微机和接口复习15ppt课件

1、华中科技大学计算机学院 微机原理总复习微机原理总复习2019.10微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 2考试阐明考试阐明o闭卷，考试时间：闭卷，考试时间：1111月月2424日晚日晚D9-A314D9-A314o平常成果占平常成果占 30% 30%o考试重点知识点在课堂和作业中考试重点知识点在课堂和作业中表达，作业题、课后练习和课件上的表达，作业题、课后练习和课件上的例子很重要！例子很重要！微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 3第第1章章 概述概述o微型计算机开展的几个阶段微型计算机开展的几个阶段o微型计算机系统组成框图微型计算机系统组成框图o冯冯诺依曼计算机的主要特征诺依曼计

2、算机的主要特征o存储器分级构造存储器分级构造o二进制表示以及进制转换运算二进制表示以及进制转换运算o真值、原码、真值、原码、 反码、反码、 补码的编码方法。要求补码的编码方法。要求熟练掌握补码编码及加减法运算。熟练掌握补码编码及加减法运算。 o概念：微处置器、微型计算机、微型计算机系概念：微处置器、微型计算机、微型计算机系统、机器数统、机器数微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 4冯冯.诺伊曼计算机的主要特征诺伊曼计算机的主要特征o存储程序，程序控制存储程序，程序控制o采用二进制采用二进制微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 5计算机系统计算机系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统外

3、外设设主主机机运运用用软软件件系系统统软软件件固件固件存存储储器器CPU输输入入设设备备输输出出设设备备控控制制器器运运算算器器微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 6补码例题补码例题例例1：写出：写出-117补码表示补码表示 只需负数才需求这样求解只需负数才需求这样求解-117D=-75H16位的补码表示：位的补码表示：先写出先写出75H补码表示：补码表示：0000 0000 0111 0101按位求反码按位求反码 ：1111 1111 1000 1010末位加末位加1：1111 1111 1000 1011即：即：-75H补补0FF8BH也可以用快速求解法：用也可以用快速求解法：用1

4、5 15 15 15 161178位的补码表示：位的补码表示：-75H补补8BH同法：同法： -1的的16位补码表示：位补码表示：-1补补0FFFFH -1的的8位补码表示：位补码表示：-1补补0FFH微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 7补码加减法的实现补码加减法的实现X + Y补补= X补补+ Y补补X-Y补补= X补补+ -Y补补-Y补补= Y补补补补 对对 Y补逐位取反补逐位取反, 再在最低位加再在最低位加 1留意：留意： 模运算与溢出的关系模运算与溢出的关系OF溢出判别：溢出判别：假设运算的实践结果没有超出字长可以表示的数值范围，假设运算的实践结果没有超出字长可以表示的数值范

5、围，取模的结果是正确。取模的结果是正确。假设超出范围那么溢出，出现错误。判别方法：假设超出范围那么溢出，出现错误。判别方法：正正 + 正正 得负得负 或或 负负 + 负负 得正得正微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 8第二章第二章 8086系统构造系统构造o8086 CPU的内部构造及其任务原理；各的内部构造及其任务原理；各存放器的用途。存放器的用途。o8086 存储器的构造及其物理地址的产生存储器的构造及其物理地址的产生分段、堆栈分段、堆栈 o8086 最小方式和最大方式的区别，在引最小方式和最大方式的区别，在引脚上如何表达；脚上如何表达； o8086最小方式下的总线周期最小方式下的

6、总线周期 ，根本存储，根本存储器读写指令和器读写指令和I/O指令产生的总线操作信指令产生的总线操作信号的时序波形。号的时序波形。微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 9Intel 8086微处置器构造微处置器构造微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 1014个存放器个存放器微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 113. 标志存放器标志存放器-分类分类o形状标志用来记录程序运转结果的形状信息，许多指令的形状标志用来记录程序运转结果的形状信息，许多指令的执行都将相应地设置它执行都将相应地设置它oCF ZF SF PF OF AFo控制标志可由程序根据需求用指令设置，用于控制处置器

