微型计算机的基本组成

一、 微型计算机的基本组成：两大部分，硬件和软件。1、 中央处理器（CPU）：它由运算器、控制器和寄存器3大部分组成。2、 存储器：主要是存储代码和运算数据的。3、 接口：是连接主机和外设的桥梁。4、 输入/输出（I/O）设备：能把外部信息传送到计算机的设备叫输入设备。将计算机处理完的结果转换成人和设备都能识别的和接收的信息的设备叫输出设备。5、 总线：连接各硬件部分的线路。一组是用来传递数据信息的叫数据总线简称DB；第二组是用来传递地址信息的简称AB；第三组是专门用来传递控制信息简称CB。二、 微机常用术语：1、 位（Bit）：位是指计算机中使用的二进制数的一位，它是存储信息中的最小单位。只有“0”和“1”两种状态。2、 字节（Byte）:计算机存储数据时，通常把8位二进制数作为一个存储单元，一个存储单元也叫一个字节。字节的长度固定，它是存储器存取信息的最小单位。3、 字（Word）：字是计算机中处理和传送信息的最基本单位。它通常与寄存器、运算器、传输线的宽度一致。4、 字长：一个字所包含二进制数的长度称为字长。实际上字长所表示的是CPU并行处理的最大位数。如16位机字长为16位，占2个字节。32位机的字长为32位，占4个字节。5、 存储容量：存储单元以字节为单位。存储容量是指CPU构成的系统所能访问的存储单元数。6、 指令：计算机能识别和执行的基本操作命令。有两种方式：机器码和助记符。7、 指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统。8、 程序：为完成某一任务所作的指令（或语句）的有序集合称为程序。9、 运算速度：计算机完成一个具体任务所用的时间就是完成该任务的时间指标，计算机的速度越高，所用的时间越短。三、8086/8088微处理器的结构：按功能可分成两大部分：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）。 1、执行单元（EU）：由8个通道寄存器，、1个标志寄存器、算术逻辑运算单元ALU及EU控制单元组成。EU从BIU指令队列寄存器中获得指令和待处理数据进行操作。将指令代码译码后，发出相应的控制信息，将数据在ALU中进行运行，运算结果的特征保留在标志寄存器FLAG中。 2、总线接口单元（BIU）：总线借口单元BIU包括4个段寄存器、1个指令指针寄存器、1个内部寄存器、1个先入先出的6个字节（8088是4个字节）的指令队列、总线控制逻辑电路及20条地址线。当EU从指令队列中取走指令，指令队列出现空字节时，BIU即从内存中去除后续的指令代码放入队列中。当EU需要数据时，BIU根据EU给出的地址，从指定的内存单元或外设中取出数据提供给EU。运算结束后，将运算结果送入指定的内存单元或外设。如果指令队列的所有字节全空，EU停止执行。直到指令队列中有指令，并把指令传到EU单元，EU开始操作。 一般情况下，程序是顺序执行的。当遇到跳转指令时，BIU就使指令队列复位，从新地址中取出指令并立即送给EU去执行。四、8086内部寄存器：按其功能可分为：通用寄存器（8个）、段寄存器（4个）和控制寄存器（2个）。 1、通用寄存器：包括数据寄存器、地址指针寄存器和变址寄存器。 数据寄存器：有AX、BX、CX、DX4个16位寄存器，每个寄存器可分为高8位和低8位两部分使用，也就是说也可作为8位寄存器使用。高8位表示成：AH、BH、CH、DH，低8位表示成：AL、BL、CL、DL。地址指针寄存器：有堆栈指示器（SP）和基址指示器（BP）两个。SP和BP只能用于堆栈段，不能指示其他段。但SP和BP应用上是有区别的，SP可用于PUSH、POP、CALL、RET等指令，而BP不能用于这些指令。