微机原理与接口技术 知识点总结

微机原理与接口技术

《微机原理与接口技术》复习参考资料

教师：万显荣

复习资料说明：

1、标有红色星号“?”的内容为重点内容 3、本资料末尾附有“《微机原理与接口技术》综合练习题与答案错误修正”和“《微机原理与接口技术》综合练习题与答案中不作要求的部分”，请注意查看。

第一章 概 述

一、计算机中的数制

1、无符号数的表示方法： （1）十进制计数的表示法

特点：以十为底，逢十进一；

共有0-9十个数字符号。

（2）二进制计数表示方法：

特点：以2为底，逢2进位；

只有0和1两个符号。

（3）十六进制数的表示法：

特点：以16为底，逢16进位；

有0--9及A—F（表示10~15）共16个数字符号。

2、各种数制之间的转换

（1）非十进制数到十进制数的转换

按相应进位计数制的权表达式展开，再按十进制求和。（见书本1.2.3，1.2.4）

（2）十进制数制转换为二进制数制 ?十进制 → 二进制的转换： 整数部分：除2取余； 小数部分：乘2取整。

?十进制 → 十六进制的转换： 整数部分：除16取余； 小数部分：乘16取整。

以小数点为起点求得整数和小数的各个位。 （3）二进制与十六进制数之间的转换 用4位二进制数表示1位十六进制数 3、无符号数二进制的运算（见教材P5） 4、二进制数的逻辑运算

特点：按位运算，无进借位 （1）与运算

只有A、B变量皆为1时，与运算的结果就是1 （2）或运算

A、B变量中，只要有一个为1，或运算的结果就是1 （3）非运算 （4）异或运算

A、B两个变量只要不同，异或运算的结果就是1 二、计算机中的码制（重点?）

1、对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。数X的原码记作[X]原，反码记作[X]反，补码记作[X]补。

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注意：对正数，三种表示法均相同。

它们的差别在于对负数的表示。

（1）原码 定义：

符号位：0表示正，1表示负； 数值位：真值的绝对值。 注意：数0的原码不唯一 （2）反码 定义：

若X>0 ，则 [X]反=[X]原

若X<0， 则 [X]反= 对应原码的符号位不变，数值部分按位求反 注意：数0的反码也不唯一 （3）补码 定义：

若X>0， 则[X]补= [X]反= [X]原 若X<0， 则[X]补= [X]反+1

注意：机器字长为8时，数0的补码唯一，同为00000000 2、8位二进制的表示范围： 原码：-127~+127 反码：-127~+127 补码：-128~+127 3、特殊数10000000

?该数在原码中定义为： -0 ?在反码中定义为： -127 ?在补码中定义为： -128

?对无符号数：(10000000)２ = 128

三、信息的编码

1、 十进制数的二进制数编码

用4位二进制数表示一位十进制数。有两种表示法：压缩BCD码和非压缩BCD码。 （1）压缩BCD码的每一位用4位二进制表示，0000~1001表示0~9，一个字节表示两位

十进制数。 （2）非压缩BCD码用一个字节表示一位十进制数，高4位总是0000，低4位的0000~1001

表示0~9 2、 字符的编码

计算机采用7位二进制代码对字符进行编码 （1）数字0~9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对 应的二进制代码（BCD码）相符。

（2）英文字母A~Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a~z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。

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i. 微机组成原理 第一节、微机的结构

1、计算机的经典结构——冯.诺依曼结构

（1）计算机由运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成（运算器和控制器又称为CPU）

（2）数据和程序以二进制代码形式不加区分地存放在存储器总，存放位置由地址指定，数制为二进制。

（3）控制器是根据存放在存储器中的指令序列来操作的，并由一个程序计数器控制指令的执行。

3、 系统总线的分类

（1）数据总线（Data Bus），它决定了处理器的字长。

（2）地址总线（Address Bus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。 （3）控制总线（Control Bus）

第二节、8086微处理器

1、8086是一种单片微处理芯片，其内部数据总线的宽度是16位，外部数据总线宽度也是16位，片内包含有控制计算机所有功能的各种电路。8086地址总线的宽度为20位，有1MB（220）寻址空间。