7、控制标志可由程序根据需求用指令设置，用于控制处置器执行指令的方式执行指令的方式oDF IF TFOF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 12溢出和进位的区别溢出和进位的区别o溢出标志溢出标志OF和进位标志和进位标志CF是两个意义是两个意义不同的标志不同的标志o进位标志表示无符号数运算结果能否超进位标志表示无符号数运算结果能否超出范围，运算结果依然正确出范围，运算结果依然正确o溢出标志表示有符号数运算结果能否超溢出标志表示有符号数运算结果能否超出范围，运算结果曾经不正确出范围，运算结果曾经不正确微机原理总复习Zuo华中

8、科技大学计算机学院 13内存1M, 20位物理地址，16位存放器16位的存放器如何与20位的物理地址建立对应关系？CPU部分表示图 20根地址线16根数据线注：8088是8根数据线ESDSSSCSIP总线总线控制控制逻辑逻辑数据数据内存8086的物理地址的构成的物理地址的构成分段分段物理地址物理地址逻辑地址逻辑地址微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 148086的系统配置的系统配置微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 15o微处置器时序有三级：微处置器时序有三级： o指令周期：一条指令经取指、译码、读写操指令周期：一条指令经取指、译码、读写操作数到执行完成的过程。作数到执行完成的

9、过程。 o总线周期：总线周期： CPU完成一次访问内存完成一次访问内存(或接口或接口)操作操作,即即CPU经过总线操作与外部存储器或经过总线操作与外部存储器或I/O端口进展一次数据交换端口进展一次数据交换,所需求的时间。所需求的时间。 o时钟周期：由时钟发生器产生。是计算机内时钟周期：由时钟发生器产生。是计算机内部最小的时间单位，用部最小的时间单位，用Ti表示。表示。o三者之间的关系！三者之间的关系！8086 CPU时序时序微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 16高为读内存高为读内存 低为读低为读I/O地址输出地址输出 形状输出形状输出地址输出地址输出 数据输入数据输入BHE11输出输

10、出DT/RDENALERDAD15AD0 A19/S6A16/S3BHE/S7M/IOCLKT1 T2 T3 Tw(1+n) T4最小方式下的总线读操作最小方式下的总线读操作微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 17第第3章章 8086寻址方式和指令系统寻址方式和指令系统o1.1.牢牢掌握牢牢掌握80868086的的6 6种寻址方式种寻址方式o存放器寻址、立刻数寻址、存储器寻址方存放器寻址、立刻数寻址、存储器寻址方式间址、变址、基址加变址、直接式间址、变址、基址加变址、直接o2.2.概念：机器指令、指令系统、系列计算概念：机器指令、指令系统、系列计算机机o3.3.了解机器指令的格式了解机

11、器指令的格式o4.4.掌握指令系统的设计与编码的原理掌握指令系统的设计与编码的原理o5.5.熟记熟记80868086的指令系统的指令系统微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 18u掌握六种寻址方式的功能及运用格式掌握六种寻址方式的功能及运用格式u三大种类：三大种类：u1存放器方式存放器方式 R操作数在存放器中操作数在存放器中u2存贮器方式存贮器方式操作数在存储器中操作数在存储器中u 存放器间接方式存放器间接方式 Ru 变址方式变址方式 VR 常用于表指针一维数组常用于表指针一维数组u 基址加变址方式基址加变址方式 VIRBR 矩阵运算矩阵运算 二维数组二维数组u 直接方式直接方式 n 或

12、或 变量名表达式变量名表达式 u3立刻方式立刻方式 n 操作数跟在指令后面即在代码操作数跟在指令后面即在代码段段 u 中赋初值中赋初值u存贮器方式普通方式：基址加变址方式存贮器方式普通方式：基址加变址方式uEA = 基址存放器基址存放器+变址存放器变址存放器+ 位移量位移量u省掉任何一个省掉任何一个/两个就向其它方式转化两个就向其它方式转化寻址方式总结寻址方式总结微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 19寻址方式总结寻址方式总结o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。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。 o存放器间接寻址，位移量不是变量的变址寻址和基

13、址加变址寻存放器间接寻址，位移量不是变量的变址寻址和基址加变址寻址，不是变量方式的直接寻址，操作数类型是不明确的。立刻址，不是变量方式的直接寻址，操作数类型是不明确的。立刻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，与变量的类型一样。址寻址，操作数类型是明确的，与变量的类型一样。o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。少有一个的类型要明确。 当类型不明确时，需求运用类型操当类型不明确时，需求运用类型操作符：作符：

