南通大學微機原理期末考試知識點總結1 5章

2021-10-25 16:34:58 字數 5084 閱讀 3550

微機原理知識點

1.按照定義,設n為字長,則原碼能表示的整數範圍是:-(2n-1–1)~+(2n-1–1);

例如8位二進位制原碼表示的整數範圍是

-127d~+127d;

16位二進位制原碼表示的整數範圍是

-32767d~+32767d。

2.反碼表示法:

乙個正數的反碼和原碼相同;

乙個負數的反碼的符號位與其原碼的符號位相同,其餘位通過將其原碼的數值部分按位求反得到。

按照定義,設n為字長,則反碼能表示的整數範圍是:-(2n-1–1)~+(2n-1–1);

例如:8位二進位制反碼表示的整數範圍是

-127d~+127d;

16位二進位制反碼表示的整數範圍是

-32767d~+32767d。

3.補碼表示法:

乙個正數的補碼和反碼、原碼相同;

乙個負數的補碼的符號位與其原碼的符號位相同,其餘位可通過將其反碼數值部分加1得到。 按照定義,設n為字長,則補碼能表示的整數範圍是:-2n-1~+(2n-1–1);

例如:8位二進位制補碼表示的整數範圍是

-128d~+127d;

16位二進位制補碼表示的整數範圍是

-32768d~+32767d。

補碼比原碼、反碼所能表示的數的範圍大,數0的補碼只有一種表示形式,是計算機中採用的帶符號數的編碼方式。

利用符號位判別補碼溢位

若兩個同號數相加,結果的符號位與之相反,則溢位;

若兩個異號數相減,結果的符號位與減數相同,則溢位;

若兩個異號數相加或兩個同號數相減,則不溢位。

4.字元的ascii值可以看作字元的碼值,如字元「a」的ascii值為41h,「z」的ascii值為5ah,字元「a」的ascii值為61h,數字「0~9」的ascii值為0110000~011001,利用這個值的大小可以將字元排序,以後我們會遇到字串大小比較,實際上是比較ascii碼值的大小。

5.8086由執行部件eu(execution unit)和匯流排介面部件biu(bus inte***ce unit)兩部分組成,這兩個部件的操作是並行的。

eu負責指令的執行;

biu負責cpu與儲存器、i/o裝置之間的資料傳送。

6.eu組成:

算術邏輯單元(alu),可完成8位或16位運算元進行算術或邏輯運算;

8個16位通用暫存器(ax、bx、cx、dx、si、di、sp和bp);標誌暫存器;控制電路。

eu功能:負責指令的執行,即:從匯流排介面部件biu的指令佇列取得指令,執行之後向biu送回運算結果,並把運算結果的狀態特徵儲存到標誌暫存器中。

7.biu組成:4個16位段暫存器(ds、cs、es、ss);指令指標暫存器(ip); 20位的位址加法器;6位元組指令佇列緩衝器;內部暫存器和匯流排控制邏輯。

biu功能:負責cpu與儲存器、i/o裝置之間的資料傳送。具體包括:

取指令送指令佇列,配合eu從指定的記憶體單元或者外設埠中取資料,將資料傳送給eu,或者把eu的操作結果傳送到指定的記憶體單元或外設埠中。

8. cf進製標誌:指令執行後,如果運算結果在最高位上產生了乙個進製或借位,則cf=1;否則,cf=0。

pf奇偶標誌:如果運算結果低八位1的個數為偶數,則pf=1;否則,pf=0。

af輔助進製標誌:如果運算結果低4位產生了進製,則af=1;否則,af=0。

zf零標誌:如果運算結果為0,則zf=1;否則,zf=0。

sf符號標誌:如果運算結果為正數,則sf=0;否則,sf=1。

of溢位標誌:如果運算過程產生了溢位,則of=1;否則,of=0。

9.8086的工作模式由硬體設計決定:

引腳連電源(+5v),則8086處在最小模式;

引腳接地,則8086處在最大模式。

最小模式也稱為單處理器模式,是指系統中只有一片8086微處理器,所連的儲存器容量不大、**不多,所要連的i/o埠也不多,系統的控制匯流排就直接由cpu的控制線供給,從而使得系統中的匯流排控制電路被減到最少。最小模式適用於較小規模的系統。

最大模式是相對於最小模式而言的,適用於中、大型規模的系統。

在最大模式的系統中有多個微處理器,其中乙個是主處理器8086,其他的處理器稱為協處理器,承擔某方面專門的工作。和8086配合的協處理器有數值運算協處理器8087,和輸入/輸出協處理器8089。8086通過乙個匯流排控制器8288來形成各種匯流排週期,控制訊號由8288供給。

兩種工作模式的公共引腳

bhe /s7(三態、輸出) 高8位資料匯流排允許/狀態的復用引腳線,bhe與a0結合使用.

ready(輸入)準備就緒訊號,高電平時有效,有效時表示儲存器或i/o裝置準備就緒.

intr(輸入)可遮蔽中斷請求訊號,高電平時有效,標誌暫存器中if位:if=1,允許中斷;if=0,禁止中斷.

nmi(輸入)非遮蔽中斷請求訊號;上公升沿有效;不受if位影響.