2、 8086CPU由总线接口部件BIU和执行部件EU组成。BIU和EU的操作是异步的，为 8086取指令和执行指令的并行操作体统硬件支持。 3、 8086处理器的启动 4、寄存器结构（重点?）

8086微处理器包含有13个16位的寄存器和9位标志位。 4个通用寄存器（AX，BX，CX，DX） 4个段寄存器（CS，DS，SS，ES）

4个指针和变址寄存器（SP，BP，SI，DI） 指令指针（IP） 1）、通用寄存器

（1）8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个8位寄存器，即： ?AX ?AH，AL ?BX?BH，BL ?CX?CH，CL ?DX?DH，DL

常用来存放参与运算的操作数或运算结果 （2）数据寄存器特有的习惯用法

?AX：累加器。多用于存放中间运算结果。所有I/O指令必须都通过AX与接口传送信息； ?BX：基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；

?CX：计数寄存器。用于在循环或串操作指令中存放循环次数或重复次数；

?DX：数据寄存器。在32位乘除法运算时，存放高16位数；在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址。 2）、指针和变址寄存器

?SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址；

?BP：基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单元的偏移地址。 ?SI：源变址寄存器

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?DI：目标变址寄存器

变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。 3）、段寄存器

CS：代码段寄存器，代码段用于存放指令代码 DS：数据段寄存器

ES：附加段寄存器，数据段和附加段用来存放操作数

SS：堆栈段寄存器，堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容，传递参数 4）、指令指针（IP）

16位指令指针寄存器，其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。 5）、标志寄存器 （1）状态标志： ?进位标志位（CF）：运算结果的最高位有进位或有借位，则CF=1 ?辅助进位标志位（AF）：运算结果的低四位有进位或借位，则AF=1 ?溢出标志位（OF）：运算结果有溢出，则OF=1 ?零标志位（ZF）：反映指令的执行是否产生一个为零的结果 ?符号标志位（SF）：指出该指令的执行是否产生一个负的结果 ?奇偶标志位（PF）：表示指令运算结果的低8位“1”个数是否为偶数 （2）控制标志位

?中断允许标志位（IF）：表示CPU是否能够响应外部可屏蔽中断请求 ?跟踪标志（TF）：CPU单步执行

5、8086的引脚及其功能（重点掌握以下引脚）

?AD15~AD0：双向三态的地址总线，输入/输出信号

?INTR：可屏蔽中断请求输入信号，高电平有效。可通过设置IF的值来控制。 ?NMI：非屏蔽中断输入信号。不能用软件进行屏蔽。

?RESET：复位输入信号，高电平有效。复位的初始状态见P21 ?MN/MX：最小最大模式输入控制信号。

第三章 8086指令系统

说明：8086指令系统这章为重点章节，对下面列出的指令都要求掌握。

第一节 8086寻址方式

一、数据寻址方式（重点?） 1、立即寻址

操作数(为一常数)直接由指令给出 (此操作数称为立即数) 立即寻址只能用于源操作数 例：

MOV AX, 1C8FH MOV BYTE PTR[2A00H], 8FH 错误例：

× MOV 2A00H,AX ; 错误！ 指令操作例：MOV AX，3102H; AX?3102H

执行后，(AH) = 31H，(AL) = 02H

2、寄存器寻址

（1）操作数放在某个寄存器中

（2）源操作数与目的操作数字长要相同

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（3）寄存器寻址与段地址无关 例： MOV AX, BX

MOV [3F00H], AX MOV CL, AL 错误例：

× MOV AX,BL ; 字长不同

× MOV ES:AX,DX ; 寄存器与段无关 3、直接寻址

（1）指令中直接给出操作数的16位偏移地址 偏移地址也称为有效地址(EA, Effective Address)

（2）默认的段寄存器为DS，但也可以显式地指定其他段寄存器——称为段超越前缀 （3）偏移地址也可用符号地址来表示，如ADDR、VAR 例：

MOV AX ,[2A00H] MOV DX ,ES:[2A00H] MOV SI,TABLE_PTR

4、间接寻址

? 操作数的偏移地址(有效地址EA)放在寄存器中 ? 只有SI、DI、BX和BP可作间址寄存器 ? 例： MOV AX,[BX] MOV CL,CS:[DI]

