第28講微機(jī)原理與接口技術(shù)

微機(jī)原理與接口技術(shù)

期末考試題型及考試范圍

自動(dòng)化學(xué)院:石云80分比90分差的是方法60分以下差的是什么呢？99分比100分差的是境界90分比99分差的是運(yùn)氣60分比70分差的是細(xì)節(jié)70分比80分差的是勤奮AttitudedetermineseverythingAttitudedetermineseverythingAttitudeisEverything指導(dǎo)思想在了解的基礎(chǔ)上熟悉在熟悉的基礎(chǔ)上鞏固在鞏固的基礎(chǔ)上提高以微機(jī)原理最基本的、重要的概念及方法,以及教學(xué)大綱的要求為線索，組織復(fù)習(xí)內(nèi)容，舉例、擴(kuò)充到實(shí)踐應(yīng)用NOTE:不要記流水帳考試范圍80X86系列微處理器宏指令及功能程序設(shè)計(jì)A/D&D/ADMA以上內(nèi)容不作考試要求;教材其他章節(jié)均為考試范圍。重點(diǎn)如下考試題型及分值單選題填空題問答題閱讀題編程題讀圖題綜合題小計(jì)第1章22第2章4101024第3章628第4章251017第5章1010第6章21012第7章21012第8章224第9章24511小計(jì)2020255101010100分?jǐn)?shù)單選題填空題問答題閱讀題編程題讀圖題綜合題小計(jì)第1章22第2章410519第3章62513第4章251017第5章1010第6章257第7章21012第8章22511第9章2459小計(jì)2020255101010100一、基本概念1.計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)數(shù)制、編碼①數(shù)制二、十、十六數(shù)的表示約定（帶約定符號(hào)：B,D或不帶,H）

數(shù)制間的轉(zhuǎn)換→常用按權(quán)展開多項(xiàng)式帶符號(hào)數(shù)/無符號(hào)數(shù)數(shù)的類型（8位字節(jié),16位字,32位雙字）例：MOVAX，10HAX＝0010HMOVAX，10AX＝000AH特別要注意10進(jìn)制與16進(jìn)制②帶符號(hào)數(shù)的表示原碼，反碼，補(bǔ)碼

微機(jī)中約定，不加申明、凡帶符號(hào)數(shù)一律用補(bǔ)碼表示。求真值先判正負(fù)。只有最高位為符號(hào)位，如8位補(bǔ)碼，D7為符號(hào)位，其余為數(shù)值位；如16位補(bǔ)碼，D15為符號(hào)位，其余為數(shù)值位。例：FFH→8位數(shù)，若視為無符號(hào)數(shù)→255若視為原碼→﹣7FH=﹣127若視為補(bǔ)碼→﹣1例：

已知8位補(bǔ)碼數(shù)9CH10011100B→﹣64H=﹣100一個(gè)數(shù)在機(jī)器中的表示是唯一的，但代表的含義不是唯一的，取決于你怎么看它。③ASCII碼字符在機(jī)器中的表示，27=128種，一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)字符。常用的ASCII碼字符‘0’～‘9’→30H～39H，‘A’～‘Z’→41H～5AH，0DH→ENTER，0AH→換行，20H→空格。計(jì)算機(jī)的常用輸入/輸出設(shè)備都是ASCII碼。區(qū)分字符與數(shù)值→字符與數(shù)值的轉(zhuǎn)換：

如：‘0’～‘9’減30H或ANDAL，0FH可得其數(shù)值；‘A’～‘Z’減37H。

如：0～9加30H；

A～F加37H。④BCD碼十進(jìn)制的表示，常用8421BCD存放規(guī)律：壓縮型BCD一個(gè)字節(jié)存放2位十進(jìn)制數(shù)；非壓縮型BCD一個(gè)字節(jié)存放1位十進(jìn)制數(shù)，又稱ASCIIBCD。

