同济大学微机原理期末试题范围

第一章概述 1、 微型计算机的性能指标性能指标：速度，存储器容量 第二章计算机中的数制和编码 1、 在计算机内部所有信息只能用“0”和“1”这两个状态表示，因此计算机内 部的“数”也都是用多个 0 和 1 组成的位串来表示的。按不同的格式构成的 位组合状态就形成了不同的数制。 2、 字长字长：把 8 位二进制数称为字节，把 16 位二进制数称为字字，把 32 位二进制 数称为双字双字。 3、 机器数机器数：数值连同符号数码“0”或“1”一起作为一个数就是机器数，而它 的数值连同符号“+”或“-”称为机器数的真值机器数的真值。 4、 原码：设机器的字长为 n，则原码的定义： X= 反码：X= 反码和原码的区别：原码符号位不变，其他的位加反码和原码的区别：原码符号位不变，其他的位加 1 补码：X= 正数的补码和原码相同，负数的补码为其反码在最低位加一正数的补码和原码相同，负数的补码为其反码在最低位加一 -128 的补码按定义做：-128补=10000000B 对于十进制负数对于十进制负数：若字长为 n=8，其补码为 256+X，字长为 n=16，补码为 65536+X 对于十六进制负数对于十六进制负数：若字长 n=8,其补码为 100H+X，若字长为 n=16，补码为 10000H+X 5、 补码的运算 双高位法：双高位法：OV=Cs+Cp,用来判是否溢出，Cs 为加减运算中最高位（符号位） 的进位值，Cp 为加减运算中最高数值位的进位值。如果 OV=1，则溢出。 直接观察法直接观察法：当正加正为负，或反之，则溢出。 6、 ASCII 码 09 为 3039，A 到 Z 为 415A，az 为 617A，Blank(space)为 20，小数点为 2E，换行 LF 为 0A,回车 CR 为 0D 7 位 ASCII 码的最高位为逻辑“0” ，常用奇偶校验位奇偶校验位，用来检测存储和传送过 程中是否发生错误。偶校验中，每个代码的二进制的形式中应有偶数个 1. 7、 汉字输入编码汉字输入编码分为：数字编码，拼音码，字形编码。汉字编码汉字编码分为：汉字的 输入编码，汉字内码，汉字自模码 第三章微型计算机的系统结构 1、 硬件的组成及其功能硬件的组成及其功能： 硬件由三个基本模块模块微处理器模块， 存贮器模块， I/O 模块及连接这三个模块的总线构成。 微处理器微处理器 CPU 是微型计算机运算和控制的中心，包括运算器，控制器和存储 器。他可以进行运算，逻辑判断和分析，并协调计算各个部分工作。 存储器存储器主要是指微机的内存或主存储器，主要用来存放当前正在使用或经常 使用的程序和数据。 输入输入/输出输出(I/O)接口电路和输入输出设备接口电路和输入输出设备： 是连接外部设备并与外部进行系统 交换的控制逻辑电路。 总线总线是计算机系统中各功能部件传送信息的公共通道即一组公共信号线。根 据信号的功能和作用，分为地址总线，数据总线和控制总线地址总线，数据总线和控制总线。 2、 硬件和软件硬件和软件：硬件硬件是组成微机系统的物理实体，是系统的基础和核心；而软软 件件是依赖于硬件执行的程序或程序的集合。软件分为系统软件系统软件和应用软件应用软件。 3、 术语解释：RISC精简指令集，CISC复杂指令集,RAM随机存储 器,ROM只读存储器,EPROM可擦除可编程的只读存储器，EEPROM 电可擦除可编程的只读存储器，Flash Memory快速擦出的可读写存储 器,DRAM动态 RAM,Cache高速缓存,SA,EISA标准总线的一种,PCI 微处理器和外部设备的高速通道，CPU中央处理单元，Memory 存储器 4、 指令周期指令周期：CPU 执行一条指令的时间（包括取指令和执行该指令所需的全部 时间） 。 