微机原理及接口技术期末复习资料重点归纳.doc
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微机重点总结
第一章
计算机中数的表示方法：
真值、原码、反码（-127—+127）、补码（-128—+127）、BCD码，1000的原码为-0，补码为-8，反码为-7。
ASCII码：
7位二进制编码，空格20，回车0D，换行0A，0-9（30-39），A-Z（41-5A），a-z（61-7A）。
模型机结构介绍
1、程序计数器PC：
4位计数器，每次运行前先复位至0000，取出一条指令后PC自动加1，指向下一条指令；
2、存储地址寄存器MAR：
接收来自PC的二进制数，作为地址码送入存储器；
3、可编程只读存储器PROM
4、指令寄存器IR：
从PROM接收指令字，同时将指令字分别送到控制器CON和总线上，模型机指令字长为8位，高4位为操作码，低4位为地址码（操作数地址）；
5、控制器CON：
（1）每次运行前CON先发出CLR=1，使有关部件清零，此时PC=0000，IR=00000000；
（2）CON有一个同步时钟输出，发出脉冲信号CLK到各部件，使它们同步运行；（3）控制矩阵CM根据IR送来的指令发出12位控制字，CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBIO；
6、累加器A：
能从总线接收数据，也能向总线送数据，其数据输出端能将数据送至ALU进行算数运算（双态，不受E门控制）；
7、算数逻辑部件ALU：
当SU=0时，A+B，当SU=1时，A-B；
8、寄存器B：
将要与A相加或相减的数据暂存于此寄存器，它到ALU的输出也是双态的；
9、输出寄存器O：
装入累加器A的结果；
10、二进制显示器D。
中央处理器CPU：
PC、IR、CON、ALU、A、B；存储器：
MAR、PROM；输入/输出系统：
O、D。
执行指令过程：
指令周期（机器周期）包括取指周期和执行周期，两者均为3个机器节拍（模型机），其中，取指周期的3个机器节拍分别为送地址节拍、读存储节拍和增量节拍。
控制器：
环形计数器（RC）、指令译码器（ID）、控制矩阵（CM）、其他控制电路。
微型计算机硬件基本结构：
算术逻辑单元ALU、控制器、存储器、输入/输出设备。
微型机工作原理：
存储程序，按地址顺序执行。
第二章
微处理器基本结构和功能：
1、内部寄存器阵列（通用寄存器和专用寄存器）；
2、算数逻辑运算单元；
3、控制器（指令寄存器、指令译码器和各种定时与控制信号产生电路）；
4、现代微处理器中还集成了浮点运算部件及高速缓冲寄存器cache。
8086/8088微处理器结构：
8086/8088
CPU
总线接口单元BIU（完成取指令和存取数据）
执行单元EU（负责分析指令和执行指令）
段寄存器（CS、SS、DS、ES）
指令指针寄存器IP
地址加法器
指令队列
内部控制逻辑
输入/输出控制电路
算术逻辑单元ALU
寄存器组
标志寄存器FR
暂存器
执行部件EU的组成：
1、ALU（算术逻辑单元）；
2、寄存器组：
（1）通用寄存器：
4个16位通用寄存器（AX、BX、CX、DX）或8个8位寄存器（AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH），其中AX为累加器，BX为基址寄存器，CX为计数寄存器，DX为数据寄存器；
（2）专用寄存器：
两个16位指针寄存器SP和BP，两个16位变址寄存器SI和DI，其中，SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置，BP是基址指针寄存器，通常用于存放基地址，SI是原变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令变址寻址方式；
