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1、微机原理与应用总复习一、 基本概念1、 数与字符的表示和编码：机器数、数的真值补码、利用变形补码判别带符号数加减法运算时的溢出。数码化了的带符号数（数在机器中的表示形式）称为机器数，数本身的实际值叫真值补码：正数的补码与其原码相同。负数的补码：符号位不变，数字位取反后、在最低位加1，也即反码+1。变形补码只有两个同符号数相加，才可能产生溢出最高数值位向符号位有进位，而符号位无进位时产生溢出最高数值位向符号位无进位，而符号位有进位时产生溢出即两个位（最高数值位、符号位）仅当一个有进位，才产生溢出。所以，可以利用双进位标志判断是否产生溢出。这种双符号位补码，即为变形补码。CS = CS1, 则结果
2、正确CS CS1, 则结果溢出CSC6向C7进位 CS1C7向C8 进位2、BCD 码及其调整：两类 BCD 码；为什么要进行十进制调整？怎样调整？BCD 码用 4 位二进制代码表示一位十进制数，即二进制编码的十进制数。最常用的是8421 BCD 码（标准 BCD 码） 。两类 BCD 码：组合（压缩）的 BCD 码：1 个字节表示 2 个 BCD 码。非组合（非压缩）的 BCD 码：1 个字节只用低 4 位表示BCD 码，高 4 位为 0。为什么要进行调整：BCD 逢十进一，计算机逢十六进一，进位时丢失 6 或该进位时没有进位怎样调整：结果大于 9 或低四位向高四位有进位（AF=1）时进行加
3、 6 调整3、微机的基本组成（1）组成框图（2）总线结构：什么是总线？采用总线的好处（规整，易扩展） 。总线的类别。总线是构成计算机系统的骨架，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路采用总线的好处：1.各部件可通过总线交换信息，相互之间不比直接连线，减少了传输线的根数，从而提高了微机的可能性2.在扩展计算机功能时，只须把要扩展的部件接到总线上即可，十分方便总线的类别：数据总线（双向） 、地址总线（单向 CPU 主存/ 接口） 、控制总线（单向/双向）（3）微处理器的基本结构和工作原理（4）存储器： 存储器一般结构：三级存储结构 高速缓存、主存储器、辅助存储器 堆栈及堆栈指针：注意地址的生
4、长方向及 SP 的变化、存取过程与指令队列的区别？。地址向小的方向生长，堆栈操作均为字操作，SP 始终指向实栈顶入栈：sp-2 后将 16 位信息送入；出栈：取出 sp 所指向的信息（16 位）后 sp+2堆栈先进后出,指令队列先进先出堆栈深度最大 64KB 高速缓存（Cache）的作用:Cache 能很好地解决 CPU 与主存之间的速度匹配问题。（5）I/O 接口的作用:连接主机与外部设备，协调 CPU 与外设间的速度差异、信息格式转换以及时序匹配等问题。二、 80X86 微处理器1、编程结构（1）执行部件 EU 和总线接口部件 BIU 基本组成:EU 基本组成：四个数据寄存器：AX，BX，
5、CX，DX: 存放数据或地址隐含用途：AX 累加器；BX 基址/变址； CX 计数器；DX 字乘/除和 I/O 的间址。四个地址寄存器：BP，SP，SI，DI:存放不同寻址方式下的地址偏移量，也可作 16 位通用寄存器标志寄存器 FR（PSW）:存放 ALU 运算结果特征算术逻辑单元 ALU:算术逻辑运算内部控制逻辑电路（EU）:从指令队列取指令、译码、产生控制信号BIU 组成：四个段寄存器：CS，DS，SS，ES：存放段地址，与偏移地址配合，寻址 1MB 空间地址加法器：将 16 位逻辑地址变换成 20 位物理地址指令队列：预放指令代码：6 字节/8086 ；4 字节/8088( 按先进先出
