微機原理基本概念復習

微機原理基本概念復習微機原理基本概念復習/NUMPAGES33微機原理基本概念復習微機原理基本概念復習字節(jié)，字概念，1字節(jié)=8位，字長概念:傳微處理器一次送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)（總線寬度）。地址空間概念：16根地址線—64K，20根地址線—1M空間進制間的轉(zhuǎn)換：將十進制數(shù)25.5轉(zhuǎn)換為二級制數(shù)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示：有符號數(shù)：補碼，n位補碼的范圍無符號數(shù)：FFFFH=65535BCD碼：789的壓縮BCD碼789HASCII碼：789的ASC碼373839H求補運算概念8086CPU從功能上來說分成兩大部分：總線接口單元BIU（BusInterfaceUnit）和執(zhí)行單元EU（ExecutionUnit）總線接口部件由下列4部分組成：①4個段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）②16位的指令指針寄存器IP(InstructionPointer)③20位的地址加法器輯段概念——8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是16位的，即所有的寄存器都是16位的，而外部尋址空間為1M,需要20位地址線。為了能尋址1M空間。8086把1M字節(jié)空間劃分成若干個邏輯段。11邏輯地址概念——2000H：5F62H，則其對應的物理地址：25F62H12堆棧指針：SP與段寄存器SS一起確定在堆棧操作時，堆棧在內(nèi)存中的位置。SS和SP的初始值決定了堆棧區(qū)的大小13狀態(tài)標志的意義：即SF、ZF、PF、CF、AF和OF148086引腳：MN/MX、AD15~AD0地址/數(shù)據(jù)分時復用引腳NMI（Non-MaskableInterrupt）不可屏蔽中斷請求，輸入、上升沿有效、INTR（InterruptRequest）可屏蔽中斷請求，輸入、高電平有效，有效時，表示請求設(shè)備向CPU申請可屏蔽中斷，該中斷請求是否響應受控于IF（中斷允許標志）、可以被屏蔽掉INTA——RESET（復位）復位請求，輸入、高電平有效，復位后CS＝FFFFH、IP＝0000H，所以自啟動程序入口在物理地址FFFF0HINTA（InterruptAcknowledge）可屏蔽中斷響應，輸出、低電平有效，有效時，表示來自INTR引腳的中斷請求已被CPU響應，CPU進入中斷響應周期。ALE（AddressLatchEnable）地址鎖存允許，輸出、三態(tài)、高電平有效，腳高有效時，表示復用引腳：AD15~AD0和A19/S6~A16/S3正在傳送地址信息，由于地址信息在這些復用引腳上出現(xiàn)的時間很短暫，所以系統(tǒng)可以利用ALE引腳將地址鎖存起來M/IO（InputandOutput/Memory）I/O或存儲器訪問，輸出、三態(tài)，該引腳輸出高電平時，表示CPU將訪問存儲器，這時地址總線A19~A0提供20位存儲器地址，該引腳輸出低電平時，表示CPU將訪問I/O端口，這時地址總線A15~A0提供16位I/O口地址15多字節(jié)數(shù)據(jù)存放方式：圖中0002H“字”單元的內(nèi)容為：[0002H]=1234H0002H號“雙字”單元的內(nèi)容為：[0002H]=78561234H16物理地址和邏輯地址的轉(zhuǎn)換例2.1設(shè)代碼段寄存器CS的內(nèi)容為1000H，指令指針寄存器IP的內(nèi)容為2500H，即CS＝1000H，IP＝2500H，則訪問代碼段存儲單元的物理地址為：17指令周期：是指一條指令經(jīng)取指、譯碼、讀寫操作數(shù)到執(zhí)行完成的過程。若干總線周期組成一個指令周期18總線周期是指CPU通過總線操作與外部（存儲器或I/O端口）進行一次數(shù)據(jù)交換的過程8086的基本總線周期需要4個時鐘周期，4個時鐘周期編號為T1、T2、T3和T4總線周期中的時鐘周期也被稱作“T狀態(tài)”，時鐘周期的時間長度就是時鐘頻率的倒數(shù)當需要延長總線周期時插入等待狀態(tài)Tw，CPU進行內(nèi)部操作，沒有對外操作時，其引腳就處于空閑狀態(tài)Ti8086如果工作頻率1MHZ,1個基本總線周期需要多長時間。