AX
BX
CX
DX
AH
AL
BH
通用寄存器
BL
CH
CL
DH
DL
SP
专用寄存器
BP
SI
DI
（3）标志寄存器FR：
为16位寄存器，其中7位未使用，使用的9个标志位可分为两类：
状态标志（CF、PF、AF、ZF、SF、OF），控制标志（TF、IF、DF），
15-12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
OF
DF
IF
TF
SF
ZF
AF
PF
CF
①CF—进位标志位：
做加法最高位有进位或减法最高位有借位时为1，反之为0；
②PF—奇偶标志位：
运行结果低8位中1的个数为偶数时为1，反之为0；
③AF—半进位标志位：
低四位有向高四位的进位或借位时为1，反之为0；
④ZF—零标志位：
运算结果为0时置1；
⑤SF—符号标志位：
与运算结果最高位相同；
⑥OF—溢出标志位：
字节运算结果范围超过-128~+127或者字运算结果范围超出-32768~+32767时置1，溢出判断：
同符号数相加，结果的符号位与之不同（符号位发生变化）；
⑦TF—陷阱标志位：
置1时8086/8088进入单步工作方式，通常用于程序调试；
⑧IF—中断允许标志位：
置1时处理器响应可屏蔽中断；
⑨DF—方向标志位：
置1时串操作指令的地址修改为自动减量方向。
总线接口部件BIU的组成：
1、段寄存器：
4个16位段寄存器DS（数据段寄存器）、CS（代码段寄存器）、ES（附加段寄存器）、SS（堆栈段寄存器）；
2、16位指令寄存器IP：
CPU每取一个指令字节，IP自动加1，IP总是指向下一条要取出的指令代码的首地址；
3、20位地址加法器；
4、6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器。
BIU与EU的动作协调原则：
BIU和EU是并行工作的，按流水线技术原则管理
1、当8086指令队列中有两个空字节（8088中一个）时，BIU自动把指令取到队列中；
2、EU从指令队列取指，执行，执行过程中如要访问存储器或I/O，而此时BIU正在取指，完成取指后响应EU的总线请求；
3、指令队列已满，EU又没有总线访问，BIU进入空闲状态；
4、执行转移、调用和返回指令时，指令队列中的原有内容自动消除，BIU往指令队列中装入另一程序段中的指令。
存储器组织：
1、物理地址：
物理地址=段地址×16+偏移量
任何一个存储单元的20位实际地址称为物理地址，又称绝对地址，同一物理地址可以有不同的段地址和偏移量。
2、逻辑地址：
段地址：
偏移地址
程序中出现的地址，由段地址和段内偏移量组成，段地址和段偏移量都是16位二进制数。
3、一般程序存放在代码段中，段地址来源于代码段寄存器CS，偏移地址来源于指令指针寄存器IP；当涉及一个堆栈操作时，段地址在堆栈段寄存器SS中，偏移地址来源于栈指针寄存器SP；当涉及一个操作数时，则数据段寄存器DS或附加段寄存器ES作为段寄存器，而偏移地址由16位的偏移量得到，16位的偏移量取决于指令的寻址方式。
4、采用段寄存器的优点：
（1）、解决了16位寄存器如何访问大于64KB内存空间的问题；
（2）、可以实现程序的重定位。
总线：
总线是传送信息的公共导线，一般由地址总线、数据总线和控制总线组成；
1、地址总线（AB），一般是单向总线，传送CPU发出的地址信息；
2、数据总线（DB），是双向总线，可以从CPU传送数据信息到外设和主存，也可以从主存和外设向CPU传送数据；
3、控制总线（CB），其中每根线上的方向是一定的，它们分别传送控制信息、时序信息和状态信息。
8086/8088微处理器的工作模式：
1、最小工作模式MN/MX=VCC：
（单CPU系统）系统中只有一个8086/8088微处理器，所有的总线控制信号都直接由8088/8086产生。
