微机原理知识点总结.doc

微处理器:简称P或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。微型计算机: 简称C或MC，是指以微处理器为核心， 配上存储器、 输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。微型计算机系统（主机+外设+软件配置）(Microcomputer system) 简称CS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件) 以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。 2.微机系统结构（三种总线结构）：数据总线，地址总线，控制总线3.8086cup内部结构由两部分组成：总线接口单元BIU; 执行单元EU.(1).总线接口单元BIU组成： 4个16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）；1个16位的指令指针寄存器IP；1个20位的地址加法器；1个指令队列（长度为6个字节）; I/O控制电路（总线控制逻辑）；内部暂存器。 BIU的功能：根据EU的请求负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。 BIU从内存取指令送到指令队列 当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。（2）执行单元EU 组成：ALU（算术逻辑单元）；通用寄存器组 AX,BX,CX,DX（4个数据寄存器）,BP(基址指针寄存器),SP(堆栈指针寄存器), SI(源变址寄存器), DI(目的变址寄存器),数据暂存寄存标志寄存器FR EU控制电路作用：负责执行指令，执行的指令从BIU的指令队列中取得；运算结果和所需数据，则由EU向BIU发出请求，经总线访问内存或I/O端口进行存取。4物理地址与逻辑地址有什么区别？答：逻辑地址是指未定位之前在程序中存在的地址，由段地址和偏移地址组成。物理地址是实际访问存储器时的地址（通过20位地址总线传递）。5在什么情况下8086的执行单元（EU）才需要等待总线接口单元（BIU）提取指令？答：EU在执行完转移、调用（包括子程序调用和中断调用）和返回指令时，因指令的执行顺序发生跳转，原来预取到指令队列中的指令将不再执行，需清空指令队列缓冲器。在此情况下，EU才需要等待BIU从新的地址重新开始提取指令。6存储器为什么要分段（段加偏移）？答：1.8086有1M的存储空间，有20根地址线，而CPU的指令指针和堆栈指针都是16位的，只能直接寻址64KB的地址空间，为了能寻址1MB的空间，需要把存储器分为若干段。2存储器的分段的机制允许重定位，由于段寄存器里的段地址可以由程序来重新设定，因而使得程序和数据不需要进行任何修改，就能使他们重定位。7 1）段地址：段寄存器的内容，出现在汇编后的机器指令中。2）段基址：段地址左移4位后形成的20位段起始地址。88086CPU系统中为什么要用地址锁存器?8086CPU由于引脚数量少，其地址总线采用了分时复用的双重总线，仅在总线周期的T l 时钟周期输出地址信号， 而在整个总线周期中地址信号需保持不变，这就需用地址锁存器将T1周期发出的地址信号锁存起来以在整个总线周期中都能使用，为此8086CPU在T 1 周期提供地址锁存允许信号ALE(正脉冲),用ALE的下降沿将地址信息锁存在地址锁存器中(3分) 共需3片73LS373芯片用作地址锁存器，锁存信息A 19 A 0 和 BHE9.8086的最大工作模式和最小工作模式的区别？答：最小工作方式即单处理器系统方式；在此方式下，全部控制信号由CPU本身提供，它适合于较小规模的应用。CPU工作于最大工作方式时，系统的控制信号由8288总线控制其提供，通常，在最大方式系统中一般包含两个或多个处理器。118086指令系统的特点答：8086与8088的指令系统由8位的80808085指令系统扩展而来的，同时又能在其后续的80x86系列的CPU上正确运行。其主要特点是： (1) 采用可变长指令，指令格式比较复杂。 (2) 寻址方式灵活多样，处理数据的能力比较强。 (3) 有重复指令和乘、除运算指令。扩充了条件转移、移位/循环指令。 (4) 为加强软件中断功能和支持多处理器系统的工作，增设了有关的指令。12总线周期：总线周期通常是指微处理器完成一次访存或I/O端口操作所需的时间。（类似于机器周期）在80868088中,一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成, 分别称为4个状态，即T、T、T与T这4个状态。 T状态：CPU往多路复用总线上发送地址信息，以选中所要寻址的存储单元或外设端口的地址。 T状态：CPU从总线上撤消地址,并使总线的低16位浮置成高阻状态，为传送数据做准备。 