14、BYTE / WORD / DWORD PTR等明确。等明确。o对双操作数指令来说，假设两个操作数的类型都是明确的，那对双操作数指令来说，假设两个操作数的类型都是明确的，那么源、目的操作数的类型要一致。么源、目的操作数的类型要一致。 o立刻操作数不能作目的操作数。立刻操作数不能作目的操作数。微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 20o8位的存放器不能做间址存放器、变址存放器、基址存放器。位的存放器不能做间址存放器、变址存放器、基址存放器。o段选择的问题：段选择的问题：o存贮器寻址方式确定段存放器的优先级从高到低的根据为：存贮器寻址方式确定段存放器的优先级从高到低的根据为：o段超越前缀跨段

15、前缀段超越前缀跨段前缀 “段存放器名：段存放器名： o变量变量 默许基址存放器默许基址存放器 默许变址默许变址(间址间址)存放器。存放器。o例：例： o MOV AX，SI ；运用；运用DS段存放器段存放器 o MOV AX，BP+SI ；运用；运用SS段存放器段存放器o MOV AX，SUMBP+SI ；运用；运用DS设设SUM是是DS段内段内变量变量o MOV AX，CS:SUMBP+SI ；运用；运用CS段存放器段存放器寻址方式总结寻址方式总结微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 218086指令系统指令系统(1)数据传送指令：数据传送指令： 普通数据传送指令：普通数据传送指令：

16、MOV、XCHG、XLAT 堆栈操作指令：堆栈操作指令： PUSH、POP、PUSHF、POPF 标志传送命令：标志传送命令： SAHF、LAHF 地址传送指令：地址传送指令： LEA、LDS、LES(2)算术运算指令：算术运算指令： 加指令：加指令： ADD、INC减指令：减指令： DEC、SUB、CMP乘除法指令：乘除法指令：MUL、IMUL、DIV、IDIV、CBW、CWD (3)位操作指令：位操作指令： 逻辑运算指令：逻辑运算指令：NOT、AND、TEST、OR、XOR移位指令：移位指令： SHL/SAL、SHR、SAR、ROL、ROR、RCL、RCR(4) 输入输入/输出指令：输出指

17、令： IN、 OUT(5) 标志操作指令标志操作指令: CLC、STC、CMC(6) 串操作指令：串操作指令： MOVS、 CMPS、SCAS、 LODS、 STOS微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 22第第4章章 汇编言语程序设计汇编言语程序设计正确而熟练地运用地址表达式和数值表达式正确而熟练地运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区别机器指令语句和伪指令语句常用的伪指令功能、运用方法常用的伪指令功能、运用方法 ( () )熟练掌握常用的熟练掌握常用的DOSDOS系统功能调用系统功能调用(1,2,9,10(1,2,9,10号调用号调用) () () )掌握汇编言语程

18、序设计的方法：分支、循环、子程序构造掌握汇编言语程序设计的方法：分支、循环、子程序构造; ;可以阅读、编写程序段可以阅读、编写程序段微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 23数据段定义的例子数据段定义的例子例例3：数据段定义如下：数据段定义如下： DATA SEGMENT USE16 A DW M BUF DB AB,0DH,0AH CON EQU500H 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请画出数据段中的数据在主存中的存储方式。的存储方式。0CH0

19、H41H42H0DH0AAH0AHDATA0FFH11242H231H42H32H33H BUF A D1 M2H0H B微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 24分支：分支：简单跳转：简单跳转：JZ/JE JNZ/JNE JS JNS JO JNO JC JNC JCXZZF=1 ZF=0 SF=1 SF=0 OF=1 OF=0 CF=1 CF=0 (CX)=0无条件跳转：无条件跳转： JMP有符号数跳转：有符号数跳转： JGE JG JL JLE无符号数跳转：无符号数跳转： JAE JA JB JBE循环：循环： LOOP LOOPZ LOOPNZ子程序调用：子程序调用： CALL

20、RET微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 25分支程序设计：选择适宜转移指令。分支程序设计：选择适宜转移指令。循环程序设计：多重循环时，循环体不能交叉，要留循环程序设计：多重循环时，循环体不能交叉，要留意置初值的位置。意置初值的位置。 LOOP LOOPE LOOPNE子程序设计：子程序设计：1子程序定义：子程序定义：PROC和和ENDP2调用与前往：调用与前往：CALL和和RET3参数传送：存放器方式、堆栈方式、商定单元法。参数传送：存放器方式、堆栈方式、商定单元法。4现场维护与恢复。现场维护与恢复。微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 26第第5章章 存储系统存储系统o存储器

