微机原理复习.ppt

1、1,微机原理及接口技术,复习课,2,考试题型,1、填空（30分）15 2、说明（10分）5 3、问答（10分）5 4、计算（15分）3 5、编程 （10分）1 6、程序分析（10分）1 7、综合应用（15分）1,3,第1章复习 数制转换,二十六进制数互相转换 1111 1001B = F9H 二十进制数互相转换 1011 0111B=（183）D 12.125D=（1100.001）B,4,微型计算机,定义： 以微处理器（CPU）为核心，配上大规模集成电路的存储器（ROM/RAM）、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机。,5,微处理器,组成： 运算器：四则运算和逻辑运算等 控制器：取指

2、令、译码、发控制信号和时序等 寄存器组：存放运算数据、中间结果或地址,6,三组总线,地址总线AB 单向，位数n决定CPU可寻址的内存容量 数据总线DB 双向，CPU与存储器、外设交换数据的通路 控制总线CB 双向，传输控制信号和状态信号,7,总线分类,内部总线（CPU内部） 元件级总线（CPU与其他外围芯片之间） 系统总线（底板插件，如PCI、PCI-E等） 外部总线（系统与系统之间，或连接外设，如USB、RS232等）,8,复习 8086CPU内部结构,1979年推出，内含2.9万晶体管 数据总线宽度16位，地址总线宽度20位； 采用单一的+5V电源，一相时钟，时钟频率为 5MHz（8086

3、），10MHz（80861），8MHz（80862） 133条指令，指令长度16字节，指令最短执行时间为0.4us（平均0.5us）,9,8086/8088 CPU的结构,8086为16位机（数据总线16位）,8086与8088的比较,8088为准16位机，数据总线内部16位，外部8位,两者的软件完全兼容，程序的执行也完全相同。 8088对相同的程序，它将执行得比8086慢。,10,从功能上，8086分为两部分，即 1.执行部件(execution unit，EU) 2.总线接口部件(bus interface unit，BIU),11,执行部件,执行部件负责指令的执行 ，由下列4部分组成：

4、4个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； 4个指针和变址寄存器，即 基数指针寄存器BP（base pointer） 堆栈指针寄存器SP(stack pointer) 源变址寄存器SI(source index) 目的变址寄存器DI(destination index)； 标志寄存器； 算术逻辑部件(arithmetic logic unit)。,12,总线接口部件,总线接口部件负责与存储器、I/O端口传送数据 ，由下列4部分组成： 4个段地址寄存器（CS、DS、ES、SS） 16位的指令指针寄存器 IP(Instruction Pointer) 20位的地址加法器 6字节的指令队列缓冲器,1

5、3,分为四类： 通用寄存器组 指针和变址寄存器 2) 段寄存器 3) 指令指针和标志寄存器,8086的寄存器结构,段寄存器,通用寄存器组,指针和 变址寄存器,指令指针和 标志寄存器,SS,ES,DS,CS,FLAGS,IP,DI,SI,BP,SP,DL,CL,BL,AL,DH,CH,BH,AH,0,DX,CX,BX,AX,15,8 7,14,（一）通用寄存器,AX、BX、CX和DX 一般用来存放8位或者16位操作数 AX/AL还可用于乘除法指令和I/O指令中 BX查表转换和间接寻址时存放访问存储单元的地址（基址）,15,（二）指针和变址寄存器 1) SP 存放的是访问堆栈所需的“堆栈指针” 。

6、 2) BP 访问堆栈段的一个数据区的“基地址”（偏移量）。 3) SI 用于寻址串操作指令的源数据串。 4) DI 用于寻址串操作指令的目的数据串。,16,（三）段寄存器（Segment Register）,8086有4个16位的段寄存器，每个用来确定一个存储区(段)的起点，与其它寄存器联合生成存储器地址： （1）代码段寄存器CS （2）数据段寄存器DS （3）堆栈段寄存器SS （4）附加段寄存器ES,17,（四）指令指针和状态标志寄存器,16位指令指针IP保存了下一条要执行的指令的地址偏移量 标志寄存器FLAGS存放微处理器当前状态信息。,18,存储器中的逻辑地址和物理地址,任何一个逻辑地