2、最大工作模式MN/MX=GND（多CPU系统）：
8086/8088要通过总线控制器8288来形成各种总线周期，控制信号由8288供给。
指令周期、总线周期、时钟周期：
1、指令周期：
执行一条指令所需要的时间，执行每一条指令的时间不同；
2、总线周期：
访问一次总线的时间，CPU从存储器或I/O端口存取一次所需要的时间，一个基本的总线周期由4个T状态T1、T2、T3、T4组成，基本总线周期包括存储器的读或写，输入/输出的读或写，中断响应，若存储器或外设速度较慢，不能及时送上数据（T3状态数据没准备好），则通过READY线通知CPU，CPU在T3前沿检测READY，若READY=0，则在T3结束后自动插入1个或几个TW，并在每个TW的前沿处检测READY，等到RAEDY变高后，自动脱离TW进入T4；
3、时钟周期：
T状态，是微机系统工作的最小时间单位，取决于系统的主频率，系统完成任何操作所需要的时间均是时钟周期的整数倍。
8086/8088引脚信号和功能：
8086/8088都有16位数据线，20位地址线，直接寻址能力为1MB，引脚数为40，其中32个引脚在两种工作模式下的名称和功能是相同的，还有8个引脚在不同的工作模式下，具有不同的名称和功能。
双功能引脚的功能转换，一是通过分时复用，即同一引脚在总线的不同时钟周期内其功能不同；二是根据工作模式定义引脚的功能。
两种模式下，名称和功能相同的32个引脚：
1、VCC、GND：
单一+5V电源，两个地；
2、AD15~AD0：
地址/数据复用总线，双向，三态（8088中A15~A8不复用，输出，三态）；
3、A19/S6~A16/S3：
地址/状态线复用，输出，三态；
4、NMI：
非屏蔽中断，输入，高电平有效，
INTR：
可屏蔽中断，输入，高电平有效；
5、RD：
读信号，输出，三态，低电平有效；
6、CLK：
时钟信号，输入；
7、RESET：
复位信号，输入（至少保持4个时钟周期的高电平），复位信号输入后，CPU立即停止操作，清FR、DS、ES、SS、IP及指令队列，同时置CS为0FFFFH，当RESET变为低电平时，CPU从FFFF0单元开始启动；
8、READY：
“准备好”信号，输入；
9、TEST：
测试信号，输入，低电平有效；
10、MN/MX：
最小/最大模式控制引脚，输入，MN/MX=VCC时为最小工作方式（单CPU），MN/MX=GND时为最大工作方式（多CPU）；
11、BHE/S7：
高8位数据线允许/状态信息复用引脚，输出。
最小工作模式的24~31引脚（括号中是最大工作模式下的引脚功能）：
1、INTA（QS1）：
中断响应，输出，三态，低电平有效，该信号为两个连续负脉冲；
2、ALE（QS0）：
地址锁存允许信号，输出，三态，高电平有效；
3、DEN（S0）：
数据允许信号，输出，三态，低电平有效；
4、DT/R（S1）：
数据发送/接收控制，输出，三态；
5、M/IO（S2）：
存储器/IO控制，输出，三态（8088中为M/IO）；
6、WR（LOCK）：
写信号，输出，三态，低电平有效；
7、HOLD（RQ/GT0）：
请求占用总线信号，输入，高电平有效（总线保持请求信号）；
8、HLDA（RQ/GT1）：
同意让出总线信号，输出，高电平有效（总线保持响应信号）。
最大工作模式的24~31引脚：
1、QS1和QS2，指令队列状态信号，输出
2、S2、S1、S0：
总线周期状态信号，输出，三态；
3、LOCK：
总线封锁信号，输出，三态，低电平有效；
4、RQ/GT1、RQ/GT0：
双向总线请求/允许信号，双向。
总线空操作：
CPU与存储器或I/O端口之间没有数据传送，总线空操作并不意味着CPU不工作，只是总线接口部件BIU不工作，总线执行部件EU仍在工作，实质上，总线空操作期间是BIU对EU的一种等待。