19指令代碼由操作碼和操作數(shù)兩部分組成尋址方式：立即數(shù)尋址MOV AX,14寄存器尋址：MOVDS,AX直接尋址：MOVAX,[2000H]，MOVBX,BUFFER寄存器間接尋址MOVAX,[BX]寄存器相對尋址MOVAX,[SI+06H]基址變址尋址方式MOVAX,[BX+SI]相對基址變址MOVAX,[BX+DI+6]隱含尋址MULBL；（AL）×（BL）→AX隱含了被乘數(shù)AL和乘積AX20存儲器尋址方式中的變量WVARDW1234H；定義16位變量WVAR，具有初值1234H21注意點1.區(qū)別立即數(shù)尋址和直接尋址 MOV AX，126 MOV AX，[126]2．區(qū)別寄存器尋址和寄存器間接尋址 MOVAX，BX MOVAX，[BX]3．雙操作數(shù)指令中，不能同為存儲器操作數(shù)。4．CS不能為目的寄存器。最基本的傳送指令(MOV）堆棧指令(PUSH,POP)數(shù)據(jù)交換指令(XCHG)換碼指令XLAT非法指令的主要現(xiàn)象：兩個操作數(shù)的類型不一致無法確定是字節(jié)量還是字量操作兩個操作數(shù)都是存儲器MOV[2000H],[3000H]立即數(shù)直接送段寄存器MOVDS,3000H目標操作數(shù)用立即數(shù)方式MOV2000H,AL兩個操作數(shù)都是段寄存器MOVDS,ES在絕大多數(shù)雙操作數(shù)指令中，目的操作數(shù)和源操作數(shù)必須具有一致的數(shù)據(jù)類型，或者同為字量，或者同為字節(jié)量，否則為非法指令兩個操作數(shù)類型不一致 MOVAL,050AH ；非法指令，修正： ；movax,050ah MOVSI,DL ；非法指令，修正： ；movdh,0 ；movsi,dx當無法通過任一個操作數(shù)確定是操作類型時，需要利用匯編語言的操作符顯式指明 MOV[BX+SI],255 ；非法指令，修正： ；movbyteptr[bx+si],255 ；byteptr說明是字節(jié)操作 ；movwordptr[bx+si],255 ；wordptr說明是字操作8086/8088指令系統(tǒng)除串操作指令外，不允許兩個操作數(shù)都是存儲單元（存儲器操作數(shù)） MOVbuf2,buf1 ；非法指令，修正： ；假設(shè)buf2和buf1是兩個字變量 ；movax,buf1 ；movbuf2,ax ；假設(shè)buf2和buf1是兩個字節(jié)變量 ；moval,buf1 ；movbuf2,al8086指令系統(tǒng)中，能直接對段寄存器操作的指令只有MOV等個別傳送指令，并且不靈活 MOVDS,ES ；非法指令，修正： ；movax,es ；movds,ax MOVDS,100H ；非法指令，修正： ；movax,100h ；movds,ax MOVCS,[SI] ；非法指令 ；指令存在，但不能執(zhí)行例3-13把BLOCK1地址開始的10個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到BLOCK2地址開始的10個字節(jié)單元處。 MOVCX,10 MOVSI,OFFSETBLOCK1 MOVDI,OFFSETBLOCK2NEXT: MOVAL,[SI] MOV[DI],AL INCSI INCDI DECCX JNZNEXT HLT進棧指令先使堆棧指針SP減2，然后把一個字操作數(shù)存入堆棧頂部用堆棧交換AX與CX的值。push ax push cx pop ax pop cx交換指令XCHG（xchgal,byteptrwvar+1 ；ax=5599h，wvar=6611h ；“byteptrwvar+1”例3-18內(nèi)存的數(shù)據(jù)段有一張0~9的平方表，首地址為TABLE，如圖所示，用換碼指令實現(xiàn)求數(shù)字4的平方。 MOVBX,OFFSETTABLE MOVAL,4 XLAT加法指令2、減法指令3、乘法指令4、除法指令加法指令:ADD,ADC和INC減法指令:SUB,SBB,DEC,NEG和CMP他們分別執(zhí)行字或字節(jié)的加法和減法運算，除INC和DEC不影響CF標志外，其他按定義影響全部狀態(tài)標志位[例3-32]在數(shù)據(jù)段從BLOCK開始的存儲單元中存放了兩個8位無符號數(shù)，試比較它們的大小，將較大者傳送到MAX單元。 LEABX,BLOCK MOVAL,[BX] INCBX CMPAL,[BX] JNCDONE MOVAL,[BX] DONE:MOVMAX,AL HLT邏輯指令AND、OR、XOR和TEST屏蔽AL寄存器的低四位。