CPU 通过对系统总线对存储器或 I/O 进行一次读，写的操作过程称为总线周总线周 期或机器周期（期或机器周期（Tm） ，显然一个指令周期由若干个机器周期构成，而一个机 器周期则由若干个时钟周期时钟周期 TC 构成。 Tm=K*Tc=K/fc， fc 是 CPU 的时钟频率 （主 频） ，K 为倍频。 5、 存储器的分层结构存储器的分层结构： CPU （寄存器） 高速缓存 （Cache） 主存储器（内 存）辅助存储器（外存）存储容量，价格，高到低，存取速度，低到 高 6、 存储器分层原因存储器分层原因：设计计算机存储系统是需要在容量、速度、价格之间折中 平衡。 7、 存储容量和存取时间是存储器最重要的性能指标性能指标。 存储容量存储容量以 kb，mb 为单位，反应存储空间的大小。 存取时间存取时间反映了存储器的工作速度，它是从 CPU 给出有效的存储器地址启动 一次存储读/写操作到该操作所经历的时间。 存取周期存取周期：连续两次独立的读/写操作所必须的最小时间间隔。 8、 I/O 接口的功能接口的功能:数据缓冲功能，实现数据传输控制，接受主机命令，提供设 备状态，并按照主机的命令控制设备，数据格式转换功能。 I/O 采用两种编址方式编址方式：存储器统一编址即存储器映像法，I/O 独立编址法。 CPU 和 I/O 接口间的数据传送方式数据传送方式：程序控制法，中断方式和直接存储器存 取即 DMA 方式，共享 RAM 方式。 9、 DAM 控制器的工作方式控制器的工作方式：CPU 暂停方式，总线周期的窃取方式，直接访问存 储器工作方式， （按总线占用方式） 。按照数据传送方式分，单字节传送方式， 数据块传送方式，请求传送方式。 DAM 控制器包括多个寄存器寄存器：MDR，ADR，WC，CSC，DBR DAM 操作过程操作过程：预处理，数据传送，结束或后处理阶段 10、系统总线系统总线：连接微型计算机各主要功能部件实现信息传输的总线 数据总线数据总线：提供系统功能模块间的传输数据的通路。 地址总线地址总线：指明数据总线上的数据的来源和流。 控制总线控制总线：控制地址线和控制线的使用和访问。 典型控制信号：存储器读信号存储器读信号memory read，将寻址的单元数据放到总线 上。 存储器写信号存储器写信号memory write，将总线的数据写入寻址的单元。 I/O 读信号读信号I/O Read，使寻址的 I/O 端口的数据放到总线上。 I/O 写信号写信号I/OWrite，使总线上的数据写入寻址的 I/O 端口。 11、总线的操作总线的操作：获取总线控制权，发出操作命令和相关地址，数据传送和 释放总线。 12、比较存储映像法比较存储映像法 I/O 编址方法和编址方法和 I/O 独立编址法的优缺点独立编址法的优缺点： 存储器映像法是把存储器空间划出一部分给 I/O 设备，CPU 访问外部设备就 像访问存储单元一样，每一个端口占用一个存储单元地址。 特点特点： I/O 的端口占用的内存区域与普通的内存区在地址编码区分开。 由于采 用访问内存指令访问 I/O 端口，在系统设计时，可以不设专门的 I/O 指令；并 且访问内存的指令功能比较强，可以直接对端口进行算术逻辑运算。 优点优点：使 I/O 端口有较大的地址空间。 缺点缺点：占用了一定的存储空间，使系统可用空间减小。访问内存指令执行的 时间长了一点，对数据交换速度有些影响。 I/O 独立编址法是把 I/O 地址空间和存储器的地址空间完全分开，分别编址， 相互独立。 特点特点：系统有专门的输入输出指令用于 I/O 操作，要用专门的信号线指示地 址总线上的地址是存储器地址还是 I/O 地址，或者把读/写信号分成存储器读 /写信号和 I/O 读写信号来区分对 I/O 端口的操作。 