地址线为什么需要锁存：
由于8086系统的地址的低16位与数据引脚公用，地址信号与数据信号是分时复用这些引脚的。
这样先送出的地址信号可能被后送出的数据信号所代替，因此要有一个地址锁存器来保存先送出来的地址信息。
锁存器主要用来锁存地址的低16位。
第三章
机器指令：
1、操作码—表示该指令所要完成的操作（二进制代码）；
2、地址码—操作数或操作数的地址。
8086/8088汇编语言指令：
[标号]指令助记符[操作数表][；注释]
指令的寻址方式：
1、顺序寻址方式；2、跳转寻址方式。
8086/8088操作数的寻址方式：
1、立即数寻址：
MOVAL,80HMOVAX,1090H
操作数就包含在指令当中，紧跟在操作码之后；立即数为常量，常量可以是二进制数、十进制数、十六进制数（以A~F开头则要加0）、字符串（用单或双引号括起的字符，表示对应的ASCII码值，如’A’=41H），还可以是标识符表示的符号常量、数值表达式等；立即数可以是8位、16位；立即数只能是整数，不能是小数、变量或其它类型数据；立即数只能作原操作数。
2、寄存器寻址：
INCCXROLAH,1
MOVAX,BXMOVAX,1090H
寄存器寻址方式的操作数存放在CPU内部的寄存器中，它可以是8位寄存器AH/AL/BH/BL/CH/CL/DH/DL，也可以是16位寄存器AX/BX/CX/DX/SI/DI/BP/SP，另外，操作数还可以存放在4个段寄存器CS/DS/SS/ES中；因为操作数存放在CPU内部，取操作数时不需要访问存储器，因而执行速度较快；在一条指令中，可以对源操作数采用寄存器寻址，也可以对目标操作数采用寄存器寻址，还可以两者都采用寄存器寻址方式；在双操作数指令中，操作数之一必须是寄存器寻址，汇编语言在表达寄存器寻址时使用寄存器名。
其实质就是指它存放的内容（操作数）。
3、存储器寻址：
操作数存放在主存储器中，指令中给出的是有关操作数所在存储器单元的地址信息。
（1）直接寻址：
MOVAX,DS:
[2000H];等价于MOVAX,[2000H]
MOVES,ES:
[3000H];物理地址=（ES）×16+3000H
操作数地址的16位偏移量（有效地址）直接包含在指令中，它与操作码一起存放在代码段区域，操作数一般存放在数据段区域，系统默认DS为数据段寄存器；8086/8088中允许段超越，还允许操作数放在代码段、堆栈段或附加段中，此时要在指令中，指明段超越，格式为
段寄存器：
[偏移地址]
与立即数寻址不同的是，直接寻址的地址要放在方括号内。
（2）寄存器间接寻址：
操作数在存储器中，但是操作数的有效地址包含在SI、DI、BP、BX四个寄存器中，如没有特殊说明，用寄存器SI、DI和BX间接寻址时，对应的段寄存器是DS，如：
MOVAX,[SI]
假设（SI）=2000H，原操作数物理地址=（DS）×16+（SI）=32000H；
如果用寄存器BP间接寻址时，对应的段寄存器是SS，如：
MOVAX,[BP]
原操作数物理地址=（SS）×16+（BP）；
寄存器间接寻址指令中也可以使用段超越，如：
MOVAX,DS:
[BP]
原操作数物理地址=（DS）×16+（BP）；
（3）寄存器相对寻址：
操作数在存储器中，由指定的寄存器内容，加上指令中给出的8位或16位偏移量作为操作数的有效地址，即带位移量的寄存器间接寻址；可以作为寄存器相对寻址的四个寄存器是SI、DI、BX、BP（同寄存器间接寻址），若用SI、DI和BX作寄存器相对寻址，则操作数默认在数据段，如：
MOVAX,[SI+4000H]
原操作数物理地址=（DS）×16+（SI）+4000H；
指令中可以使用段超越，若用BP作为寄存器相对寻址，则SS为默认的段寄存器地，如：
MOVAX,COUNT[BP]