T状态，多路总线的高4位继续提供状态信息,而其低16位（对8088 CPU则为低8位）上将出现由CPU写出的数据或者CPU从存储器或端口读入的数据。 说明： 若访问设备未准备好，则CPU会在T3之后自动插入1个或多个附加的时钟周期Tw，这个Tw就叫等待状态（CPU在每个总线周期的T3状态开始对READY信号采样。）T状态：CPU采样数据总线，完成本次读/写操作， 总线周期结束。（要对INTR信号进行采样） 说明：只有BIU与内存或I/O端口交换数据，以及填充指令队列时，BIU才执行总线周期。除此之外，既不需要填充指令队列，EU也没有向BIU发出总线周期请求时，系统总线就处于空闲状态，进入空闲周期，空闲周期由一个或几个Ti状态组成。13RESET:复位后，标志寄存器与指令队列缓冲器的原有信息被清除，IP与DS、SS和ES也被清零，而CS被置为FFFFH。当RESET信号变为低电平时，CPU就从FFFF0H开始执行程序。在程序执行时，RESET线保持低电平。14指令数据在存储器中的存放若存放的信息为1个字时，则将字的低位字节放在低地址中，高位字节放在高地址中。（注：对存放的字，若低位字节从奇数地址开始存放，为非规则字；反之，为规则字。读一个规则字需要访问一次存储器，读一个非规则字需要访问两次存储器）当存放的是双字形式(这种数一般作为指针)，其低位字是被寻址地址的偏移量；高位字则是被寻址地址所在的段地址。16. 8086/8088的指令按功能可分为6大类：数据传送、算术运算、逻辑运算、串操作、程序控制和CPU控制数据传送指令: 通用数据传送指令 MOV、PUSH、POP、XCHG、XLAT目标地址传送指令: LEA、LDS、LES 标志位传送指令:LAHF、SAHF、PUSHF、POPF I/O数据传送指令 :IN、OUT传送指令： MOV DST, SRC执行操作： (DST) (SRC)17汇编语言是直接面向微处理器编程的程序设计语言，具有执行速度快和易于实现对硬件的控制等独特的优点，所以至今仍然是使用得较多的编程语言。特别是在对于程序的空间和时间要求很高的场合，以及需要直接控制设备的应用场合，汇编语言更是必不可少。18汇编语句的4个字段是： 1）名字或标号； 2）操作码（指令助记符）或微操作命令； 3）操作数表 4）注释19.8086汇编语句的种类：（3种）：指令语句，伪指令语句，宏指令语句1）中断：随机事件、暂停现行程序、处理（执行）中断程序、返回原程序继续执行。2）中断的优点：节省CPU时间，实现实时处理。4）中断过程的基本概念（1）中断源：抽象随机事件；实际设备发出的中断申请中断的信号（2）中断类型号中断源的（名字）编号，0255。（3）中断服务子程序处理事件的程序（每个中断源对应自己的）（4）中断向量中断服务子程序（入口）起始地址，逻辑地址=段地址：偏移地址（5）中断向量表集中存放中断向量的表。82551.功能:1）8255A是可编程的通过执行程序写命令字实现规定的功能。2）8255A芯片是构造13个8位并行传输通道的电路。3）8255A芯片只有1个命令字（单元），并有3个端口缓冲单元，其地址由A1、A0确定。8255A的外部引脚定义8255A和总线连接的引脚： 1.D7D0：8255A数据线，与系统数据总线相连。 2.CS：片选信号，低电平有效。只有CS有效，读信号RD和写信号WR才对8255A有效。 3.RESET：复位信号，低电平有效，当其有效时，所有内部寄存器都被清除，同时3个数据端口被自动设为输入端口。 4. RD：读出信号，低电平有效，当RD有效时，CPU可以从8255A中读取输入 5. WR：写入信号，低电平有效，当WR有效时，CPU可以往8255A中写入控制字或数据。 6. A1 A0：端口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，四种组合选中其中端口之一。8255A和外设连接的信号：1. PA7 PA0，PB7 PB0，PC7 PC0。说明：有A、B、C三组8位的数据信号。4. 8255A的寻址方式由于在8086系统中存在奇偶地址的问题，一般将8255A的数据线系统的低8位数据总线相连，8255的A1A0与系统地址总线的A2A1连接，而用系统地址总线的A00作为该8255A的片选条件之一。5. 8255A的工作方式（1）方式0:基本的输入输出工作方式 方式0有以下特点：任何一个端口都可用作输入或输出。由A口、B口、C口高4位与C口低4位4组组合成不同的输入/输出组态。方式0只能用无条件传送或按查询方式传送。（2）方式1:带选通的输入/输出A口、B口可以分别作为数据口工作在方式1。需要使用C口中特定的引脚作为选通和应答使用。C口中其余的引脚仍可工作在方式0，定义为输入或输出使用。 A口、B口均为输入；A口、B口均为输出；A、B口输入输出组合。适合用于中断式传送和程序查询方式I/O传送。单向查询中断。方式2:选通双向传输，该方式仅适合于A口。在这种方式下，CPU与外设交换数据时，可在单一的8位端口数据线PA0PA7上进行，既可以通过A口把数据传送到外设，又可以从A口接收外设送过来的数据，且输入和输出均能所存，但输入输出不能同时进行。 