、变址寄存器SI、DI、SI叫源变址寄存器，一般用于存放源操作数当前数据段中某个地址的偏移地址。指针寄存器和变址寄存器与数据寄存器一样，可以参与算数和逻辑运算，但指针寄存器和变址寄存器只能用于16位数的计算，不能分为8位。 2、段寄存器：包括CS、SS、DS和ES，用于指示当前段的段基址。 CS：代码段寄存器，用于指示当前的代码段（程序段）的起始地址段基址。 DS：数据段寄存器，用于指示当前的数据段的段基址。 SS：堆栈段寄存器，用于指示当前的堆栈段的段基址。 ES：附加段寄存器，用于指示当前的附加段的段地址。 CS段寄存器一般用于存放微处理器执行的程序代码。DS段寄存器一般用于存放程序中的变量和数据。SS段寄存器一般用于存放堆栈的信息。ES段寄存器一般用于存放参与运算的结果。 3、控制寄存器：又IP和FLAG。IP叫指令指针寄存器（程序指示器），用于存放欲取指令的偏移地址。FLAG叫标志寄存器，用于存放运算结果的标志。FLAG是16位寄存器，用其中的9位来描述9个标志。通常这9个标志可分为状态标志位和控制标志位。状态标志位有CF、PF、AF 、ZF、SF、OF。控制标志位有：TF、IF、DF。五、物理地址：是由20位地址或状态来表示的地址，即用20位二进制数来表示。CPU与存储器交换信息时，使用的是物理地址。 逻辑地址：是把20位地址分成段基址和偏移地址两部分表示的地址。这两部分都是无符号的16位二进制数，如“0001H：2000H”。程序是以逻辑地址来编址的。 物理地址的形成是通过CPU内部的BIU部件中的地址加法器运算出来的。物理地址可由下式计算： 物理地址=段基址*16+偏移地址（参看书本P31的习题）六、堆栈：是在存储器中开辟的一个数据存储器，这个区域数据的存取遵循“先入后出”的原则。堆栈的位置一定在堆栈段。把栈存储器的一段固定，称为栈底。另一端可活动，称为栈顶。栈顶由SP战队指示器描述。栈底为栈区的的高地址，栈顶的地址小于等于栈底。如果栈顶等于栈底，则表明栈区中没有数据。8086/8088的堆栈只能是字操作。因此在进行入栈操作时，SP会自动减2，即SP=SP-2，,出栈时会自动加2，即SP=SP+2。七、8086/8088的引脚功能：重点查看书本P21P23的4、5、7、13、14、15、16、19、20、21介绍。八、为什么要锁存地址？ 答：由于微处理器的AD0AD15是地址数据复用引脚，在应用时必须分时复用。在T1状态时将指定的存储单元的地址发送到地址的总线上，而在T2状态时AD0AD15开始传递数据。在传递数据时，地址信号消失，这将造成数据传递不到预想的存储单元中去。一般系统的存储器和I/O设备进行数据传送时，要求地址总线上的地址是稳定的。因此必须加地址锁存器，将T1状态传送的地址锁存起来。九：6种寻址方式：包括立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器简介寻址、变址寻址、基址加变址寻址。十、常用指令1、数据传送：MOV、PUSH、POP、XCHG、IN、OUT、LEA2、算数运算：ADD、ADC、INC、SUB、DEC、CMP、MUL、DIV3、逻辑运算：AND、TEST、OR、NOT、XOR、SAL、SHL、SAR、SHR4、程序控制：JMP、条件转移P79表4-7、循环控制P79表4-8（看书本课后习题P82）十一、汇编语言程序结构，能读懂程序或设计程序。十二、掌握一些伪指令：DB、DW、DD、DUP、EQU十三、存储器采用哪3级存储结构？分类方法？存储器结构？性能指标？1、 存储器采用：Cache、主存、外存3级存储结构。2、 分类方法：按存储介质分类 按存取方法分类 按所处位置及功能分类 按信息的可保存性分类 按存储器在计算机中的作用分类3、 存储器的基本结构：存储体：信息存储的集合体，存储单元矩阵。 