错误例 ：× MOV AX, [DX] × MOV CL, [AX] 5、寄存器相对寻址

?EA=间址寄存器的内容加上一个8/16位的位移量 ? 例： MOV AX, [BX+8] MOV CX, TABLE[SI]

MOV AX, [BP]; 默认段寄存器为SS ? 指令操作例：MOV AX，DATA[BX]

若(DS)=6000H, (BX)=1000H, DATA=2A00H, (63A00H)=66H, (63A01H)=55H

则物理地址 = 60000H + 1000H + 2A00H = 63A00H

指令执行后：（AX）=5566H 6、基址变址寻址

? 若操作数的偏移地址：

由基址寄存器(BX或BP)给出 —— 基址寻址方式 由变址寄存器(SI或DI)给出 —— 变址寻址方式

由一个基址寄存器的内容和一个变址寄存器的内容相加而形成操作数的偏移地址，称为基址-变址寻址。

EA=（BX）+（SI）或（DI）； EA=（BP）+（SI）或（DI）

同一组内的寄存器不能同时出现。

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对AL中由两个非压缩的BCD码相减的结果进行调整。调整操作为： 若AL的低4位＞9或AF=1,则： ① AL←(AL)-6,AH←(AH)-1,AF←1 ② AL的高4位清零 ③ CF←AF

否则：AL的高4位清零

（7）压缩BCD码减法调整指令DAS

对AL中由两个压缩BCD码相减的结果进行调整。调整操作为： 若AL的低4位＞9或AF=1,则： AL←(AL)-6, 且AF←1

若AL的高4位＞9或CF=1,则： AL←(AL)-60H，且CF←1

DAS对OF无定义,但影响其余标志位。 DAS指令要求跟在减法指令之后。 3、 乘法指令

进行乘法时：8位*8位→16位乘积

16位*16位→32位乘积

(1) 无符号数的乘法指令MUL(MEM/REG) 格式： MUL src

操作：字节操作数 (AX)←(AL) × (src)

字操作数 (DX, AX)←(AX) × (src) 指令例子：

MUL BL ；(AL)×(BL),乘积在AX中 MUL CX ；(AX)×(CX),乘积在DX,AX中 MUL BYTE PTR[BX]

（2）有符号数乘法指令IMUL

格式与MUL指令类似，只是要求两操作数均为有符号数。 指令例子：

IMUL BL ；(AX)←(AL)×(BL) IMUL WORD PTR[SI]； (DX,AX)←(AX)×([SI+1][SI]) 注意：MUL/IMUL指令中

● AL(AX)为隐含的乘数寄存器； ● AX(DX,AX)为隐含的乘积寄存器； ● SRC不能为立即数；

● 除CF和OF外，对其它标志位无定义。 4、除法指令

进行除法时：16位/8位→8位商

32位/16位→16位商

对被除数、商及余数存放有如下规定：

被除数 商 余数

字节除法 AX AL AH 字除法 DX:AX AX DX

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（1）无符号数除法指令DIV 格式： DIV src

操作：字节操作 (AL)←(AX) / (SRC) 的商

(AH)←(AX) / (SRC) 的余数

字操作 (AX) ←(DX, AX) / (SRC) 的商

DX) ←(DX, AX) / (SRC) 的余数

指令例子：

DIV CL

DIV WORD PTR[BX]