MOVAL，0FFH11111111ANDAL，0F0H∧1111000011110000例3：使某數(shù)的第4、5位置1。MOVAL，03H00000011ORAL，30H∨0011000000110011[例3-47]判斷DATA單元的數(shù)據(jù)是否為0。 MOVAX,DATA ORAX，AX JZZERO ……ZERO:…….例4：使某數(shù)的D1、D0位取反，其它位不變。MOVAL，11H00010001XORAL，03H⊕00000011=00010010AND與TEST指令的關(guān)系，同SUB與CMP指令的關(guān)系一樣例7：檢測AL中的最低位是否為1，若為1則轉(zhuǎn)移。MOVAL，data01000001TESTAL，01H∧00000001JNZNext00000001Next:MOVBL，0TEST通常用于檢測一些條件是否滿足，但又不希望改變原來操作數(shù)的情況，該指令后通常帶有條件轉(zhuǎn)移指令。移位指令：移位指令的第一個操作數(shù)是指定的被移位的操作數(shù)，可以是寄存器或存儲單元；后一個操作數(shù)表示移位位數(shù)：該操作數(shù)為1，表示移動一位該操作數(shù)為CL，CL寄存器值表示移位位數(shù)（移位位數(shù)大于1只能CL表示）SALSHLSARSHR循環(huán)移位指令類似移位指令，但要將從一端移出的位返回到另一端形成循環(huán)。分為:ROLreg/mem,1/CL ;不帶進位循環(huán)左移RORreg/mem,1/CL ;不帶進位循環(huán)右移RCLreg/mem,1/CL ;帶進位循環(huán)左移RCRreg/mem,1/CL ;帶進位循環(huán)右移循環(huán)移位指令按指令功能設(shè)置進位標志CF，但不影響SF、ZF、PF、AF標志，OF只當CNT=1時有效，移位后當最高有效位發(fā)生變化時(如1變0)OF=1,否則OF=0。將DX.AX中32位數(shù)值左移一位shlax,1rcldx,1控制轉(zhuǎn)移指令JMPJZJNZ例3.23判斷是否為字母Y寄存器AL中是字母Y（含大小寫），則令AH＝0，否則令AH＝－1 cmpal,’y’ ；比較AL與小寫字母y jenext ；相等，轉(zhuǎn)移 cmpal,’Y’ ；不相等， ；繼續(xù)比較AL與大寫字母Y jenext ；相等，轉(zhuǎn)移 movah,-1 ；不相等，令AH＝－1 jmpdone ；無條件轉(zhuǎn)移指令next: movah,0 ；相等的處理：令AH＝0done: ……[例3-68]在內(nèi)存中有一個首地址為ARRAY的數(shù)據(jù)區(qū)存放了200個8位有符號數(shù)，統(tǒng)計其中正數(shù)、負數(shù)、0的個數(shù)，并分別將統(tǒng)計結(jié)果存入PLUS、MINUS和ZERO單元中。XORAL,AL MOVPLUS,AL MOVMINUS,AL MOVZERO,AL LEASI,ARRAYMOVCX,200 CLDLLAB:LODSB ORAL,ALJSMLABJZZLABINCPLUS JMPNEXTMLAB:INCMINUS JMPNEXTZLAB:INCZERONEXT:DECCX JNZLLABHLTLOOPlabel ；循環(huán)指令I(lǐng)RET偽指令：DB，DW，byteptr例2：操作數(shù)可以是字符串，例如 STRDB ‘HELLO’匯編后的情況如圖：某數(shù)據(jù)段定義為 DATASEGMENT S1DB0,1,2,3,4,5 S2DB‘12345 COUNTEQU$-S1 S3DBCOUNTDUP(2)DATAENDS畫出該數(shù)據(jù)段在存儲器中的存儲形式DOS系統(tǒng)功能調(diào)用介紹(1)從鍵盤輸入一個字符(功能號=1)MOVAH,1INT21H<AL中有鍵入的字符>(1)在顯示器上顯示一個字符(功能號=2)MOVAH,2MOVDL,<要顯示的字符>INT21H例：在顯示器上顯示一個字符‘A’MOVAH,2MOVDL,’A’;或MOVDL,41HINT21H(2)顯示字符串(功能號=9)MOVAH,9LEADX,<字符串>INT21H注意：被顯示的字符串必須以’$’結(jié)束。