如：12→壓縮BCD12H；非壓縮BCD0102H。

運(yùn)算∵BCD“逢十進(jìn)一”，而4位二進(jìn)制數(shù)“逢十六進(jìn)一”，∴必須調(diào)整，為此提供了調(diào)整指令。BCD數(shù)二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換的基本方法:十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示與十進(jìn)制本身是一樣的，如55的BCD碼就是55H。弄清除壓縮BCD碼與非壓縮BCD碼區(qū)分BCD數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、ASCII碼：如：鍵入：12AB可視為ASCII字符，也可視為十六進(jìn)制數(shù)。但在內(nèi)存中存放的都是ASCII碼值：31H，32H，41H，42H。2、寄存器結(jié)構(gòu)編程基礎(chǔ)，CPU內(nèi)部寄存器越多，使用越靈活，速度越快，CPU每次發(fā)展，都增加了內(nèi)部Reg或位數(shù)的長度。8個(gè)通用RegAX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI。4個(gè)段Reg

CS，DS，ES，SS。2個(gè)控制Reg

IP，F(xiàn)。IP跟蹤程序的執(zhí)行，F(xiàn)判斷智能功能?；居猛?，專門特殊用途，AX為乘除指令的累加器，即目的操作數(shù)Reg

。BX訪問存儲(chǔ)器作間址或基址Reg

。CX在循環(huán)、字符串、移位中作計(jì)數(shù)Reg

。DX訪問I/O端口時(shí)作間址Reg

。BP→訪問存儲(chǔ)器時(shí)作基址或間址Reg

。SP→堆棧指針。注意：BP及SS都是對(duì)堆棧操作，所以默認(rèn)的段寄存器是SS3、堆?！跋冗M(jìn)后出”的特殊的存儲(chǔ)區(qū)，一端固定-》SS，一端活動(dòng)-》SP指針。作用子程序調(diào)用、中斷、保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場、暫存中間結(jié)果、傳遞參數(shù)。影響堆棧內(nèi)容及SP指針的操作PUSH，POP，CALL，RET，INT，中斷，IRET

[BP]或SS：[XX]，改變內(nèi)容。注意：執(zhí)行這類指令時(shí)，堆棧指針SP內(nèi)容如何變化，堆棧本身的內(nèi)容如何變化，它們在內(nèi)存中的地址分配4、中斷中斷的概念CPU暫停當(dāng)前程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行某些臨時(shí)發(fā)生的事件，即中斷服務(wù)，服務(wù)后返回到原來地方繼續(xù)運(yùn)行的過程中斷。中斷源中斷來源的識(shí)別軟件查詢或硬件識(shí)別向量中斷，即對(duì)每個(gè)外設(shè)固定編號(hào)N即中斷類型碼N（中斷向量）N*4得到中斷向量表的地址中斷向量（中斷程序本身的地址）響應(yīng)中斷的條件是什么中斷響應(yīng)的全過程？CPU響應(yīng)中斷條件？中斷向量表將256種中斷服務(wù)器程序的入口地址排成一張表，已知向量表地址（指針）及單元內(nèi)容，則可計(jì)算出N及轉(zhuǎn)移地址。IP→4×N，CS→4×N+2單元。中斷響應(yīng)過程保護(hù)FR、CS、IP、軟件保護(hù)Reg，∴影響堆棧內(nèi)容及SP。中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)填寫向量表（不作要求）。中斷類型內(nèi)部，外部，軟中斷，硬中斷。任何一個(gè)子程序或一段操作都可用INTN實(shí)現(xiàn)。VERYIMPORTANT!響應(yīng)中斷的過程是什么？5、總線與時(shí)序概念與接口設(shè)計(jì)有關(guān)?？偩€BUS傳送信息的公共通道，即把計(jì)算機(jī)各部件連在一起的一組并行導(dǎo)線?？偩€的寬度能并行傳送的二進(jìn)制信息的位數(shù)，如：16位DB，20位AB。傳送特點(diǎn)分時(shí)傳送，方能實(shí)現(xiàn)不同來源的信息在一組統(tǒng)一的傳輸線上傳送，為控制在某一特定時(shí)刻，總線上只能傳送一種信息，所以對(duì)總線的發(fā)送/接收必須進(jìn)行控制常用的控制器三態(tài)門，即微機(jī)中：存儲(chǔ)器、I/O接口都是通過三態(tài)門掛接在總線上，不使用時(shí)，呈高阻（開路），需交換信息時(shí)選通三態(tài)門和總線接通，連接接口。為什么要用總線？總線的作用是什么？為什么要分時(shí)復(fù)用？如何實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用？時(shí)序在時(shí)鐘CLK的控制下一步一步的操作，CPU時(shí)序告訴人們在某一特定時(shí)刻（T狀態(tài)）究竟執(zhí)行什么操作。時(shí)間T狀態(tài)CPU動(dòng)作的最小單位，一個(gè)CLK周期；總線周期與總線打交道的時(shí)間，如存儲(chǔ)器讀/寫（4T），I/O讀/寫（4T）。總線分類根據(jù)傳送信號(hào)可分：AB傳送CPU發(fā)出的地址，以便尋址存儲(chǔ)器和I/O端口，20位AB，220=1MB；DB傳送數(shù)據(jù)，8/16位DB；CB傳送各種控制信號(hào)，高電平有效/低電平有效。幾個(gè)周期的關(guān)系，T1~T4總線上的變化典型時(shí)序存儲(chǔ)器讀/寫，I/O讀/寫，即哪些信號(hào)有效（MEMR/MEMW,IOR/IOW,DB,AB）,具體應(yīng)用體現(xiàn)在存儲(chǔ)器擴(kuò)展及接口設(shè)計(jì)中軟硬件的配合。如：