21、的分类和技术目的存储器的分类和技术目的 o存储器的分级构造及相关特点存储器的分级构造及相关特点o半导体读写存储器的组成、任务原理及特点半导体读写存储器的组成、任务原理及特点o半导体只读存储器分类及特点半导体只读存储器分类及特点oDRAMDRAM刷新原理及方法刷新原理及方法o存储器地址译码方式存储器地址译码方式o高速缓冲存储器的组成及根本任务原理高速缓冲存储器的组成及根本任务原理o存储器扩展方式，与存储器扩展方式，与CPUCPU的衔接的衔接( () )微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 27存储系统分级构造存储系统分级构造CPU高速缓冲高速缓冲存储器存储器主存主存 外存外存辅存辅存存放器

22、存放器主机主机微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 28主存储器特征主存储器特征o半导体半导体MOS存储器组成存储器组成o存储单元，字存储单元，字节存储单元存储单元，字存储单元，字节存储单元o按地址进展访问按地址进展访问o字地址，字节地址字地址，字节地址o主存空间包含可读主存空间包含可读/写存储空间和只读存储空间写存储空间和只读存储空间地址译码驱动器地址译码驱动器控制线路控制线路数据存放器数据存放器地址地址 可读写存储体可读写存储体 n位位 n位位(CPU)CPUR/Wm位位 2m 只读存储体只读存储体 微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 29DRAM刷新相关概念刷新相关概念Vs

23、s(0V)T1DX地址译码线地址译码线CI/OY地址译码线地址译码线T2(平常无电源供电平常无电源供电)存在问题：存在问题：1、电容、电容C上电荷会走漏，需定期上电荷会走漏，需定期向电容补充电荷，以坚持信息不向电容补充电荷，以坚持信息不变。称为刷新。变。称为刷新。2、读出、读出C上的上的1时，会减少时，会减少C上的上的电荷，破坏了信息，需再生。电荷，破坏了信息，需再生。最大刷新周期：从存储信息到信息走漏终了所阅历的时间称为最大刷新周期如2ms，在最大刷新周期内必需完成刷新过程。刷新周期：从上一次对存储器刷新终了到下一次对整个存储器刷新终了所需求的时间称为刷新周期。集中式、分散式、异步式刷新集中

24、式、分散式、异步式刷新微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 30主存储器与主存储器与CPU的衔接的衔接o问题描画：给定问题描画：给定CPU数据总线和地址总线的数值参数、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，完成单个内存芯片的容量参数，完成CPU与指定容量的存储与指定容量的存储体之间的衔接。体之间的衔接。o包括：包括：o 1、地址线的衔接、地址线的衔接o 2、数据线的衔接、数据线的衔接o 3、控制信号线的衔接读、写恳求、控制信号线的衔接读、写恳求/允许允许/片选等片选等o o思索：位长字长、容量地址范围、字数、思索：位长字长、容量地址范围、字数、o 芯片数量、衔接技巧芯片数

25、量、衔接技巧微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 31综合扩展综合扩展一个存储系统容量为 M*N位，假设运用l*k位的芯片，lM,kN，共需求M/l*(N/k)个芯片1113-8译码010001000A20-18A20-0A17-0OE#MREQ#R/W#CPUD31D0D31D0D31D0D31D0D31D0WE A CS256Kx84片DWE A CS256Kx84片DWE A CS256Kx84片DWE A CS256Kx84片DNotice：各个芯片的高位地址和地址译码之间的关系微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 32cache根本思想根本思想o在处置器附近添加一个小容量

26、快速存储器在处置器附近添加一个小容量快速存储器(cache)(cache)oCacheCache中存放内存中经常被访问的数据中存放内存中经常被访问的数据o当程序访问内存时，我们希望被访问数据存放在当程序访问内存时，我们希望被访问数据存放在cachecache中中. .由于由于CPUCPU能够会反复运用能够会反复运用CacheCache中的数据，中的数据，因此可以减少因此可以减少CPU CPU 对慢速主存的访问次数；对慢速主存的访问次数；o如何使得经常访问的数据存放在如何使得经常访问的数据存放在CacheCache中中,Cache,Cache调调度算法度算法微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机