原操作数物理地址=（SS）×16+（BP）+COUNT。
（4）基址加变址寻址：
把BX和BP看作基址寄存器，把SI、DI看作变址寄存器，把一个基址寄存器（BX或BP）的内容加上一个变址寄存器（SI或DI）的内容，作为操作数的有效地址，即为基址加变址寻址方式，如：
MOVAX,[BX+SI]
原操作数物理地址=（DS）×16+（BX）+SI；
当基址寄存器为BP时，默认的段地址寄存器为SS，如：
MOVAX,[BP][SI]
（5）相对基址变址寻址：
基址加变址寻址加上一个相对位移量，如：
MOVAX,MASK[BX][SI]
MOVBH,4[DI][BP]
MOVBH,[BP+DI+4]
常用语法规则：
立即数不能作目的操作数；
代码段寄存器CS不能作目的操作数；
两个操作数不能同时是存储器寻址；
堆栈操作都是十六位的操作；
两个操作数的类型必须匹配；
8086/8088寄存器间接寻址地址是BX、BP、SI、DI之一；
数据传送类指令：
1、通用数据传送指令：
MOVOPRD1,OPRD2
功能：
把一个字节或一个字从源操作数PORD2送至目的操作数OPRD1，源操作数不改变；
注意事项：
（1）原和目的操作数的类型要一致，即同时为字节或同时为字；
（2）不允许对IP进行操作，CS不能作为目的操作数；
（3）两个操作数中，除立即寻址外必须有一个为寄存器寻址，即两个存储器操作数之间不允许直接进行信息传送；
（4）两个段寄存器之间不能直接传递信息，也不允许用立即数寻址方式为段寄存器负初值；
（4）目的操作数不能用立即寻址方式；
MOV可以实现的传送：
立即数寄存器
立即数存储单元
寄存器寄存器
寄存器存储器
寄存器段寄存器
存储器段寄存器
2、交换传送指令：
XCHGOPRD1,OPRD2
功能：
操作数OPRD1的内容与操作数OPRD2的内容交换；
OPRD1和OPRD2可以是通用寄存器和存储单元（两个操作数不能同时为存储单元），可以采用除立即数寻址外的各种寻址方式，但段寄存器和立即数不能作为交换指令的一个操作数。
3、堆栈操作指令（后进先出）
（1）入栈指令：
PUSHOPRD
功能：
SP-2→SP，将原操作数OPRD的16位数据压入堆栈；
步骤：
SP-2→SP；操作数低8位送至SP所指向的堆栈单元；操作数高8位送至SP+1所指向的堆栈单元；
注意事项：
OPRD可以是CPU内部的16位通用寄存器、段寄存器（CS除外）和内存操作数（所有寻址方式），入栈操作对象必须是16位数。
（2）出栈指令：
POPOPRD
功能：
从堆栈中弹出16位数据到目的操作数OPRD，SP+2→SP；
步骤：
SP所指向的堆栈单元的内容送至操作数低8位；SP+1所指向的堆栈单元的内容送至目的操作数高8位；SP+2→SP。
4、有效地址传送指令：
LEAREG,OPRD
功能：
把操作数的有效地址传送到操作数REG寄存器（REG为16位通用寄存器）；
LEA与MOV的区别是为：
LEA传送原操作数的有效地址，MOV传送原操作数的内容。
5、换码指令：
XLAT
功能：
完成一个字节的查表转换；
表的内容预先已经存在，表的首地址存放于BX寄存器，AL存放相对于表首地址的位移量，该指令执行后（BX+AL）单元的内容送至AL。
6、标志寄存器传送指令
（1）读取标致指令：
LAHF
功能：
将标志寄存器中的低8位（包括SF、ZF、AF、PF、CF）传送至AH寄存器的指定位，空位没有定义。
（2）设置标志指令：
SAHF
功能：
将寄存器AH的内容送至标志寄存器FR的低8位，根据AH的内容，影响标志位SF、ZF、AF、PF和CF，对OF、DF、IF无影响。
（3）标志寄存器入栈指令：
PUSHF
功能：
堆栈指针SP-2→SP，将标志寄存器压入堆栈顶部（SP指向的单元），不影响标志位。
（4）标志寄存器出栈指令：
POPF
功能：