6、的方式工作)指令指针寄存器 IP：存放下一条要执行指令的地址总线控制逻辑：发出总线控制信号，控制 CPU 与外部数据的交换（包括 16 条数据总线和 20 条地址总线以及若干条控制总线） 各自的作用：EU从指令队列中取出指令、分析指令、执行指令对操作数进行算术和逻辑运算，并将运算结果的特征状态放在标志寄存器中当需要与主存或 I/O 端口传送数据时， EU 向 BIU 发出命令，并提供要访问的内存地址或 I/O 端口地址以及传送的数据BIU负责与存储器及 I/O 端口的数据传输：取指令（到指令队列） 、指令排队、读/写操作数、地址转换（16 位逻辑地址 20 物理地址） 、总线控制。 工作过程（
7、动作管理）（2）寄存器结构：IP、CS 与程序走向的关系（段内转移，段间转移 ）每当执行一次取指令操作，IP 自动+1，指向下一条要取的指令在现行代码段中的偏移地址，取一个字后 ip+2（3）存储器和 I/O 组织 8086/8088 对存储器管理为什么采用分段的办法？分段使 16 位寄存器结构可形成 20 位物理地址空间。好处：减少指令的长度，提高指令运行的速度；为持续的浮动装配创造了条件 存储器：理解物理地址和逻辑地址（段基址:偏移地址）的概念及 逻辑地址物理地址的转换。会算：（1）已知起始逻辑地址和数据区长度，求末单元物理地址。 （2）已知物理地址和段基址，求偏移地址。 （3）已知始末地
8、址，求存储器芯片容量。指令地址：CS16+IP堆栈操作地址：SS16+SP操作数地址：DS(ES)16+ 偏移地址（其中的偏移地址取决于指令的寻址方式） 1MB 内存空间按字节排列，分成若干个段。每个段由 16 位的寄存器寻址，每段长64KB（偏移量是 16 位，2 16B） 。最多可有 64K（段地址是 16 位，2 16）个段地址，任意相邻两个段地址最小相距 16 字节单元（这意味着最小段为 16 字节）因为有重叠，对每个 20 位的物理地址，偏移量和段地址是不唯一的。 1MB 存储器由 2 个 512KB 存储体组成，一个全为偶地址，连接数据总线低 8 位，称为低位库，由 A0 选中；另
9、一个全为奇地址，连接数据总线高 8 位，称为高位库，由BHE 选中。 规则字与非规则字的区别。字的地址为偶地址规则字 字的地址为奇地址非规则字字的地址是地位字节的地址，奇地址单元为高位字节块，偶地址单元为低位字节块，一个字符合这一规则为规则字，反之为非规则字 I/O 端口独立编址，专用指令访问，两个相邻的 8 位端口可组成一个 16 位端口。（4）总线周期和时钟周期一个时钟脉冲时间称为一个时钟周期，时钟周期由计算机的总频决定CPU 从存储器或外设存或取一个字节或字所需要的时间称为总线周期，一个基本的总线周期有 4 个时钟周期组成2、 8086 的引脚特性：复用特性、BHE 与 A0 合对存储器
10、的字/字节操作、RESET 信号的作用：RESET 后内部寄存器的状态。复用引脚分为按时序复用和按模式复用BHE 与 A0 均为低电平有效0 0 从偶地址读写一个字（规则） 只需要 1 个总线周期 顺序从偶地址取低 8位，从奇地址取高 8 位0 1 从偶地址读写一个字节1 0 从奇地址读写一个字节1 0 从奇地址读写一个字（非规则）需要两个总线周期：第一个总线周期从0 1 奇地址取低 8 位，第二个周期从偶地址取高 8 位复位后，CS 被初始化为 FFFFH， IP 被初始化为 0000H，执行第一条指令的地址为FFFF0H3、 8086 的工作模式：完全由硬件决定：MN / MX最小模式系统
11、中只有一个 CPU，所有的总线控制信号均由 CPU 直接产生。最大模式系统中有一个或多个协处理器协助 CPU 工作，系统的总线控制信号由总线控制器产生。4、 8086 的操作和时序：能看懂 CPU 的主要操作时序图（最小模式下总线读/写操作）：各信号出现的先后和作用。三、 从 80386 到 Pentium 41、 *了解 80386 到 Pentium 4 技术上的改进和特点。2、什么是 80386 的实地址方式、保护的虚地址方式以及虚拟 8086 方式。（1）实地址方式：寻址方式、存储器管理、中断处理与 8086 一样。实地址方式下，80386 寻址与 16 位处理器相同。但 80386