优点优点：内存空间不受影响，控制逻辑清晰。 缺点缺点：I/O 指令的功能相对简单，使 I/O 操作受到限制。 第四章8086/8088CPU 及其体系 1、 8086/8088CPU 的内部结构按功能可分为两大部分按功能可分为两大部分总线接口单元 BIU 和 执行单元 EU BIU 功能功能： 负责取指令和存取操作数及结果； 与存储器和 I/O 系统进行数据交 换。 EU 功能功能：负责指令译码和执行指令。 相互关系相互关系：EU 和 BIU 的操作既相互配合又相互独立，是一种异步工作方式， 也称并行流水线法。1）BIU 从内存中取出指令，并送到指令列表，EU 直接从 BIU 中取指令而不与内存联系。2）当执行转移指令，调用指令和返回指令时， EU 要等待 BIU 清除指令列表从新按照转移目的地址取指令供 EU 执行。 BIU包包括括4个16位段地址寄存器， 即代码寄存器CS （存放当前所在段段基址） ， 数据段寄存器 DS（存放当前程序所用数据段的段基址值，字符串处理时作为 源字符串所在段的段基址值）,附加数据段寄存器 ES（存放辅助数据所在段的 段基址值，字符处理时作为源字符串所在段的段基址） ，堆栈段寄存器 SS（存 放当前程序所用堆栈段的段基址） ，1 个指令指针寄存器，1 个与 EU 通信的 内部寄存器， 先入先出 FIFO 的指令队列， 总线控制逻辑和物理地址计算器 （加 法器） 。 16 位指令存储器位指令存储器 IP：存放下一条要执行的有效地址 EA（即偏移地址） 20 位物理加法器位物理加法器：加法器的作用是将 16 位逻辑地址变换成读/写存储器所需 的 20 位的物理地址，即完成地址加法操作。 EU 包括包括 8 个通用寄存器，1 个标志寄存器 FR，算术逻辑单元 ALU 及 EU 的控 制电路。 8 个通用寄存器按功能分个通用寄存器按功能分：4 个通用数据寄存器，即 AX，BX，CX，DX，其中 AX 又称累加器。4 个专用寄存器，即段基址指示器 BP，堆栈指示器 SP，源 变址寄存器 SI，目的编址寄存器 DI。 2、 8086/8088CPU 的寄存器： 1） 通用寄存器组通用寄存器组：通用寄存器包括 AX，BX，CX，DX 四个 16 位寄存器，主 要用来保存算术、逻辑运算的操作数，中间结果和地址。 2） 指示器和变址寄存器组指示器和变址寄存器组：包括 SP,BP,SI,DI 四个 16 位寄存器。它们主要用 来存放或指示操作数的偏移地址。SP 为堆栈指示器，存放当前堆栈段中 栈顶的偏移地址。BP 为堆栈操作时的基址寄存器。SI，DI 称为变址寄存 器。他们常与 DS 连用，为程序访问当前数据段提供操作数的段内偏移地 址。除了 SP 不能做通用寄存器，其他皆可。 3） 段存储器组段存储器组：4 个 16 位段存储器，分别为代码段寄存器 CS，数据段寄存 器 DS，堆栈段寄存器 SS，附加数据段寄存器 ES。 4） 指令指示器指令指示器 IP：作用是用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中 的被偏移地址。 5） 标志寄存器标志寄存器 FR：用来存放指令结果特征。8086/8088CPU 设置了一个 16 位标志寄存器，位于 EU，实际只用 9 位，9 位标志分为两类： 状态标志，用来表示运算结果特征，他将影响后面操作。