微机与接口复习13资料.ppt

微机原理总复习,2019年7月,2,考试说明,闭卷考试，平时成绩占 20% 考试重点（知识点）在课堂和作业中体现，课堂练习和课件上的例子很重要！,3,第1章 概述,微型计算机发展的几个阶段 微型计算机系统组成框图 冯诺依曼计算机的主要特征（） 存储器分级结构 二进制表示以及进制转换运算（） 真值、原码、 反码、 补码的编码方法。要求熟练掌握补码编码及加减法运算。 （） 概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统、机器数,4,冯.诺伊曼计算机的主要特征,存储程序，程序控制 采用二进制,5,综合起来,6,补码例题,例1：写出-117补码表示 -117D=-75H 16位的补码表示： 先写出75H补码表示：0000 0000 0111 0101 按位求反码 ：1111 1111 1000 1010 末位加1：1111 1111 1000 1011 即：-75H补0FF8BH 8位的补码表示：-75H补8BH 同法： -1的16位补码表示：-1补0FFFFH -1的8位补码表示：-1补0FFH,7,补码加减法的实现,X + Y补= X补+ Y补 X-Y补= X补+ -Y补 -Y补= Y补补 对 Y补逐位取反, 再在最低位加 1 注意： 模运算与溢出的关系 OF溢出判断： 若运算的实际结果没有超出字长可以表示的数值范围，取模的结果是正确。 若超出范围则溢出，出现错误。判断方法： 正 + 正 得负 或 负 + 负 得正,8,第二章 8086系统结构,8086 CPU的内部结构及其工作原理；各寄存器的用途。（） 8086 存储器的结构及其物理地址的产生（分段、堆栈）（ ） 8086 最小模式和最大模式的区别，在引脚上如何体现；（ ） 8086最小模式下的总线周期 ，基本存储器读写指令和I/O指令产生的总线操作信号的时序波形。,9,Intel 8086微处理器结构（）,8086的内部结构成两部分: 总线接口部件BIU 执行部件EU 特点： BIU与EU两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线操作）取指令和执行指令分开进行，提高了速度。,10,14个寄存器,11,3. 标志寄存器-分类,状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它 CF ZF SF PF OF AF 控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式 DF IF TF,标志寄存器FLAGS,12,溢出和进位的区别,溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确 溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确,？,13,内存1M, 20位物理地址，16位寄存器,16位的寄存器如何与20位的物理地址建立对应关系？,CPU局部示意图,20根地址线,16根数据线,注：8088是8根数据线,总线 控制 逻辑,加法器,数据,内存,8086的物理地址的形成,分段,物理地址,逻辑地址,14,8086的系统配置,最小组态（模式） MN/MX接+5V 构成小规模的应用系统,只有8086一个微处理器, 所有的总线控制信号均为8086产生，系统中的总线控制逻辑电路，减少到最少。 最大组态（模式） MN/MX接地。 用于大型（中型）8086/8088系统中,系统总是包含有两个或多个微处理器，其中一个主处理器就是8086或8088，其它的处理器称协处理器，协助主处理器工作。 需要总线控制器来变换和组合控制信号。,15,微处理器时序有三级： 指令周期：一条指令经取指、译码、读写操作数到执行完成的过程。 总线周期： CPU完成一次访问内存(或接口)操作,即CPU通过总线操作与外部（存储器或I/O端口）进行一次数据交换,所需要的时间。 时钟周期：由时钟发生器产生。是计算机内部最小的时间单位，用Ti表示。 三者之间的关系！,8086 CPU时序,16,高为读内存 低为读I/O,地址输出 状态输出,地址输出 数据输入,BHE,输出,DT/R DEN,ALE RD,AD15AD0,A19/S6 A16/S3,BHE/S7,M/IO,CLK,T1 T2 T3 Tw(1+n) T4,最小模式下的总线读操作,17,第3章 8086寻址方式和指令系统,1.