INAL,DXAB,DB,IOR有效；

OUTDX,ALAB,DB,IOW有效；用以上信號(hào)控制接口。體現(xiàn)在端口譯碼信號(hào)CS二、指令系統(tǒng)1、指令機(jī)器能識(shí)別的基本命令，指令的集合指令系統(tǒng)，取決于硬件CPU。指令的組成

說明指令的功能及操作的對(duì)象。機(jī)器指令一組二進(jìn)制代碼機(jī)器碼，如：BA0300HMOVDX，OFFSETIBUF。符號(hào)指令操作碼、操作數(shù)均用特定符號(hào)表示。匯編將匯編源程序（符號(hào)語言指令）翻譯成機(jī)器語言程序。如：MASM程序。操作碼占多少字節(jié)，操作數(shù)占多少字節(jié)。2、尋址方式定義尋找操作數(shù)（地址）的方式，∵操作數(shù)可存放在Reg或Mem。7種尋址方式立即、寄存器、直接、間接、基址、變址、基址加變址；熟悉尋址方式，方能理解指令的功能。*3、默認(rèn)段存儲(chǔ)器尋址中段地址的確定問題，一般遵守約定段：超越（跨段）操作，DS：[BP]，顯示說明高于默認(rèn)段。操作數(shù)的存在形式1.立即數(shù)2.寄存器3.存儲(chǔ)器4、常用的符號(hào)指令—6大類格式符號(hào)指令的書寫規(guī)則。功能由操作碼決定，由助記符號(hào)體現(xiàn)。

如：

SARDX，1RCRAX，1兩指令完成DX：AX雙字右移一位，帶符號(hào)數(shù)÷2。應(yīng)用注意事項(xiàng)如MOV的合法/非法傳送：如：MOVAX，DATAMOVDS，AX而：MOVDS，DATA×重點(diǎn)指令編程時(shí)常用（上機(jī)、作業(yè)常用），包括傳送（交換、棧操作、I／O）、算術(shù)（主要是加、減）、調(diào)整（BCD碼）、移位、條件轉(zhuǎn)移（JC/JNC/JZ/LNZ/JB/JNB/JA/JNA、LOOP、CALL）、CMP。CMP指令執(zhí)行后，結(jié)果及狀態(tài)如何？5哪些指令對(duì)狀態(tài)標(biāo)志有影響算術(shù)；邏輯；移位；標(biāo)志操作。從編程的應(yīng)用角度看，主要的標(biāo)志位是CF,ZF,PF;OF,AF現(xiàn)在基本不用了，但也要知道其含義及求法。三、匯編程序設(shè)計(jì)1、程序結(jié)構(gòu)分段定義與組織2、常用偽指令與常用算符：段定義SEGMENT…ENDS

子程序PROC…ENDP

常量定義EQU

變量定義DB，DW，(DD，DQ，DT)