27、学院 331 1接口的功能和构造接口的功能和构造2 2查询方式根本原理：无条件传送方式、查询方式根本原理：无条件传送方式、程序传送方式程序传送方式3 3中断方式根本原理中断方式根本原理4 4DMADMA方式根本原理方式根本原理 各种不同方式的优缺陷比较各种不同方式的优缺陷比较第第6章章 I/O接口接口微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 341001 0101 (形状端口形状端口)0110 1010(数据端口数据端口)1100 0110(控制端口控制端口)地址地址译码译码数据数据缓冲缓冲控制控制电路电路外外设设ABDBCBCPU接口电路的典型构造接口电路的典型构造nCPU对外设输入对外设

28、输入/输出的控制，是经过对接口电路中各输出的控制，是经过对接口电路中各I/O端口的读端口的读/写操作完成写操作完成微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 35I/O端口的编址方式端口的编址方式o1. 端口地址和存储器地址一致编址，也称存储器端口地址和存储器地址一致编址，也称存储器映射方式映射方式o2. I/O端口地址和存储器地址分开独立编址，也端口地址和存储器地址分开独立编址，也称称I/O映射方式映射方式微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 36输入输出控制方式输入输出控制方式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 处置机PPU 方式

29、小型机和微型机中采用 中、大型计算机中采用 微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 37第第7章章 中断系统中断系统o掌握中断的概念；中断向量表；掌握中断的概念；中断向量表；o掌握中断效力程序框架、中断汇编编程掌握中断效力程序框架、中断汇编编程 ；o了解了解8259A芯片的内部构造、任务原理、引脚功能、芯片的内部构造、任务原理、引脚功能、各种控制字的格式及其任务方式和运用实例。各种控制字的格式及其任务方式和运用实例。 o8259A的组成；的组成；o中断处置过程；中断处置过程； o级联，任务方式级联，任务方式 ； o命令字的寻址，初始化。命令字的寻址，初始化。微机原理总复习Zuo华中科技大学

30、计算机学院 38中断处置过程中断处置过程 主程序指令 中断响应 中断识别 保护现场 中断服务 恢复现场 中断返回 是否有中断请求 主程序指令 Y N 中断处理 呼应的条件呼应的条件哪些必要的操作哪些必要的操作是哪个中断源是哪个中断源,如何找到对应的如何找到对应的效力程序效力程序微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 39可屏蔽中断的呼应过程：可屏蔽中断的呼应过程：呼应条件呼应条件:TF=1,无总线恳求无总线恳求,当前指令终了当前指令终了1读中断类型码读中断类型码2将标志存放器将标志存放器FLAG的值推入堆栈的值推入堆栈3清中断允许标志清中断允许标志IF和单步中断和单步中断TF4维护断点，将

31、维护断点，将CS、IP推入堆栈推入堆栈5得到中断向量得到中断向量6执行中断效力程序执行中断效力程序微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 408086中断中断o共共256个类型号个类型号o一个中断源对应一个类型号一个中断源对应一个类型号o中断向量中断向量:中断效力程序的入口地址中断效力程序的入口地址(cs,ip)o中断向量表中断向量表:将一切中断向量集中放在一同将一切中断向量集中放在一同.o中断向量表中断向量表:放在内存地址放在内存地址0单元开场的单元单元开场的单元: 00000H 003FFHo中断向量指针中断向量指针:o 中断类型号中断类型号*4=中断向量最低字节指针中断向量最低字节指

32、针微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 41PR微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 428259A端口地址确实定端口地址确实定假设假设:8259A的端口地址为的端口地址为:20,21H,某某8位位CPU和和8259A的地的地址线如何衔接址线如何衔接?地址地址译码译码CPUD7D0A7A1D7D0A0A0INTAINTRINTAINT8259IR0IR7CSA7A0:0010 0000 20H0010 0001 21H微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 43向量类型向量类型INTACLKAD7AD0T1T2T3T4第第 一一 个个中断呼应周期中断呼应周期T1T2T3T4第第 二二 个个中断呼应周期中断呼应周期 8088CPU中断呼应周期时序微机原理总复习Zuo华中科技大学计算机学院 44级连电路衔接