8086只有nmi和intr可以引入外部中斷。

mn/mx最小/最大模式訊號,輸入。

10.儲存器的分段管理

儘管8086cpu提供20位位址,但8086中可用來存放位址的暫存器如ip、sp、bx、si等都是16位的,只能直接定址64kb;為了對1m個儲存單元進行管理,8086cpu採用了典型的儲存器分段技術。將整個儲存器空間分為許多邏輯段每個邏輯段的容量≤64kb位元組;各個邏輯段之間可以緊密相連,也可以互相重疊;對儲存器的定址操作採用段位址加段內偏移位址的二級定址方式;

對於任何乙個實體地址,可以唯一地被包含在乙個邏輯段中,也可包含在多個相互重疊的邏輯段中,只要有段位址和段內偏移位址就可以訪問到這個實體地址所對應的儲存空間。

分段後,對儲存器的定址操作不再直接用20位的實體地址,而是採用段位址 + 段內偏移位址的二級定址方式。

段位址在8086儲存空間中,把16個位元組的儲存空間稱作一節(paragraph),通常分段時要求各個邏輯段從節的整數邊界開始,這樣段首位址低4位應該是「0000」,因此就把段首位址的高16位稱為「段基址(段位址)」段位址是無符號的16位二進位制數,存放在段暫存器ds、cs、ss或es中,這些段分別稱為資料段、**段、堆疊段和附加段。

偏移位址

我們把某一儲存單元相對於段首位址的偏移量稱為偏移位址(也稱有效位址ea)。

偏移位址也是無符號的16位二進位制數,存放在ip、sp、bx、si、di、bp中或直接出現在指令中。

邏輯位址

採用分段結構的儲存器中,把通過段位址和偏移位址來表示的儲存單元的位址稱為邏輯位址,記為:

段位址:偏移位址

邏輯位址是實體地址的一種表示方式,不是唯一的。

例如:邏輯位址2000h:1300h、2120h:0100h和2100h:0300h表示的是同乙個儲存單元21300h。

實體地址

實體地址(pa)是儲存單元的絕對位址,20位,是cpu訪問儲存器的唯一的實際位址,每個儲存單元對應乙個實體地址;

8086的儲存空間實體地址範圍是00000h~fffffh。

實體地址由邏輯位址形成

實體地址 = 段位址×10h+偏移位址

cpu中,這個過程由位址加法器完成;

例如,邏輯位址2000h:1300h,所代表的實體地址為:

pa = 2000h×10h+1300h

= 20000h+1300h

= 21300h

11.cpu執行指令時涉及三種週期:時鐘週期,匯流排週期,指令週期。

計算機是乙個複雜的時序邏輯電路,時序邏輯電路都有「時鐘」訊號。 計算機的「時鐘」是由振盪源產生的、幅度和週期不變的節拍脈衝,每個脈衝週期稱為時鐘週期(clock cycle),又稱為t狀態。

時鐘週期是微機系統工作的最小時間單元,取決於系統的主頻率,系統完成任何操作所需要的時間,均是時鐘週期的整數倍。

把cpu通過匯流排進行某種操作的過程稱為匯流排週期(bus cycle),表示從m或i/o埠訪問乙個資料所需的時間。

根據匯流排操作功能的不同,分為:

儲存器讀週期

儲存器寫週期

i/o讀週期

i/o寫週期

乙個基本的匯流排週期由4個時鐘週期組成(t1、t2、t3、t4)。

在有些情況下,外設或儲存器速度較慢,不能及時地配合cpu傳送資料。這時,外設或儲存器會通過「ready」訊號線在t3狀態啟動之前向cpu發乙個「資料未準備好」訊號,於是cpu會在t3之後插入1個或多個附加的時鐘週期等待狀態tw。

只有在cpu和記憶體或i/o介面之間傳輸資料,以及填充指令佇列時,cpu才執行匯流排週期。可見,如果在乙個匯流排週期之後,不立即執行下乙個匯流排週期,那麼,系統匯流排就處在空閒狀態,此時,執行空閒週期ti。

每條指令的執行包括取指令(fetch)、解碼(decode)和執行(execute)。

指令週期是指執行一條指令所用的時間。

指令週期是由1個或多個匯流排週期組合而成。或者說,指令週期可以被劃分為若干個匯流排週期。8086中不同指令的指令週期是不等長的。

對於8086cpu來說,在eu執行指令的時候,biu可以取下一條指令。由於eu和biu可以並行工作,8086指令的最短執行時間可以是兩個時鐘週期,一般的加、減、比較、邏輯操作是幾十個時鐘週期,最長的為16位乘除法約要200個時鐘週期。

12.8086的七種基本的資料定址方式:

(1)立即定址;

(2)暫存器定址;

(3)直接定址;

(4)暫存器間接定址;

(5)暫存器相對定址;

(6)基址變址定址;

(7)相對基址變址定址。

立即定址:運算元直接出現在指令中,此時的運算元也叫立即數。立即數緊跟在操作碼後面,一起存放在**段中。

例如:mov ax,2010h

在該指令格式中,ax是目標運算元,2010h是源運算元。

在所有的指令中,立即數只能作源運算元,不能作目標運算元。

立即數應與目標運算元的長度一致。

立即數預設採用十進位制形式,以十六進製制形式出現的立即數應以字母h為字尾,以八進位制形式出現的立即數應以字母q為字尾。

以十六進製制形式出現的立即數,若以字母開頭,則必須以數字0為字首。

立即數還可以用表示+、-、×、/表示的算術表示式,也可以用圓括號改變運算順序。

立即數只能是整數,不能是小數、變數或其它型別的資料。

暫存器定址:

運算元在暫存器中,在指令中指定暫存器號。

由於暫存器號短,因此,採用暫存器定址方式的指令的機器碼長度短。

運算元在暫存器中,指令執行時,操作就在cpu的內部進行,不需要通過訪問儲存器來取得運算元,因而指令的執行速度快。

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