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1、微型计算机原理辅导纲要第一部分 数制主要内容：1现代计算机是微电子学与计算数学相结合的产物。2.数值及常用数值3.数值转换方法4.为什么要用二进制5.为什么要用十六进制6.逻辑电路7.布尔代数及其基本运算规律8.二进制数的运算及其加法电路重点掌握：1数制是用符号来记数的科学方法。数制可以有很多种，但在计算机的设计与使用上常使用的则为十进制、二进制、八进制和十六进制，微型计算机中这些数制都是经常用到的，但在本书后面的内容中，二进制和十六进制更为常用。2数制所使用的数码的个数称为基；数制每一位所具有的值称为权。3十进制的基为“10”，即它所使用的数码为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，共有1
2、0个。十进制各位的权是以10为底的幂，各位的权为个、十、百、千、万、十万，即以10为底的0幂、1幂、2幂等。故有时为了简便而顺次称其各位为0权位、1权位、2权位等4二进的基为“2”，即其使用的数码为0，1，共两个。二进制各位的权是以2为底的幂，其各位的权为1，2，4，即以2为底的0次幂、1次幂、2次幂等。故有时也依次称其各位为0权位、1权位、2权位等5八进制的基为“8”，即其数码共有8个：0，1，2，3，4，5，6，7。八进制的权为以8为底的幂，有时也顺次称其各位为0权位、1权位、2权位等。6十六进制的基为“16”，即其数码共有16个：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E
3、，F。十六进制的权为以16为底的幂，有时也称其各位的权为0权、1权、2权等。7. 为什么要用二进制电路通常只有两种稳态：导通与阻塞、饱和与截止、高电位与低电位等。具有两个稳态的电路称为二值电路。因此，用二值电路来计数时，只能代表两个数码：0和1。如以1代表高电位，则0代表低电位，所以，采用二进制，可以利用电路进行计数工作。而用电路来组成计算机，则有运算迅速、电路简便、成本低廉等优点。8在数字的右下角加上（2）和（16）是指二进制和十六进制。同理，如写（8）和（10）则表示为八进制和十进制。也有用字母符号来表示这些数制的： B二进制，H十六进制，D十进制，O八进制。9数制的转换方法（1）十进制整
4、数转换成二进制数的“除2取余法”。如果十进制小数要转换成二进制小数，则要采取“乘2取整法”：例将二进制数11000000转换为十进制数 1*27+1*26=192将十进制数512转换成二进制数512D=1000000000B两点注意事项：(1)一个二进制数可以准确地转换为十进制数，而一个带小数的十进制数不一定能够准确地用二进制数来表示。(2)带小数的十进制数在转换为二进制数时，以小数点为界，整数和小数要分别转换。此外，还有其他各种数制之间的转换，其方法和上述方法差不多，都可以从数制的定义中找到转换方法。（3）将十六进制数1ABH转换为十进制数1ABH=1*162+A*161+B*160=256
5、+10*16+11=427第二部分 微型计算机结构的简化形式主要内容：1指令系统2执行指令的程序3控制矩阵与控制电路4. 二进制显示器5.程序及数据的输入方法6.初级程序的程序模式高速缓冲存储器重点掌握：1.算术逻辑部件 ALU 是一个二进制补码加法器减法器2. 二进制显示器 D 是用发光二极管组成的显示器。一般可分成 3 大部分(1) 中央处理器 CPU( 包括 PC ， IR ， CON ， ALU ， A 及 B) ；(2) 记忆装置 M(MAR 及 PROM) ；(3) 输入输出 I O( 包括 O 及 D ， D 也可称为其外围设备 ) 。3. 中央处理器 (central proc
6、essing unit, 缩写为 CPU) 是将程序计数功能 (PC) 、指令寄存功能 (IR) 、控制功能 (CON) 、算术逻辑功能 (ALU) 以及暂存中间数据功能 (A 及 B) 集成在一块电路器件上的集成电路4. 指令系统就是用来编制计算程序的一个指令集合。5. 微型计算机必须将指令清单中每一条指令都翻译成二进制码 机器码。6程序设计中要包括： (1) 编制汇编语言写的程序； (2) 助记符的翻译； (3) 存储器的分配等几部分7执行指令的例行程序：在程序和数据装入之后，启动按钮将启动信号传给控制部件 CON ，然后控制部件产生控制字，以便取出和执行每条指令。8执行一条指令的时间为一
7、个机器周期。机器周期又可分为取指周期和执行周期。取指过程和执行过程机器都得通过不同的机器节拍。在这些节拍内，每个寄存器 (PC ， MAR ， IR ， A ， B ， O 等 ) 的内容可能发生变化。9控制部件是使计算机能够成为自动机的关键部件。它包括下列主要部件：(1) 环形计数器 (RC) (2) 指令译码器 (ID) (3) 控制矩阵 (CM) (4) 其他控制电路。其中，环形计数器、指令译码器、控制矩阵称为控制器。10环形计数器用以发出环形字，从而产生机器节拍11从结构上用逻辑电路的方法来实现控制字的方法称为硬件方法。在指令系统较大，控制字较长 ( 即位数很多 ) 的情况下，常用软件
8、方法来实现 这就是所谓微程序法。12计算机的功能在很大程度上取决于其中央处理器部分，而后者的功能又取决于其控制器的功能。13访问存储器指令地址字段必须为 8 位 (256 个地址 ) 。访问存储器指令的特点是：由指令寄存器分出来的地址字段 (8 位的地址字段 ) 必定进入 MAR( 存储器地址寄存器 ) ，这就能够识别出 MRI 这类指令14转移指令可用以改变程序的顺序。这类指令可以在规定的某种条件下将程序进程向前转移或向后转移，也可跳过若干条指令语句或去执行某个子程序之后再回至下一条指令语句15初级程序是包括下列的程序模式： (1) 简单程序 程序一统到底，中间没有任何分支和跳转。 (2)