7、址由段基址和偏移地址两个部分构成，它们都是无符号的16位二进制数。 逻辑地址的表示段地址：偏移地址 任何一个存储单元对应一个20位的物理地址，也可称为绝对地址 物理地址=段地址16+偏移地址 例：已知某存储单元所在的段地址为1900H，偏移地址为8000H，试求出该单元所在的物理地址？,19,最小模式和最大模式的概念,(1)最小模式: 在系统中只有一个微处理器。 (2)最大模式： 两个或多个微处理器（主处理器、协处理器）,20,复习指令系统 1. 立即数寻址,8086 CPU指令系统中，有一部分指令所用的8位或16位操作数就在指令中提供，这种方式叫立即数寻址方式。 例如： MOV AL，80H

8、 MOV AX，1090H 立即数寻址方式的显著特点就是速度快。,21,2. 寄存器寻址,如果操作数就在CPU的内部寄存器中，那么寄存器名可在指令中指出。这种寻址方式就叫寄存器寻址方式。,对16位操作数来说，寄存器可以为？ 而对8位操作数来说，寄存器可为？。 例如： INCCX ROLAH，1 PUSH IP,执行速度快。,所有16位寄存器,AH/AL/BH/BL/CH/CL/DH/DL,22,3. 直接寻址,默认为段寄存器是数据段寄存器DS。,使用直接寻址方式时，数据总是在存储器中，存储单元的有效地址由指令直接指出，所以直接寻址是对存储器进行访问时可采用的最简单的方式。,例如： MOV AX

9、，1070H,例如，上一条指令执行时，设DS2000H，则执行过程是将绝对地址为 和 两单元的内容取出送AX。,23,4. 寄存器间接寻址,采用寄存器间接寻址方式时，操作数一定在存储器中，存储单元的有效地址由寄存器指出，这些寄存器可以为BX，BP，SI和DI之一，即有效地址等于其中某一个寄存器的值：,例如： MOV AX，BX MOV BP,BX MOV CL, SI MOV DI, DH,24,5. 寄存器相对寻址,采用寄存器间接寻址方式时，允许在指令中指定一个位移量，有效地址就通过寄存器内容加上一个位移量来得到，这种寻址方式叫寄存器相对寻址：,例如： MOV AX, 0003 BX MOV

10、 BP + 0050 , BL,BX BP+ 8位位移量 EA SI 16位位移量 DI,25,例如： MOV AX，BX+SI 设DS1000H，BX5000H，SI2000H，则上面指令在执行时，有效地址为7000H，本指令将 和 两单元的内容取到AX中。 MOV BP+SI, AL 设SS2000H，BP6000H，SI2000H，则上面指令在执行时，有效地址为8000H，本指令将AL中的内容送到内存堆栈区的 地址单元中。,28000H,6 基址加变址寻址,26,7 相对的基址加变址寻址,在基址加变址寻址方式中，也允许带一个8位或16位的偏移量，其和值构成有效地址，这种寻址方式叫相对的基

11、址加变址寻址。即： EA BX SI 8位偏移量 BP+DI+16位偏移量 例如： MOV AX, 0003 BX DI MOV BP + SI + 0050 , BL,27,MOV指令的几点说明：,（1）MOV DS ，CS；错误 MOV 16H ，20H；错误,（2） MOV SS ，2000H；错误 MOV SS , 2000H；正确 MOV SS , AX ；正确,（3）MOV CS, AX；错误,（4）MOV IP, 5000H；错误,（5）MOV BX, AL；错误,28,堆栈作用： 在调用一个过程时，保存返回地址； 暂时存放寄存器或存储器单元操作数的内容。,堆栈操作指令,进栈 P

12、USH 源 操作： （SP） （SP）-2 （SP）+1，（SP） （源） 出栈 POP 目标 操作：（目标）（SP）+1，（SP） （SP） （SP）+2,29,例如，将16位通用寄存器CX的内容压入堆栈，然后，弹出栈顶至CX中,已知：(SS)0200H，(SP)0008H，(CX)12FAH。,PUSH CX,30,POP CX,31,输入/输出指令,直接IN指令（端口地址只能 8 位） IN AL ，50H IN AX ，80H,间接IN指令（端口地址是16 位，也可8 位。） MOV DX，0FFF2H IN AL ，DX,32,直接OUT指令（端口地址只能 8 位） OUT 44H