分支程序設(shè)計4-31求符號字節(jié)數(shù)X的絕對值，X用補碼表示DATASEGMENT XDB-50DATAENDSCODESEGMENT ASSUMECS:CODE,DS:DATASTART: MOVAX,DATA MOVDS,AX MOVAL,X；取X TESTAL,80H；測試符號位 JZDONE；若大于0，轉(zhuǎn)done NEGAL;若小于０，求補得到|x| MOVX,AL;保存DONE: MOVAH,4CH INT21HCODEENDS ENDSTART關(guān)于存儲器:擴展存儲器所需存儲芯片的數(shù)量計算：若用一個容量為mK×n位的存儲芯片構(gòu)成容量為MK×N位（假設(shè)M＞m，N＞n，即需字位同時擴展）的存儲器，則這個存儲器所需要的存儲芯片數(shù)為(M／m)×(N／n)。RAM芯片的容量:為220×16b，問（1）該芯片地址線多少，（2）數(shù)據(jù)線多少SRAM與CPU連接:CPU數(shù)據(jù)總線不相同，連接不一樣。8086CPU的16數(shù)據(jù)總線，其高8位數(shù)據(jù)線D15-D8接存儲器的奇地址體低8位數(shù)據(jù)線D7-D0接存儲器的偶地址體，根據(jù)BHE(選擇奇地址庫)和A0(選擇偶地址庫)的不同狀態(tài)組合決定對存儲器做字操作還是字節(jié)操作存儲器與CPU地址總線的連接:低位地址線直接和存儲芯片的地址信號連接作為片內(nèi)地址譯碼高位地址線主要用來產(chǎn)生選片信號（稱為片間地址譯碼），以決定每個存儲芯片在整個存儲單元中的地址范圍，避免各芯片地址空間的重疊。片選譯碼的幾種方法：①全譯碼：所有的地址線全用上，無地址重疊。②部分譯碼：部分高位地址沒有用，存在地址重疊。（3）全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的，不存在地址重復，但譯碼電路可能比較復雜、連線也較多I/O端口與存儲器統(tǒng)一編址概念I(lǐng)/O端口獨立編址概念8086采用獨立編址I/O端口地址譯碼的一般原則：把CPU用于I/O端口尋址的地址線分為高位地址線和低位地址線兩部分：例6-1，某8088最小系統(tǒng)，I/O接口譯碼電路如圖A0-A9選擇端口CPU和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式程序控制方式中斷控制方式DMA方式程序控制方式無條件傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式CPU從接口中讀取狀態(tài)字CPU檢測狀態(tài)字傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口a)查詢式輸入的算法：（1）用指令檢測Ready：INAL，三態(tài)緩沖器（或狀態(tài)寄存器）的地址（2）若Ready=0，返回（1）（3）若Ready=1，發(fā)出INAL，輸入接口數(shù)據(jù)寄存器的端口地址。查詢輸入： MOVBX,OFFSETSTOREIN_TEST: INAL,狀態(tài)口地址 TESTAL,80H JZIN_TEST INAL,數(shù)據(jù)口地址 MOV[BX],AL INCBX …查詢式輸出的接口電路接至查詢式輸出的接口電路接至D7b)查詢式輸出： MOVBX,OFFSETSTOREOUT_TEST: INAL，100;狀態(tài)端口 TESTAL，80H JNZOUT_TEST MOVAL,[BX] OUT101，AL；數(shù)據(jù)端口 INCBX …中斷概念：中斷向量表是存放中斷向量的一個特定的內(nèi)存區(qū)域。中斷向量,就是中斷服務(wù)子程序的入口地址。中斷向量表：中斷服務(wù)程序的入口地址（首地址）邏輯地址含有段地址CS和偏移地址IP（共32位），其中低字是偏移地址、高字是段地址8086微處理器從物理地址00000H開始，依次安排各個中斷向量，向量號也從0開始256個中斷占用1KB區(qū)域，就形成中斷向量表8259：完全嵌套方式（默認工作方式）：中斷請求按優(yōu)先級IR0~IR7處理，IR0優(yōu)先級最高，IR7最低。當有中斷發(fā)生時，如果有更高級的中斷請求到來，會發(fā)生中斷嵌套。中斷結(jié)束命令（1）自動中斷結(jié)束模式（AEOI）自動結(jié)束方式一進入中斷就將ISR中對應的狀態(tài)標志清除，因為ISR是優(yōu)先仲裁的依據(jù)，所以這種方式只能用在不會出現(xiàn)嵌套的簡單場合。（2）非自動中斷結(jié)束方式（EOI）②一般結(jié)束方式：當發(fā)出中斷結(jié)束命令后，用結(jié)束指令把當前中斷服務(wù)寄存器（ISR）中優(yōu)先級最高的（正在處理的）IS位清除。（最常用）8259初始化：（2）ICW2（中斷向量命令字）向8259A寫入ICW1命令字后，