PTR（類型屬性運(yùn)算符）：（跨段前綴符）

OFFSET（取偏移地址）SEG（取段地址）ORG（地址定位）DUP（重復(fù)定義）*3兩個(gè)軟件接口PC專為匯編提供的兩個(gè)程序接口DOS，BIOS。重點(diǎn)常用輸入/輸出（1#鍵入一個(gè)字符，2#顯示一個(gè)字符，9#顯示一串字符，10#鍵入一串字符，11#檢查有無鍵入，以控制程序是否結(jié)束）。這部分考試時(shí)只需要用到返回DOS的中斷調(diào)用。4、程序設(shè)計(jì)的基本技術(shù)順序算術(shù)運(yùn)算（加，減，乘，除），BCD運(yùn)算（調(diào)整），查表技術(shù)，拆字拼字。

例、用查表法將AL中的16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為字符。TABDB’0123456789ABCDEF’方法1：LEABX，TABXLATTAB；（[BX+AL]）→AL法二XOR方法2：XORBH，BHMOVBL，ALMOVAL，TAB[BX]；（[BX+TAB]）→AL以上為表地址加偏移量作為訪問單元。如：CMPAL，KEYTAB[BX]鍵盤中獲取鍵值如：MOVAL，SEGTAB[BX]在7段顯示器中獲取段碼，本質(zhì)上都是采用了查表技術(shù)。分支無條件轉(zhuǎn)移，條件轉(zhuǎn)移。JZ，JNZ，JC，JNC，JB，JNB，JA，JNA。如：CMPAX，[SI]JNBNEXT無符號(hào)數(shù)比較AX≧[SI]XCHGAX，[SI]AX中存放較大值循環(huán)計(jì)數(shù)，條件控制，雙重控制，單重，多重；常用LOOP。串操作可簡化循環(huán)程序的設(shè)計(jì)，約定初始化。常用的要掌握5、子程序設(shè)計(jì)模塊化的手段之一（包括中斷服務(wù)程序）結(jié)構(gòu)PROC…ENDP調(diào)用與返回（CALL，RET）斷點(diǎn)保護(hù)，保護(hù)現(xiàn)場，恢復(fù)保護(hù)進(jìn)棧。影響SP及堆棧內(nèi)容。*子程序參數(shù)傳遞：約定REG法，約定單元法，堆棧法，參數(shù)賦值法→相應(yīng)單元在CPU，DS，SS，CS。保護(hù)現(xiàn)場解決主子程序公用REG的保護(hù)問題。6、常用算法加減運(yùn)算，BCD運(yùn)算，雙字操作（運(yùn)算），帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算，數(shù)制轉(zhuǎn)換，碼制轉(zhuǎn)換，排序，查表，求MAX，求MIN。請大家閱讀教材及課件中的例題。7、程序，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)內(nèi)存映象圖（即存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容如：數(shù)據(jù)段定義（輸入）后的映象圖，程序執(zhí)行的堆棧映象圖—CALL，中斷）。偽指令分配的存儲(chǔ)空間及初始化數(shù)據(jù)（注意：負(fù)數(shù)存儲(chǔ)方式）*8、程序運(yùn)行（DEBUG）基本命令T，P單步執(zhí)行指針I(yè)P，SP，REG，F(xiàn)標(biāo)志，MEM單元內(nèi)容的變化。四、微機(jī)硬件系統(tǒng)1、微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三總線結(jié)構(gòu)AB，DB，CB。

基本組成CPU系統(tǒng)，存儲(chǔ)器（RAM，ROM），I/O接口，I/O設(shè)備，通過總線連在一起。工作原理程序存儲(chǔ)，程序控制，即馮·諾依曼原理。為什么要分段什么是VAN.NEUMANN結(jié)構(gòu)？什么是HARVARD結(jié)構(gòu)？用圖表示。2、典型的處理器

如8088/8086結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（EU，BIU并行工作流水線作業(yè)）芯片級(jí)總線三總線芯片引線。EU及BIU分別起什么作用基本總線周期長度（T1、T2、T3、TW*、T4）3、典型CPU系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制核心