13、， AL OUT 70H ， AX,间接OUT指令（端口地址是16 位，也可8 位。） MOV DX，87FEH MOV DX ，80H MOV AL ，40H OUT DX ，AL OUT DX ，AL,33,练习,试编写程序实现两个4字节的无符号数相加，这两个数分别存放在2000H和3000H开始的存储单元中，低位在前，高位在后，进行加法运算后得到的和存放在2000H开始的内存单元中。,34,CLC MOVSI，2000H MOVAX，SI MOVDI，3000H ADDAX，DI MOVSI，AX MOVAX，SI+2 ADCAX，DI+2 MOVSI+2，AX,程序如下：,35,SAL

14、AL，1 MOVBL，AL MOVCL，2 SALAL，CL ADDAL，BL,例，分析下面的程序段所实现的功能,36,例如,AL寄存器中的8位二进制数拆分成高四位和第四位，分别存放在AH寄存器的低四位和AL寄存器的低四位中,37,MOV BL,AL MOV CL,4 ROL AL,CL AND AL,0FH MOV AH,AL MOV AL,BL AND AL,0FH,38,例如,设2000H开始的区域中，存放着20个数据，要求找出其中最大的数，并存到2000H单元。,39,MOV BX, 2000H MOV AL, BX MOV CX, 14H L1: INC BX CMP AL, BX

15、JGE L2 MOV AL, BX MOV BX, 2000H MOV BX, AL,L2: DEC CX JNZ L1,L2: LOOP L1,40,指令性语句由8086指令助记符构成的语句 由CPU执行，每一条指令性语句都有一条机器码指令与其对应； 指示性语句由伪指令构成的语句 由汇编程序(MASM)执行。指示性语句无机器码指令与其相对应。,复习 汇编语言的两种语句,41,复习 存储器,1. 存储器和CPU的连接考虑 高速CPU和较低速度存储器之间的速度匹配问题。（插入 ） CPU总线的负载能力问题。（加总线驱动器 等） 片选信号和行地址、列地址的产生机制。 （ ）,8286,等待状态Tw

16、,片选选芯片，地址选单元,42,存储器的地址选择：,全译码法 适用于组合容量较大的存储器 结构复杂 部分译码法 线选法 适用于容量较小的存储器 结构简单,43,全译码,所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址 包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻址（片选译码） 采用全译码，每个存储单元的地址都是唯一的，不存在地址重复 译码电路可能比较复杂、连线也较多,44,全译码示例,45,部分译码,只有部分（高位）地址线参与对存储芯片的译码 每个存储单元将对应多个地址（地址重复），需要选取一个基本地址 可简化译码电路的设计 但系统的部分地址空间将被浪费,46

17、,部分译码示例,47,线选译码,只用少数几根高位地址线进行芯片的译码，且每根直接选中一个芯片（组） 务必保证片选信号线一次只能有一根有效 虽构成简单，但地址空间严重浪费,48,线选译码示例,切记： A14 A1300的情况不能出现 00000H01FFFH的地址不可使用,49,存储器地址选择注意,片内寻址：低位地址线连所有存储器芯片的地址线上 芯片间寻址(片选寻址)：高位地址线单独选址（线选），或经过译码器（部分译码或全译码）连接存储器片选端,50,复习 I/O接口,1什么是端口： 接口电路中，用于存放不同种类信息的寄存器，称这些寄存器为端口。每个端口对应一个端口地址。 2端口分类： 数据端口

18、：数据信息 状态端口：状态信息 控制端口（命令端口）：控制信息,51,3. I/O端口的编址：,接口电路占用的I/O端口有两类编址形式 I/O端口单独编址 I/O地址空间独立于存储地址空间 如8086/8088 I/O端口与存储器统一编址 它们共享一个地址空间 如M6800,52,4端口地址分配方法：,一般一个接口包含多个I/O端口，必须分配不同端口地址。 例如：一个双向I/O接口电路包含4个端口，即数据输入、状态端口、数据输出和控制端口。因为前两者只读不能写，后两者只写不能读，所以只需分配2个端口地址，即数据输入/输出一个端口，控制/状态一个端口。 对于外设的操作就可以转化为对端口的操作。,