9、分支程序 程序进行中，根据判断程序执行的不同结果而分别跳转至其他子程序去。 (3) 循环程序 程序进行过程中，在某一循环体进行若干次循环运行，然后再继续前进。 (4) 调用子程序 程序进行至某一阶段，调用存储于某存储区中的某个子程序，然后返回至主程序继续运行下去。16流水线技术是一种同时进行若干操作的并行处理方式。它把取操作和执行操作重叠进行，在执行一条指令的同时，又取另一条或若干条指令。程序中的指令仍是顺序执行，但可以预先取若干指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动另一些操作17高速缓存器及其控制线路均是由计算器的硬件实现，程序员无需访问或控制操作高速缓存器就能大大提高 CPU 对存储器的
10、存取速度18虚拟存储器采用硬件和软件的综合技术，解决了程序及数据比主存储器 RAM 的容量大而无法运行的问题。第三部分 16位微处理器概述主要内容：1. 80868088 CPU的结构2. 执行部件的功能及功能3. 总线接口部件的功能及组成4. 存储器结构5. 8086总线的工作周期6. 80868088CPU的最小模式和最大模式7. 8086/8088各引脚信号的功能8. 80868088系统的复位和启动操作9. 80868088的中断操作10.最小工作模式下的总线保持重点掌握：1. 微处理器是微型计算机的运算及控制部件，也称中央处理单元(CPU)。由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器
11、组和片内总线等几部分组成2. 8086 CPU从功能上可分为两部分，即总线接口部件和执行部件。执行部件(EU)的功能就是负责指令的执行。将指令译码并利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的处理。总线接口部件的功能是负责与存储器、IO端口传送数据，即BIU管理在存储器中存取程序和数据的实际处理过程3.80868088系统中存储器按字节编址，可寻址的存储器空间为1MB，由于1MB为220，因此每个字节所对应的地址应是20位(二进制数)，这20位的地址称为物理地址。对于任何一个物理地址，可以惟一地被包含在一个逻辑段中，也可包含在多个相互重叠的逻辑段中，只要有段地址和段内偏移地址就可以访问到这个物理地
12、址所对应的存储空间4. 在80868088中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成，时钟周期是CPU的基本时间计量单位，它由计算机主频决定5. 所谓最小模式，就是在系统中只有80868088一个微处理器。在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由80868088产生，因此，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。6. 最大模式是相对最小模式而言，它用在中等规模的或者大型的80868088系统中。在此系统中，包含两个或多个微处理器，其中一个主处理器就是80868088，其他的处理器称为协处理器，它们是协助主处理器工作的。7.和80868088配合的协处理器有两个，一个是数值运算协处理器8087，一个
13、是输入输出协处理器8089。8087是一种专用于数值运算的处理器，它能实现多种类型的数值操作。例如，高精度的整数和浮点运算，也可以进行超越函数(如：三角函数、对数函数)的计算。8089在原理上有点儿像带有两个DMA通道的处理器。它有一套专门用于输入输出操作的指令系统，但8089又和DMA的控制器不同，它可以直接为输入输出设备服务，使80868088不再承担这类工作。8. 8284A的功能有3个：产生恒定的时钟信号，对准备信号(READY)及复位信号(RESET)进行同步。8284A的振荡源一般采用晶体振荡器9. 8288发出的总线命令信号具有以下功能:(1):相当于最小模式时由80868088
14、发出的和IO两信号的组合，此时IO=0。 (2):相当于最小模式时由80868088发出的和IO两信号的组合，此时IO=1。 (3)和：相当于最小模式时由80868088发出的和IO两信号的组合，此时IO=0。但在最大工作模式时增加了一个“超前写存储器信号”。它比提前一个时钟周期。 (4)和：相当于最小模式时和IO两信号的组合，此时IO=1。也增加了一个“超前写IO端口信号” 。它比提前一个时钟周期。 (5) ：中断响应信号在最小模式时由CPU直接发出。 (6)CEN： 当有多片8288协同工作时起片选作用。当命令允许信号CEN为高电平时，允许该8288发出全部控制信号。当CEN为低电平时，禁
15、止该8288发出总线控制信号，同时使DEW和PDEN呈高阻状态。任何时候只有一片8288的CEN信号为高电平。 (7)：由总线仲裁器8289输入，低电平有效。地址允许信号是支持多总线结构的同步控制信号。 (8)MCE： 是一条双功能的输出控制线。当8288工作于系统总线方式时，作主控级联允许信号MCE用，在中断响应周期的T1状态时MCE有效，控制主8259A向从8259A输出级联地址。当8288工作于IO总线方式时，作外设数据允许信号用，控制外部设备通过IO总线传送数据。 (9)IOB：8288既可控制系统总线，又可控制IO总线。当总线方式控制信号IOB=1时，8288只用来控制IO总线；当IOB=0时，8288工作于系统总线工作方式。10. 8289在不同系统中可采用3种优先权裁决方式，即并行优先级裁决、串行优先级裁决及循环优先级裁决。11. 在8086多处理器系统中，除80868088CPU外还