双向查询中断。1.8255A支持哪几种传送方式？答：支持无条件的程序传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式3种传送方式。2.支持多少条单元、地址、地址线？答：4条单元，2条地址，2条地址线。3.4个单元地址值如何确定？答：通过2条地址A0、A1确定。4.假设A、B、C都工作在方式0，8255接一个外设，能否实现查询传递，原因是什么，怎么实现？答：方式0:基本的输入输出工作方式 方式0有以下特点：任何一个端口都可用作输入或输出。由A口、B口、C口高4位与C口低4位4组组合成不同的输入/输出组态。方式0只能用无条件传送或按查询方式传送。所以，能实现，将A口与B口作为数据端口，将C口的4位规定为控制信号输出口，另外4位规定为状态输入口，用C口配合A口与B口工作。试从微型计算机的结构说明数据总线、控制总线和地址总线的作用系统总线上传送的信息包括数据信息、地址信息、控制信息，因此，系统总线包含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（DataBus）、地址总线AB（AddressBus）和控制总线CB（ControlBus）数据总线DB用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数据传送到存储器或IO接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。地址总线AB是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或IO端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，比如8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为21664KB，16位微型机的地址总线为20位，其可寻址空间为2201MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2n字节。控制总线CB用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和IO接口电路的，如读写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、限备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。什么是中断？简述一个中断的全过程。解：所谓中断，是指在CPU执行程序的过程中，由于某些紧急事件发生，向CPU 提出申请，CPU停止当前正在执行的程序，转去执行处理紧急事件的程序，待处理完紧急事件后，再返回接着执行刚才被停止执行的原程序。中断的全过程主要分为5个步骤，即： (1)中断请求。外设在需要时向 CPU 的 INTR 端发出一个高电平有效的中断请求信号。 (2)中断判优。若 IFl，则识别中断源并找出优先级最高的中断先源予以响应，在其处理完后，再响应级别较低的中断源的请求。 (3)中断响应。中断优先级确定后，发出中断的中断源中优先级别最高的中断请求就被送到 CPU 的中断。 (4)中断处理。(5)中断返回。中断返回需执行中断返回指令 IRET，其操作正好是 CPU 硬件在中断响应时自动保护断点的逆过程。即 CPU 会自动地将堆栈内保存的断点信息弹出到 IP、CS 和FLAG 中，保证被中断的程序从断点处继续往下执行8255A有哪几种工作方式？各用于什么场合？端口A、端口B、端口C各可以工作于哪几种工作方式？答：方式0：基本输入输出方式，适用于与简单外设传送数据(如开关/发光二极管等)和查询方式的接口电路(一般PA或PB数据口, 而PC做成状态口)。方式1：选通输入输出方式，其不宜适用于与单向传送数据的外设(如键盘/打印机等)， 适用于查询和中断方式的接口电路方式2：双向选通传送方式，适用于与双向传送数据的外设(如硬盘/软盘/光盘等)，适用于查询和中断方式的接口电路端口A可工作于方式0，方式1，方式2；端口B可工作于方式0，方式1；端口C只可工作于方式0。串行通讯与并行通讯的主要区别是什么？各有什么特点？串行通信是在单条1位宽的导线上将二进制数的各位一位一位地按顺序分时传送。用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本，串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送。并行通信是把一个字符的数位用几条线同时进行传输，在相同传输率的情况下它能够提供高速、高信息率的传输。适合于近距离传输。多数设备与微机总线都是通过并行方式进行通信的，例如：显示器、打印机、硬盘、CDROM、扫描仪等等。1、8086是几位的微处理器？8086与8088这两个微处理器在结构上有何相同点，有何主要区别？答：16位处理器。共同点：（1）内部