19、53,I/O端口单独编址,优点： I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富,54,I/O端口与存储器统一编址,优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活 缺点： I/O端口要占去部分存储器地址空间 程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）,55,CPU和外设之间的数据传送方式,程序方式（无条件、条件传送） 中断方式 DMA方式,56,一 程序方式,1. 无条件传送方式 （1）定义：确认计算机外设已经准备好，就不必查询外设状态而直接进行数据传输。 （2）适用条件：传送不能太频繁，外设通常比

20、较简单，如开关、数码LED显示器等,57,2 . 条件传送方式,（1）条件传送的概念： 又叫查询方式传送，CPU通过程序不断读取并检测外设状态，一旦发现输入设备处于准备好或输出设备空闲状态时，就执行输入/输出指令完成信息交换。,58,二 中断方式,中断方式传送是指当外设向CPU发出中断请求时，才能进行数据传送，此时CPU终止当前程序执行，转去执行进行数据传送任务的中断服务子程序，完成后返回断点处继续执行。,59,三 DMA方式,定义：直接存储器存取方式 特点：外设利用专用的DMA接口电路直接与存储器进行高速数据交换，而不经过CPU，完全不需要一些额外的操作，只决定于存储器和外设的速度。,60,

21、复习 可编程并口芯片8255A,并口定义： 一个字符的各位数用几条线同时进行传输。 特点： 优点：传输速度快，信息率高 缺点：用电缆多，不适应远距离传输,61,8255A的芯片引脚信号,62,1. 和外设一边相连的信号,PA7PA0端口A数据信号； PB7PB0端口B数据信号； PC7PC0端口C数据信号。,63,2. 和CPU一边相连的信号,RESET复位信号，高电平有效 。 D7D0 数据线 。 CS# 片选信号。 RD# 读出信号。 WR#写入信号。 A1、A0端口选择信号,64,某应用系统以8255A作为接口，采集一组开关S7S0 的状态，然后通过一组发光二极管LED7LED0显示开关

22、状态(Si闭合，则对应LEDi亮，Si断开，则对应的LEDi灭），已知8255A、B两组均工作在方式0，电路连线图如图所示。,分析8255A四个端口的地址。 写出8255工作方式控制字。 写出实现给定功能的汇编语言程序。,方式0同步传送的例子,65,LED7,LED0,PA7,PA0,8255A,D7D0,D7D0,WR,RD,IOW,IOR,Y4,G1,G2B,G2A,C,B,A,74LS138,CS,A10,置方式字 MOVDX, 666H ;置控制端口地址 OUTDX, AL L1:MOVDX, 662H;置B口地址 IN AL,DX;读开关状态（1断，0通） MOVDX, 660H;置

23、A口地址 OUTDX, AL;输出（1灭，0亮） JMPL1,70,8086/8088的中断分类 ：,71,说明,硬件中断： （1）非屏蔽中断，NMI引入 （2）可屏蔽中断，INTR引入 软件中断： （1）内部中断，如单步、除法错、断点和溢出中断； （2）软件中断：中断指令INT n引入。,72,例：中断类型号为10的中断处理子程序存放在1234H：5678H开始的内存区域中，求中断向量地址及其每个单元中所存放的数值。,1044028H 求得中断向量物理地址是00028H0002BH 按8086存储原则，从00028H0002BH的每个单元中分别存放78H、56H、34H、12H,73,复习 计数器/定时器8253, 计数器通道0，1，2(16位、减1计数) 特点：结构相同，引脚相同，功能独立 工作方式共6种 控制寄存器（A1、A0为11时选中） 在初始化过程中，必须先写入控制字，才能写其他命令,74,复习 D/A和A/D转换,1应用场合： 用于计算机控制系统和测量仪器仪表中 2在实时控制系统中的作用：,75,76,说明：,1）现场信号一般为非电模拟信号，通过传感器变为电信号，经放大到ADC的量程范围内，再经低通滤波降噪，最后