最小系統(tǒng)8086工作在最小組態(tài)，單一處理器系統(tǒng)，擴(kuò)展的存儲(chǔ)器外設(shè)較少，系統(tǒng)控制總線（如：IO／M，RD，WR）由CPU直接提供由8086，8284，373×3，245組成。最大系統(tǒng)8086工作在最大組態(tài)，多處理器系統(tǒng)，擴(kuò)展的存儲(chǔ)器外設(shè)較多，系統(tǒng)控制總線不能由CPU直接提供，外加控制器對(duì)CPU的三狀信號(hào)S2，S1，S0進(jìn)行譯碼控制形成系統(tǒng)控制信號(hào)（如MEMR，MEMW，IOR，IOW）由8088，8284，373×3，245，8288組成。最小系統(tǒng)與最大系統(tǒng)的組成及區(qū)別4、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序與數(shù)據(jù)的部件

存儲(chǔ)器的種類與特點(diǎn)分級(jí)結(jié)構(gòu)為解決存儲(chǔ)容量與速度之間的矛盾，常用三級(jí)結(jié)構(gòu)：高速緩沖存儲(chǔ)器CACHE，主存（內(nèi)存），輔存（外存）。內(nèi)存字節(jié)結(jié)構(gòu)每一個(gè)字節(jié)單元編號(hào)地址存儲(chǔ)器空間與AB有關(guān)。分段管理∵CPU內(nèi)部Reg均為16位，而地址20位。單元地址有兩種表示：邏輯地址→段地址：偏移地址（程序中使用）物理地址→CPU訪問單元的實(shí)際地址。各個(gè)不同位置的存儲(chǔ)器各有什么作用8086中內(nèi)存為什么要分段？是如何分段的？物理地址、邏輯地址、有效地址、段地址、偏移地址之間的關(guān)系？存儲(chǔ)器擴(kuò)展

CPU與存儲(chǔ)器連接三總線連接?！邌纹萘坑邢蓿嗳萘繑U(kuò)展，所需芯片數(shù)=總?cè)萘?單片容量，所需地址線為N位，應(yīng)滿足2N=總?cè)萘?，其低位AB接片內(nèi)地址線，高位地址譯碼后作片選。常用芯片EPROM2716(2K×8),2732(4k×8),2764(8k×8)；SRAM6116(2K×8),6264(8K×8)。

擴(kuò)展連線

EPROM→AB，DB，輸出允許OEMEMR，片選CE

譯碼輸出。

SRAMAB，DB，輸出允許OEMEMR，片選CE譯碼輸出，寫允許WEMEMW。如何計(jì)算存儲(chǔ)器的地址與容量。地址譯碼的問題5、輸入/輸出接口設(shè)計(jì)

8086的I/O尋址I/O單獨(dú)編址與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。I/O單獨(dú)編址使用專用IN/OUT指令傳送數(shù)據(jù)。

IN/OUT指令功能、應(yīng)用、時(shí)序信號(hào)低16位AB，DB，IOR/IOW，接口設(shè)計(jì)中必須正確利用這些信號(hào)控制接口電路。注意：DX在IN/OUT指令中做地址用，所以它的內(nèi)容出現(xiàn)在地址總線；AL/AX做轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)用，它的內(nèi)容出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。注意：各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么

數(shù)據(jù)傳送的控制方式無條件傳送(如A/D延時(shí)采集，8255方式0),查詢式傳送(查詢外設(shè)的狀態(tài)是否準(zhǔn)備好,如查詢A/D的EOC),中斷方式傳送(外設(shè)準(zhǔn)備好以后發(fā)出中斷請求，如A/D的EOC作為請求信號(hào)),DMA方式(直接存儲(chǔ)器存取)。

I/O擴(kuò)展槽(I/O通道)為方便用戶擴(kuò)展各種功能而引進(jìn)擴(kuò)展槽,即PC機(jī)采用了開放式結(jié)構(gòu),實(shí)質(zhì)為PC總線→后發(fā)展為ISA總線,即有62位信號(hào)線,擴(kuò)展接口常用信號(hào)：AB,DB,MEMR/MEMW,IOR/IOW,IRQ9,AEN(地址允許),CLK。CPU與I/O設(shè)備通信的方式有哪些？各自的特點(diǎn)與通途？6、譯碼譯碼目的在擴(kuò)展存儲(chǔ)器,I/O接口時(shí)都有尋址問題,即地址分配和片選,尋址時(shí)有片內(nèi)尋址,