微机原理及接口技术45159

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1、现代远程教育微机原理及接口技术课程学习指导书作者：钱晓捷2008 年 11 月“微机原理及接口技术”课程学习指导书“微机原理及接口技术” 是计算机科学与技术专业的专业基础课、 必修课， 是一门软硬件相互结合的重要课程。 本课程以 IA-32 处理器和 32 位汇编语言为主体介绍 32 位个人微机系统的基本工作原理， 要求学生学习处理器的指令集结构、 常用指令和汇编语言编程， 通过微机总线技术，理解处理器与半导体存贮器的连接、常用 I/O 接口的连接方法，以及外设进行数据传送的方法； 本着硬件与软件相结合的原则， 讲授常用微机接口应用技术； 并对各种提高处理器性能的最新技术有所了解。第 1 章

2、微型计算机系统概述（一）本章学习目标本章通过微处理器发展尤其是Intel80x86 系列处理器发展引出各种基本概念，从冯诺依曼计算机结构引出微型计算机硬件组成，以 16 位和 32 位 PC机为例全面理解微型机层次结构，通过熟悉 Windows 控制台环境了解微型机软件系统。（二）本章学习重点和考试要求了解处理器（CPU）、通用处理器和专用处理器（微控制器和数字信号处理器）的含义，熟悉字长、时钟频率、集成度和摩尔定律的含义。了解 x86 结构系列处理器的发展，尤其是熟悉8086、Pentium 处理器的特点， 理解处理器引脚、 IA-32结构、 Cache、复杂指令集计算机、精简指令集计算机、

3、指令流水线、超标量技术、多媒体指令、Intel 64结构、动态执行技术、多核技术的概念。掌握冯诺伊曼计算机的基本思想，掌握组成部件（5 大部件、 3 个子系统）、二进制编码（以及字节、字、双字和 4 字的二进制位数） 、存储程序控制（以及字节可寻址存储单元、存储器地址、读写操作的含义） 、取指译码执行周期的含义。了解微型计算机组成结构，熟悉 IBM PC/AT 机和 32 位 PC机主机结构，掌握总线、地址总线、数据总线和控制总线的含义。理解计算机层次结构及其特点， 掌握汇编语言的特点、 软硬件等价性原理、 软件兼容（系列机、兼容机）的思想。（三）本章学习指导本章学习课时：8本章内容属于概述性

4、质， 需要大家了解基本概念。 这些概念在后续章节将逐渐展开， 那时才让大家熟悉直至掌握。（四）本章练习题说明：如下练习题均来自本课程配套教材，这里仅给出题号，请对照教材练习。1.1简答题（ 1、 2、 8、 9、 10）1.2判断题（ 1、 3、 5、 7、 10）1.3填空题（ 2、 3、 4、 5、 6）1.5 1.7 1.8 1.10 1.14第 2 章 处理器结构（一）本章学习目标学习本章以 IA-328 位 CPU、16 位 8086 、32 位 80386 和 Pentium处理器通用指令执行环境中的通用整数寄存器、为例展开处理器功能结构，重点存储器组织和数据寻址方式，并熟悉汇编语

5、言的语句格式、程序框架和开发方法。（二）本章学习重点和考试要求了解处理器的基本结构，理解可编程、通用、专用寄存器的概念。了解8086、 80386和 Pentium 处理器的结构，理解指令队列、指令预取的概念。掌握 IA-32常用寄存器的名称和作用。理解标志的作用，掌握状态标志CF、 OF、 ZF、SF、 PF 的意义和判断。熟悉指令指针EIP 和段寄存器的作用。理解 IA-32 的存储器模型和工作方式，掌握基本段、 逻辑地址和物理地址的概念，掌握逻辑地址转换为物理地址的方法。掌握汇编语言的两种语句格式和正确书写（标号与名字、分隔符），熟悉汇编语言的源程序格式，理解段的简化定义、程序开始执行、

6、执行结束、结束汇编、子程序库的意义。熟悉汇编语言程序的开发过程，掌握其开发方法，理解汇编、连接、列表文件的作用。掌握立即数、寄存器、存储器的数据寻址概念，区别直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、变址寻址、带比例寻址，并掌握它们的书写形式。（三）本章学习指导本章学习课时：8对汇编语言部分的掌握， 需要有上机编程的实践环节。 学生应按照上机任务部分 （参见本指导书后面） 的要求完成基本的上机编程要求， 同时争取多进行编程实践； 因为只有通过实际编程才能发现程序设计中的许多问题。 请你不要直接拷贝源程序代码， 在你将一条一条语句的录入编辑过程中，就是书写正确语句、加深语句理解的绝好机会。寻址方

7、式学习思路操作数可以存在什么地方？操作数存在于指令代码中、处理器内部寄存器中、主存中存储器寻址时，段地址在默认的或段超越前缀指令指定的段寄存器中有多种获得偏移地址的方法，分成多种寻址方式有效地址直接给出，存在寄存器中，两部分的和（寄存器和位移量） ，两部分的和（基址寄存器和变址寄存器） 、三部分的和（基址寄存器、变址寄存器和位移量）区别各种寻址方式时，注意各自的特点汇编语句中的其他形式，需要理解相应操作符才能做出正确判断（四）本章练习题说明：如下练习题均来自本课程配套教材，这里仅给出题号，请对照教材练习。2.1简答题（ 2、 5、 6、 7、 9）2.2判断题（ 3、 5、 6、 7、 9）2