状态标志有 6 个，分别为 CF,PF,AF,ZF，SF,OF 控制标志：它是人为设置的，分别为 IF，DF，TF CF进位标志，最高为产生进位或借位，CF=1. PF奇偶校验标志，低 8 位含“1”偶数个，PF=1. AF辅助进位标志，D3 向 D4 位有进位或借位，AF=1 ZF零标志，结果为 0，ZF=1 SF符号标志，最高位为 1，SF=1 OF溢出标志，产生溢出，OF=1 IF中断允许标志，IF=1，允许中断 DF方向标志，用来控制串操作指令中地址指针的变化方向，DF=1， 自动增量，DF=0，自动减量 TF单步标志，TF=1，单步方式，TF=0，CPU 连续工作方式 3、 8086/8088CPU 的总线周期总线周期（机器周期）由 4 个时钟周期（Tc1Tc4）组成。 T1：CPU 向地址总线发送读写存储器或 I/O 端口的地址 T2：CPU 从总线上撤销地址，根据不同的总线周期执行不同的操作。 T3： CPU 在总线的高 4 位 （A19/S6A16/S3） 继续输出总线周期状态信号 S6S3. 在总线的低 16 位（AD15AD0）地址/数据线上继续续写数据（写周期） ，或 者从存储器或 I/O 端口读入数据（读周期） 。 T4：总线周期结束，命令被禁止，选中的设备在逻辑上和总线相脱离。 Tw：等待状态，在 T3 前通知，然后在 T3 和 T4 之间插入等待状态 Tw。 4、 8086/8088CPU 的存储器组织存储器组织： 存储器的分段和偏移存储器的分段和偏移：逻辑地址的起始地址（基地址）必须能被 16 整除，即 低四位地址为 0，因此在段寄存器的地址是高 16 位地址。 物理地址的形成物理地址的形成：用段基址加段内偏移地址组成的地址为逻辑地址。 存贮单元的实际地址存贮单元的实际地址（绝对地址）称为物理地址。 物理地址=段基址*16+偏移地址 存储器的分体结构存储器的分体结构：在 8086 系统，将 1mb 的存储空间从物理上分为奇地址 存储体和偶地址存储体， 每个容量 512k， 奇地址存储体的数据线连接高 8 位。 低字节数据为字数据地址，字数据偶地址规则字规则字。读规则字一个总线周期， 读非规则字两个总线周期。 5、 8086/8088CPU 中的堆栈：堆栈是存储区里一个特殊的数据区，堆栈的功能堆栈的功能 是用来存放需要暂时存放的数据。8086/8088CPU 中的堆栈是 1mb 存储器的 一个小段，成为堆栈段堆栈段。 存储单元地址： （SS）*16+SP 堆栈存数据称为压入压入，取数据称为弹出弹出。压入数据时，先修改 SP 的值，即将 （SP）-2 送 SP，然后再与 SS 形成存储器的物理地址，将数据存入。 “弹出” 时，先从当前 SS 和 SP 形成的物理地址取出数据，然后修改 SP，即将 SP+2 送 SP。 堆栈的字必须按规则存放，操作按“后进先出后进先出”进行。 6、 8086/8088CPU 的时序和操作时序和操作：CPU 为了完成自身功能，需要执行各种操作， 所有这些操作都是在时钟脉冲作用下，一步一步按时序进行。 系统的复位操作系统的复位操作：激活 CPU，使之进入正常的工作状态。 RESET：复位后，CPU 启动并按照初始化条件开始运行执行程序，根据 CS 和 IP 的初始值，CPU 复位后是从内存的 FFFF0H 单元开始执行指令。因此，一般 在 FFFF0H 单元处存放一条无条件转移指令，从而转移到系统程序 BIOS 的入 口。这样 CPU 启动后便自动进入系统程序。 第五章8086/8088CPU 的寻址方式和指令系统 1、 指令指令：计算机执行某种操作的命令。 指令系统指令系统是指微处理器能执行的各种指令的集合。 指令格式指令格式：操作助记符目的操作数，源操作数，操作助记符操作助记符，它以符号 形式给出给出该指令该进行什么操作。操作数操作数：给出参与对象是什么。 2、 操作数的种类操作数的种类：源操作数，目的操作数 3、 8086/8088CPU 的寻址方式寻址方式： 寄存器寻址方式，MOV AX,BX 立即寻址方式，MOV AX,1234H 直接寻址方式，MOV AX,3400H.