管脚引出与标准的2k*8b的芯片兼容、完全静态不需要刷新；dram动态芯片（inter2164）特性是：存储时间是150ns/200ns、低耗能、每2ms要刷新一次，每次刷新512个单元，2ms内需要有128个刷新周期；eprom芯片（inter2732）。2-34.奇存储器、偶存储器、奇地址、偶地址、对准字、未对准字的相关概念： 8096有20位地址线就可以对应1024个地址单元，此外8086还有16位地址线，就是说一次最多可以读2字节。为了让8086达到一次既可以读一个字节，又可以读两个字节的要

31、求，就将他的地址空间一分为二，各占512个地址空间。规定用来连接8086高8为地址的存储器就是奇存储器，用来连接低8位的就是偶存储器，与之对应的高位地址就是奇地址，低位地址就是偶地址。而计算机在读或存数时是第一个时钟周期访问低位，第二个时钟周期访问高位。当我们要访问一个字的低8位在奇存储器中就是未对准字，是不规范的；若是要访问一个字的低8位在偶存储器中时就是对准字，是规范的。2-35.外设接口的电路的功能：转换信息格式、提供联络信号、协调定时差异、进行译码选址、实现电平转换、具备时序控制。2-36.一般接口电路中应具有的电路单元：输入输出、锁存器和缓冲器，用以解决外设和cpu之间速度不匹配的矛

32、盾，以及隔离和缓冲的作用。控制命令和状态寄存器。地址译码器。读写控制逻辑和中断控制逻辑。2-37. I/O端口的编址方式：独立编址和统一编址。2-38.独立编址的优缺点：优点：地址较短，译码电路较简单，程序比较清晰，结构较为独立，可以分别设计。缺点：指令不丰富，灵活性较差。2-39.统一编址的优缺点：优点：任何对存储器端口进行的操作都可以用I/O端口的数据进行操作。缺点：内存空间减少，指令代码较长，执行时间也增加。2-40.I/O接口电路的分类：按功能选择灵活性分为不可编程和可编程芯片两种。按照接口通用性分为通用芯片和专用芯片两种。2-41.数据传送方式：直接传送、查询传送、中断传送、dma传送、I/O处理机。2-42.cpu响应终端的条件：设置中断请求触发器、设置终端屏蔽触发器、设置中断允许触发器、cpu再现执行的指令结束之后响应中断。2-43.直接存储dma传送方式：是一种不需要spu干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。在dma传送方式中，对这一数据传送过程进行控制的硬件称为dma控制器（dmac）。2-44.dma操作的基本方法：周期挪用、周期扩展、cp