地址存储器：按地址码的位置来设置。 地址译码器：线性译码、复合译码。 控制逻辑 三态数据缓冲器4、 主要性能指标：存储容量 存储速度 可靠性 功耗十四、存储器的扩展：1、 位扩展法：仅在位数方向扩展（加大字长），而芯片的字数和存储器的字数是一致的。位扩展的连接方式是将各芯片的地址线、片选和读/写线并联起来，而将各芯片的数据线单独列出。2、 字扩展法：指仅在字数方向扩展，而位数不变。存储器的位数等于存储器芯片的位数。这种方法将地址分成两部分，一部分送到各存储器芯片，一部分经过译码送到存储器的片选输入端。各存储器的数据线中的相应位连接在一齐。3、 字位扩展：即上述两种方法的组合，既在方向进行扩展，又在字方向进行扩展。 （看课后习题P169）十五、微机与I/O传送的信息大致分为数据信息、控制信息和状态信息三类。十六、I/O的编址通常有两种不同方式，一种是I/O端口与存储器单元统一编址，另一种是I/O端口独立编址。1、 统一编址：优点是简化指令系统的设计，同时I/O控制信号与存储器的控制信号公用，给应用带来极大的方便。另外由于访问存储器的指令种类多、寻址方式多样化，这种方式给访问外设带来了很大的灵活性。对I/O设备可以使用功能强大且像访问存储器那样的指令，如直接对I/O数据近来运算等。缺点是外设占用了一部分内存的地址空间减少了内存可用的地址范围，对内存容量有潜在的影响。此外，从指令上不易区分当前指令是对内存进行操作还是对外设进行操作。2、 独立编址：优点是：由于内存访问指令也可以用于访问I/O端口，而内存访问指令一般功能较强，可直接对输入、输出数据进行处理，这对改善程序效率，提高总的处理速度是有利的。其次，编一编址方式可使I/O接口得到较大的寻址空间，这对于大型测控和数据通信系统是有利的。统一编址方式后，I/O部分的控制逻辑可以比较简单。缺点是I/O端口会占据一定的内存可寻址空间。十七、中断的概念：所谓中断，就是指当CPU正在执行程序时，外设（或其他中断源）向CPU发出请求，CPU暂停当前程序的执行，转向该外设服务（或称中断服务）程序，当中断服务程序运行结束后，返回原程序继续执行的过程。 可屏蔽中断与不可屏蔽中断的区别：可屏蔽中断是通过CPU的INTR引脚引入，当中断标志IF=1时允许中断，当IF=0时禁止中断；不可屏蔽中断是由NMI引脚引入，不收IF标志的影响。 中断的优先级顺序：计算机系统根据紧急事物的紧急程度，把中断分为不同的优先级，并规定：高优先级的中断能暂停低优先级的中断服务程序的执行。十八：输出/输入的传送方式1、 无条件传送方式：无条件传送方式是一种最简单的输入/输出控制方法，需要注意的是，输入时，当CPU执行IN指令时要确保输入的数据已经准备好，否则就可能读入不正确的数据；在输出时当CPU执行OUT指令时，需确保外部设备已将上次送来的数据取走，它才可以接收的数据，否则会发生数据“冲突”。2、 查询传送方式：又称为有条件传送方式。其优点是能较好地协调外设与CPU之间的定时关系；缺点是CPU需要不断查询标志位的状态，这将占用CPU较多的时间。3、 中断传送方式：CPU执行完每一条指令后，都会去查询外部是否有中断请求，若有，就暂停执行现行的程序，转去执行中断服务程序，完成传送数据的任务。4、 DMA传送反方式 P181十九：8255A有3种工作方式：1、 方式0简单输入/输出查询方式；ABC三个端口均可工作在方式0。2、 方式1选通输入/输出中断方式；AB两个端口均可工作在方式1。3、 方式2双向输入/输出中断方式；只有A端口才能工作在方式2。 通道A：8位数据输出锁存/缓冲器，是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。 通道B：8位数据输入/输出锁存/缓冲器，仅对输出数据有锁存功能