将堆栈顶部（SP指向单元）的一个字，传送到标志寄存器，堆栈SP+2→SP。
7、输入/输出数据传送指令：
（1）输入指令：
IN累加器，端口地址
功能：
从一个端口读取一个字节或一个字，传送到AL或AX；
注意事项：
端口地址可以直接给出或由DX寄存器间接给出；外部设备最多可有65536个I/O端口（0000～FFFFH），只有前256个端口可在指令中直接给出（00～FFH），若端口地址超过255时，则必须用DX保存端口地址。
（2）输出指令：
OUT端口地址，累加器
功能：
将AL中的一个字节或AX中的一个字输出到指定端口；
传送类指令不影响标志位；与I/O端口打交道的寄存器有累加器AX，寄存器DX，AX存放与外部设备交换的数据，DX存放端口地址。
算数运算类指令：
1、加法指令
（1）加法指令：
ADDOPRD1,OPRD2
功能：
OPRD1←OPRD1+OPRD2，完成两个操作数相加，结果送至目的操作数OPRD1，原操作数不变；
指令的运行结果对标志位CF、OF、PF、SF和AF产生影响。
（2）带进位加法指令：
ADCOPRD1,OPRD2
功能：
OPRD1←OPRD1+OPRD2+CF，ADC指令主要用于多字节运算中。
（3）增量指令：
INCOPRD
功能：
操作数OPRD的内容加1，结果送回OPRD；
此指令主要用于在循环程序中修改地址指针和循环次数等，该指令执行的结果影响标志位AF、OF、PF、SF和ZF，不影响进位标志CF。
2、减法指令
（1）减法指令：
SUBOPRD1,OPRD2
功能：
OPRD1←OPRD1-OPRD2，目的操作数减去原操作数，结果送到目的操作数，原操作数不变，本指令对标志位AF、CF、OF、PF、SF和ZF都有影响。
（2）带借位的减法指令：
SBBOPRD1,OPRD2
功能：
OPRD1←OPRD1-OPRD2-CF，目的操作数减去原操作数，同时还要减去借位（进位）标志CF的现行值，结果送到目的操作数，原操作数不变，本指令对标志位AF、CF、OF、PF、SF和ZF都有影响。
（3）减量指令：
DECOPRD
功能：
操作数OPRD的内容减1，并把结果送回OPRD，执行结果不影响CF，但影响其它五个状态标志。
（4）取补指令：
NEGOPRD
功能：
对操作数取补码，将结果送回操作数OPRD中，实际上是用0减去操作数，执行结果影响标志位AF、CF、OF、PF、SF和ZF，一般总是使标志位CF=1，除非在操作数为0时，才使CF=0。
（5）比较指令：
CMPOPRD1,OPRD2
功能：
操作数OPRD1减去OPRD2，运算结果不送到OPRD1，不影响两个操作数，但影响状态标志。
3、乘法和除法指令
（1）无符号数乘法指令MUL和带符号数乘法指令IMUL：
MULOPRDIMULOPRD
功能：
如果OPRD是字节操作数，则AL的内容与OPRD相乘的16位结果送到AX中；如果OPRD是字操作数，则AX的内容与OPRD相乘32位的结果送到DX和AX中，DX中是高16位，AX中是低16位。
注意事项：
如果乘积结果的高半部分（字节相乘时为AH，字相乘时为DX）不等于零，则标志CF=1，OF=1；否则CF=0，OF=0，对其它标志（该指令无定义），所以，如果CF=0，OF=0，表示AH或DX中的结果数无效。
（2）无符号数除法指令DIV和带符号数除法指令IDIV：
DIVOPRDIDIVOPED
功能：
如果OPRD是字节操作数，则AX的内容除以OPRD8位的商送到AL中，8位余数送到AH中；如果OPRD是字操作数，则DX中（高16位）和AX中（低16位）的内容除以OPRD，16位的商送到AX中，16位的余数送到DX中。
注意事项：
除法指令对标志位的影响无定义；如果除数为0，或者
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