牢牢掌握8086的6种寻址方式（） 寄存器寻址、立即数寻址、存储器寻址方式（间址、变址、基址加变址、直接） 2.概念：机器指令、指令系统、系列计算机 3.了解机器指令的格式 4.掌握指令系统的设计与编码的原理 5.熟记8086的指令系统（）,18,掌握六种寻址方式的功能及使用格式 三大种类： （1）寄存器方式 R （操作数在寄存器中） （2）存贮器方式 （操作数在存储器中） 寄存器间接方式 R 变址方式 VR 常用于表指针（一维数组） 基址加变址方式 VIRBR 矩阵运算 （二维数组） 直接方式 n 或 变量名（表达式） （3）立即方式 n （操作数跟在指令后面即在代码段 中）赋初值 存贮器方式一般形式：（基址加变址方式） EA = （基址寄存器）+（变址寄存器）+ 位移量 省掉任何一个/两个就向其它形式转化,寻址方式总结,19,寻址方式总结,一条指令的源操作数和目的操作数不能同时用存储器方式表示。 寄存器间接寻址，位移量不是变量的变址寻址和基址加变址寻址，不是变量形式的直接寻址，操作数类型是不明确的。立即数的类型也是不明确的。位移量是变量的变址寻址、基址加变址寻址，操作数类型是明确的，与变量的类型相同。 单操作数的类型一定要明确。双操作数的源、目的操作数中至少有一个的类型要明确。 当类型不明确时，需要使用类型操作符：BYTE / WORD / DWORD PTR等明确。 对双操作数指令来说，如果两个操作数的类型都是明确的，则源、目的操作数的类型要一致。 立即操作数不能作目的操作数。,20,8位的寄存器不能做间址寄存器、变址寄存器、基址寄存器。 段选择的问题： 存贮器寻址方式确定段寄存器的优先级从高到低的依据为： 段超越前缀（跨段前缀） “段寄存器名：” 变量 默认基址寄存器 默认变址(间址)寄存器。 例： MOV AX，SI ；使用DS段寄存器 MOV AX，BP+SI ；使用SS段寄存器 MOV AX，SUMBP+SI ；使用DS（设SUM是DS段内变量） MOV AX，CS:SUMBP+SI ；使用CS段寄存器,寻址方式总结,21,8086指令系统,(1)数据传送指令： 一般数据传送指令： MOV、XCHG、XLAT 堆栈操作指令： PUSH、POP、PUSHF、POPF 标志传送命令： SAHF、LAHF 地址传送指令： LEA、LDS、LES (2)算术运算指令： 加指令： ADD、INC 减指令： DEC、SUB、CMP 乘除法指令：MUL、IMUL、CBW、CWD (3)位操作指令： 逻辑运算指令：NOT、AND、TEST、OR、XOR 移位指令： SHL/SAL、SHR、SAR、ROL、ROR、RCL、RCR (4) 输入/输出指令： IN、 OUT (5) 标志操作指令: CLC、STC、CMC (6) 串操作指令： MOVS、 CMPS、SCAS、 LODS、 STOS,22,第4章 汇编语言程序设计,正确而熟练地使用地址表达式和数值表达式（） 区别机器指令语句和伪指令语句 常用的伪指令功能、使用方法 () 熟练掌握常用的DOS系统功能调用(1,2,9,10号调用) () 掌握汇编语言程序设计的方法：分支、循环、子程序结构; 能够阅读程序段（）,23,数据段定义的例子,例3：数据段定义如下： DATA SEGMENT USE16 A DW M BUF DB AB,0DH,0AH CON EQU 500H B DW 0FFAAH MARK = 100H D DD BUF M DB 2 DUP(1)，2 DUP(2，B)，123，1 DATA ENDS 请画出数据段中的数据在主存中的存储形式。,BUF,A,D,M,B,（）,24,分支： 简单跳转： JZ/JE JNZ/JNE JS JNS JO JNO JC JNC JCXZ ZF=1 ZF=0 SF=1 SF=0 OF=1 OF=0 CF=1 CF=0 (CX)=0 无条件跳转： JMP 有符号数跳转： JGE JG JL JLE 无符号数跳转： JAE JA JB JBE 循环： LOOP LOOPZ LOOPNZ 子程序调用： CALL RET,25,分支程序设计：选择合适转移指令。 循环程序设计：多重循环时，循环体不能交叉，要注意置初值的位置。 LOOP LOOPE LOOPNE 子程序设计： （1）子程序定义：PROC和ENDP （2）调用与返回：CALL和RET （3）参数传递：寄存器方式、堆栈方式、约定单元法。 （4）现场保护与恢复。,26,第5章 存储系统,存储器的分类和技术指标 （） 存储器的分级结构及相关特点 半导体读写存储器的组成、工作原理及特点（） 半导体只读存储器分类及特点 DRAM刷新原理及方法（） 存储器译码方式（） 高速缓冲存储器的组成及工作原理（） 存储器扩展方式，与CPU的连接(),27,存储系统分级结构,28,主存储器特征,半导体MOS存储器组成 存储单元，字存储单元，字节存储单元 按地址进行访问 字地址，字节地址 主存空间包含可读/写存储空间和只读存储空间,地址,可读写存储体,n位,n位(CPU),（CPU）R/W,m位,2m,只读存储体,29,DRAM刷新相关概念,Vss(0V),T1,D,X地址译码线,C,I/O,Y地址译码线,T2,(平时无电源供电)存在问题： 1、电容C上电荷会泄漏，需定期向电容补充电荷，以保持信息不变。称为刷新。 2、读出C上的1时，会减少C上的电荷，破坏了信息，需再生。,最大刷新周期：从存储信息到信息泄漏完毕所经历的时间称为最大刷新周期（如2ms），在最大刷新周期内必须完成刷新过程。 刷新周期：从上一次对存储器刷新结束到下一次对整个存储器刷新结束所需要的时间称为刷新周期。,集中式、分散式、异步式刷新,30,主存储器与CPU的连接,问题描述：给定CPU数据总线和地址总线的数值参数、单个内存芯片的容量参数，完成CPU与指定容量的存储体之间的连接。 包括： 1、地址线的连接 2、数据线的连接 3、控制信号线的连接（读、写请求/允许/片选等） 考虑：位长（字长）、容量（地址范围、字数）、 芯片数量、连接技巧,31,综合扩展,一个存储系统容量为 M*N位，若使用l*k位的芯片，lM,kN，共需要（M/l）*(N/k)个芯片,32,cache基本思想,在处理器附近增加一个小容量快速存储器(cache) Cache中存放内存中经常被访问的数据 当程序访问内存时，我们希望被访问数据存放在cache中.由于CPU可能会重复使用Cache中的数据，因而可以减少CPU 对慢速主存的访问次数； 如何使得经常访问的数据存放在Cache中,Cache调度算法,33,（1）接口的功能和结构（） （2）查询方式基本原理：无条件传送方式、程序传送方式 （3）中断方式基本原理 （4）DMA方式基本原理（） 各种不同方式的优缺点比较（）,第6章 I/O接口,34,接口电路的典型结构,CPU对外设输入/输出的控制，是通过对接口电路中各I/O端口的读/写操作完成,35,I/O端口的编址方式,1. 端口地址和存储器地址统一编址，也称存储器映射方式 2. I/O端口地址和存储器地址分开独立编址，也称I/O映射方式,36,输入输出控制方式,I/O控制方式,主要由软件实现,主要由硬件实现,程序查询方式,程序中断方式,DMA方式,通道方式,外围 处理机PPU 方式,小型机和微型机中采用,中、大型计算机中采用,37,第7章 中断系统,掌握中断的概念（）；中断向量表（）； 掌握中断服务程序框架、中断汇编编程（ ） ； 了解8259A芯片的内部结构、工作原理、引脚功能、各种控制字的格式及其工作方式和应用实例。 8259A的组成； 中断处理过程； （） 级联（），工作方式（） ； 命令字的寻址，初始化。,38,中断处理过程,响应的条件,哪些必要的操作,是哪个中断源, 如何找到对应的 服务程序,39,可屏蔽中断的响应过程：,响应条件:TF=1,无总线请求,当前指令结束 （1）读中断类型码 （2）将标志寄存器FLAG的值推入堆栈 （3）清中断允许标志IF和单步中断TF （4）保护断点，将CS、IP推入堆栈 （5）得到中断向量 （6）执行中断服务程序,40,8086中断,共256个类型号 一个中断源对应一个类型号 中断向量:中断服务程序的入口地址(cs,ip) 中断向量表:将所有中断向量集中放在一起. 中断向量表:放在内存地址0单元开始的单元: 00000H 003FFH 中断向量指针: 中断类型号*4=中断向量最低字节指针,41,8259A内部结构,PR,42,8259A端口地址的确定,假设:8259A的端口地址为:20,21H,某8位CPU和8259A的地址线如何连接?,A7A0: 0010 0000 20H 0010 0001 21H,43,8088CPU中断响应周期时序,8259A工作过程,44,级连电路连接方法,45,8259A工作方式,1. 中断屏蔽方式：普通屏蔽方式和特殊屏蔽方式 2