8、.3填空题（ 1、 3、 4、 5、 7）2.6 2.8 2.9 2.12 2.13 2.16第3章数据处理（一）本章学习目标本章以数据在计算机中的表示介绍数制、 数值编码和字符编码、 以数据在汇编语言中的表达熟悉常量定义、 变量应用以及常用伪指令， 以数据在处理器中的处理展开 IA-32 处理器数据传送和算术逻辑运算等基本指令，并通过示例程序掌握指令功能和编程应用。（二）本章学习重点和考试要求掌握二进制、 十六进制及其与十进制相互转换。理解定点整数及无符号数、有符号数（补码）的概念和表达，掌握求补运算。熟悉 BCD（压缩 BCD和非压缩 BCD）、 ASCII 码及其编码规律。掌握汇编语言各

9、种常量表达方法，理解字符、字符串的实质。掌握变量定义（BYTE、 WORD、 DWORD和 QWORD）的方法（包括?和 DUP操作符），理解字节、字、双字和 4 字类型，以及变量存储形式（包括多字节数据的小端、大端存储方式） ，熟悉变量的地址和类型属性， 掌握常用地址 （ 、$、OFFSET）和类型操作符 （ PTR、LENGTHOF、SIZEOF）的使用。掌握基本指令的功能及其应用：MOV，XCHG，PUSH，POP，加法指令，减法指令，逻辑运算指令， 移位指令。 熟悉常见指令的功能：XLAT，LEA，MUL，IMUL，DIV，IDIV ，MOVZX，MOVSX。理解常见语法错误、空操作指

10、令 NOP、堆栈操作、加减和逻辑运算指令对状态标志的影响、零位扩展和符号扩展的意义。（三）本章学习指导本章学习课时：14本章是汇编语言部分的重点，因为常量表达、 变量表达、 处理器指令构成了汇编语言的基本语句。 虽然指令很多， 但注意重点掌握基本指令。这些指令是处理器指令系统的核心指令，也是后续章节主要使用的指令。指令的学习过程中，大家应该如下4 个方面：指令的功能该指令能够实现何种操作。通常指令助记符就是指令功能的英文单词或其缩写形式。指令支持的寻址方式该指令中的操作数可以采用何种寻址方式。指令对标志的影响该指令执行后是否对各个标志位有影响，以及如何影响。其他方面该指令其他需要特别注意的地方

11、，如指令执行时的约定设置、必须预置的参数、隐含使用的寄存器等。（四）本章练习题说明：如下练习题均来自本课程配套教材，这里仅给出题号，请对照教材练习。3.1简答题（ 1、 2、 3、 8、 9）3.2判断题（ 2、 4、 6、 8、 9）3.3填空题（ 2、 3、 5、 6、 8）3.7 3.10 3.12 3.14 3.15 3.20 3.23 3.30第 4 章 汇编语言程序设计（一）本章学习目标本章以程序结构为主线， 先掌握基本的控制转移指令， 然后引出分支程序结构、 循环程序结构和子程序结构， 同时结合数码转换、 字符串处理、 键盘输入和显示输出等大量示例程序，掌握汇编语言程序设计方法。

12、（二）本章学习重点和考试要求理解目标地址的转移范围 （短转移 SHORT、段内近转移 NEAR和段间远转移 FAR）和寻址方式（相对寻址、直接寻址、间接寻址） ，掌握无条件转移指令 JMP。掌握条件转移指令 Jcc 的功能和正确应用， 理解条件和状态标志的关系， 明确无符号和有符号数据大小的比较问题。理解汇编语言的单分支、双分支结构，掌握其编程。掌握循环指令 LOOP、JECXZ的功能和应用， 理解计数控制循环和条件控制循环结构， 掌握其编程。掌握子程序指令 CALL、RET的功能和应用， 理解利用堆栈实现返回的方法， 掌握过程调用伪指令 PROC/ENDP及子程序编程。 熟悉子程序设计过程中

13、， 寄存器保护、 堆栈平衡、 参数传递等常见问题， 掌握寄存器传递参数的编程， 熟悉共享变量和堆栈传递参数的方法。 了解子程序模块（ PUBLIC、PRIVATE）、子程序库、库文件包含（ INCLUDELIB）、宏汇编（ MACRO/ENDM）、源文件包含（ INCLUDE）的作用。熟悉常见编程问题：数组运算，大小写转换，奇偶校验；字符或数据个数统计，求最小值、最大值；二进制、十六进制数据相互转换，二进制、十六进制数据的键盘输入和显示输出（利用字符串输入和显示功能编程实现）。（三）本章学习指导本章学习课时：12提醒大家注意通过阅读、 记忆常见编程问题的汇编语言程序片断， 复习前一章的核心内容

14、，并掌握汇编语言的程序设计。利用汇编语言进行程序设计的方法，与采用高级语言类似， 如下是程序设计的一般步骤： 分析题意， 确定算法； 根据算法， 画出程序流程图； 参照流程图， 编写源程序；编辑源程序文件，汇编连接生成可执行程序；运行程序。（四）本章练习题说明：如下练习题均来自本课程配套教材，这里仅给出题号，请对照教材练习。4.1简答题（ 1、 2、 3、 4、 7）4.2判断题（ 2、 3、 4、 6、 8）4.3填空题（ 2、 3、 5、 7、 9）4.6 4.8 4.11 4.12 4.13 4.22 4.25 4.29第5章微机总线（一）本章学习目标本章展开微型机总线结构，介绍总线类型、数据传输、信号时序等总线基本技术，以16 位 8086 和 32 位 Pentium 为例学习处理器引脚信号