将偏移地址为 3400H 的数据送入 AX。 寄存器间接寻址方式，MOV BX,3400HMOV AX,BX+5 寄存器相对寻址方式，MOV SI,3400HMOV BX,1200HMOV AX,BI+SI 相 对 基 址 加 变 址 寻 址 方 式 ， MOV SI,3400HMOV BX,1200HMOV AX,BX+SI+5 基址加变址寻址方式,MOV BX,3400HMOV AX,BX+5 第七章8086/8088CPU 的微机系统 1、 PC/XT 微机有基本部件基本部件和辅助部件辅助部件构成。基本部件基本部件由系统部件和扩展部件组 成。 系统部件系统部件是微机的核心部件， 它主要由微处理器加上一些外围支持电路组成， 他们确定了微机的基本性能。 2、 PC/XT 存储空间分配存储空间分配：地址从 00000H9FFFFH 的 640kbRAM，只有 256k 安 装在系统板上，其余的 384k 则在 I/O 扩展通道。这是用户存储器的主要工作区 域，也是系统程序可用空间。地址为 A0000HBFFFFH 的 128k 空间是系统保留作 为 I/O 缓存的空间， 其中 B0000HB0FFFH 的 4k 是单色显示适配器显示的缓冲区， B8000HBBFFFH 的 16k 则是 CGA 适配器的显示适配区。 最大地址的 256KB 存储空间是系统 ROM。其中 192K 的空间存放 ROM，高分辨 率显示器的控制 ROM 放在 C0000HC7FFFH,C8000HCBFFFH 的 16k 空间存放的是 固定磁盘驱动器控制 ROM。其余空间用户可以存放需要固化的程序。这 192k 的 ROM 都在 I/O 扩展通道内。 F0000HFFFFFH 的 64k 是基本系统 ROM 区， 在 PC/XT 机中一般都在系统版上安装了 40K 的基本 ROM， 其中 8K 是系统的基本输入输出 系统 BIOS，32K 是 ROM BASIC。 3、PC/XT 的中断系统功能中断系统功能：1）实现中断响应，中断处理，中断返回和中断屏蔽。 2）能实现中断优先级排队即中断管理。3）能实现中断嵌套。 中断过程中断过程：中断请求，中断响应，中断服务和中断返回。 中断条件中断条件:1）中断源的请求信号在得到相应前必须有效。2）中断系统式开放的。 3）该中断源未被屏蔽。 中断过程周期中断过程周期：响应周期，服务周期，返回周期。 中断优先级中断优先级：1）软件查询法 2）向量中断法：菊花链法和优先权编码法 向量中断向量中断：就是在 CPU 响应中断后，由各中断源提供各自的地址信息，由该地 址信息对程序进行导向， 使程序引导到中断服务程序中， 该地址信息为中断向量。 4、 8088 的中断类型中断类型：内部中断，非屏蔽中断 NMI 及可屏蔽中断 INTR。PC/XT 机可以处理 256 种不同的中断。 5、中断向量表中断向量表：每一个中断型号于一个终端服务程序相对应，每个中断服务程 序都有自己的入口地址机中断向量中断向量。 把系统中的所有的中断向量集中起来放到存 储器的某一区域，这个存放中断向量的存储区就叫中断向量表中断向量表。8086/8088 系统 中存储器最低端地址从 0000H03FFH 共 1KB 单元作为中断向量存储区，机中断 向量表。入口 4 字节单元，2 高字节放段基址 CS，低字节放偏移地址。 第八章串行通信和接口 1、 串行数据传送的模式传送的模式：1）单工模式 2）半双工模式 3）全双工模式 2、串行通信方式串行通信方式：1）同步通信方式同步通信方式：指双方使用同一个时钟信号控制数据的发 送和接受。速度快，效率高，但对同步信号要求高，设备复杂，距离受限。2） 异步通信方式异步通信方式： 通信双方用各自的时钟控制接受和发送。 数据传输速率和数据