12、可以处理 32 位数据，新增加的两个段寄存器 FS 和 GS 在实地址方式下也能使用。（2）保护的虚地址方式：通过描述符的数据结构实现对内存的访问，支持存储器分段和分页管理空间，可寻址 232 =4GB 内存空间/64TB 虚拟地址空间 。段长度：带选页功能为232 =4G；不带选页功能为 220 =1M。所以每个页的大小为 212 。物理地址空间的形成： 通过描述符的数据结构，由段选择字和虚地址指示器指定的偏移地址相加得到 32 位线性地址。若仅采用段式管理，该线性地址就为物理地址。若采用段页式管理，则页管理部件再将 32 位线性地址转换成 32 位物理地址。（3）虚拟 8086 方式：80
13、386 被模拟成多个 8086 并行工作，但可用分页功能，使每个任务的 1M 空间处于 4G 物理空间的任何地方。3、理解虚拟存储器、段描述符、段描述表。（1）物理存储器是 CPU 可以直接访问的存储器。（2）虚拟存储器是程序可以占有的空间，由外存的支持实现（外存模拟内存） ，其大小由CPU 的体系结构决定。4、4GB 物理地址空间（2 32） ；64TB 虚拟存储空间（2 132232 =246） 。四、 寻址方式与指令系统1、操作数类型立即数、寄存器操作数（存放在寄存器中的操作数，用寄存器名表示） 、存储器操作数（存放在存储器中的操作数，用存储器地址表示）2、寻址方式直接寻址方式默认的段寄
14、存器是 DS。要用其他段寄存器作为操作数的段地址，则必须用段跨越前缀指出段寄存器名，格式为 段寄存器名：地址表达式（或数字表达式） ，表达式可用【】括起来，也可以不用。寄存器寻址只涉及到基址寄存器 BX、BP 和变址寄存器 SI、DI（1）基址寄存器与变址寄存器有固定搭配。寄存器间接寻址：存储单元有效地址被放在基址寄存器 BX、BP、变址寄存器 SI、DI 中。指定的寄存器是 BX、SI、DI 时，操作数默认在 DS 段；指定的寄存器是 BP 时，操作数默认在 SS 段。允许指定短跨越前缀。（2）串寻址中，源串用 SI 作变址，在 DS 段；目的串用 DI 作变址，在 ES 段。若源串或目的串
15、在寄存器，则字操作在 AX 中，字节操作在 AL 中。对于单操作数指令，隐含的操作数在 AX 或 AL 中。CPU 在执行字符串操作指令后，SI 或 DI 会自动地修改，修改方向受 DF 控制。DF=1 时SI、DI 按递减方式修正，DF=0 时 SI、DI 按递增方式修正。DF 的设置：CLD 可使 DF=0，STD 可使 DF=1。重复前缀指令：重复次数由 CX 的值决定，每重复一次，CX 自减 1（3）端口寻址：直接端口寻址（8 位） ，间接端口寻址（16 位） ，必须通过 DX。3、熟练掌握基本指令，注意关于操作数的规则。MOV 指令： 两个存储单元之间不能直接传送数据，必须有一个是寄
16、存器或立即数。 两个段寄存器之间不能直接传送数据。 立即数只能作为源操作数，但不能直接传送到段寄存器。 CS 和 IP 不能作为目的操作数。 目的和源操作数类型与长度必须一致。入栈出栈： 堆栈操作均为字操作。 CS 可以入栈，但不能弹出一个数据到 CS。 一般情况下，入栈和出栈指令应配对使用，以保证堆栈数据不会紊乱。地址传送指令：有效地址传送指令 LEA 把源操作数的偏移量送入 16 位的通用寄存器中。取地址指针指令 LDS（和 LES）把源操作数的前两个字节作为偏移量送到 16 位的通用寄存器中，把后两个字节作为段地址送到 DS（和 ES 中） 。标志寄存器传送指令：读取标志指令 LAHF 将 FLAGS 低八位送入 AH 中设置标志寄存器指令 SAHF 将 AH 中的内容送入 FLAGS