（2）有符号数除法指令IDIV 格式： IDIV src

操作与DIV类似。商及余数均为有符号数,且余数符号总是与被除数符号相同。 注意: 对于DIV/IDIV指令

AX(DX,AX)为隐含的被除数寄存器。 AL(AX)为隐含的商寄存器。 AH(DX)为隐含的余数寄存器。 src不能为立即数。

对所有条件标志位均无定 关于除法操作中的字长扩展问题

?除法运算要求被除数字长是除数字长的两倍,若不满足则需对被除数进行扩展,否则产生错误。?对于无符号数除法扩展，只需将AH或DX清零即可。

?对有符号数而言,则是符号位的扩展。可使用前面介绍过的符号扩展指令CBW和CWD 三、逻辑运算和移位指令 1、逻辑运算指令 （1）逻辑与AND

对两个操作数进行按位逻辑“与”操作。 格式：AND dest, src

用途：保留操作数的某几位，清零其他位。 例1：保留AL中低4位，高4位清0。

AND AL,0FH

（2）逻辑或OR

对两个操作数进行按位逻辑”或”操作。 格式：OR dest, src

用途：对操作数的某几位置1；对两操作数进行组合。

例1：把AL中的非压缩BCD码变成相应十进制数的ASCII码。

OR AL, 30H

（3）逻辑非NOT

对操作数进行按位逻辑”非”操作。格式：NOT mem/reg 例：NOT CX

NOT BYTE PTR[DI] （4）逻辑异或XOR

对两个操作数按位进行”异或”操作。 格式：XOR dest, src

用途：对reg清零(自身异或)

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把reg/mem的某几位变反(与’1’异或) 例1：把AX寄存器清零。

①MOV AX,0 ②XOR AX,AX ③AND AX,0 ④SUB AX,AX （5）测试指令TEST

操作与AND指令类似,但不将”与”的结果送回,只影响标志位。 TEST指令常用于位测试,与条件转移指令一起用。 例：测试AL的内容是否为负数。

TEST AL,80H ；检查AL中D7=1？ JNZ MINUS ；是1(负数)，转MINUS

… … ；否则为正数

2、移位指令

(1)非循环移位指令（重点?）

算术左移指令 SAL(Shift Arithmetic Left) 算术右移指令 SAR(Shift Arithmetic Right) 逻辑左移指令 SHL(Shift Left) 逻辑右移指令 SHR(Shift Right) 这4条指令的格式相同,以SAL为例：

CL ;移位位数大于1时

SAL mem/reg

1 ;移位位数等于1时

?算术移位——把操作数看做有符号数； 逻辑移位——把操作数看做无符号数。

?移位位数放在CL寄存器中，如果只移1位,也 可以直接写在指令中。例如： MOV CL,4 SHR AL,CL ；AL中的内容右移4位 ?影响C,P,S,Z,O标志。 ?结果未溢出时：

左移1位≡操作数*2

右移1位≡操作数/2

例：把AL中的数x乘10因为10=8+2=23+21，所以可用移位实现乘10操作。程序如下：

MOV CL,3

SAL AL,1 ; 2x MOV AH,AL SAL AL,1 ; 4x

SAL AL,1 ; 8x

ADD AL,AH ; 8x+2x = 10x 四、控制转移指令 1、 转移指令

（1）无条件转移指令JMP

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格式：JMP label

本指令无条件转移到指定的目标地址,以执行从该地址开始的程序段。 （2）条件转移指令（补充内容）（重点?） ① 根据单个标志位设置的条件转移指令 JB/JC ；低于,或CF=1,则转移

JNB/JNC/JAE ；高于或等于,或CF=0,则转移 JP/JPE ；奇偶标志PF=1(偶),则转移 JNP/JPO ；奇偶标志PF=0(奇),则转移 JZ/JE ；结果为零(ZF=1),则转移 JNZ/JNE ；结果不为零(ZF=0),则转移 JS ；SF=1,则转移 JNS ；SF=0,则转移 JO ；OF=1,则转移 JNO ；OF=0,则转移

②根据组合条件设置的条件转移指令 这类指令主要用来判断两个数的大小。 ??判断无符号数的大小 ?JA 高于则转移

条件为: CF=0∧ZF=0，即A＞B ?JNA/JBE 低于或等于则转移

条件为: CF=1∨ZF=1，即A?B ?JB A

条件为: (SF⊕OF=0)∧ZF=0 ?JGE；大于或等于则转移(A?B)

条件为: (SF⊕OF=0)∨ZF=1?JLE；小于或等于则转移(A?B) 条件为: (SF⊕OF=1)∨ZF=1 ?JL；小于则转移(A＜B＝

条件为: (SF⊕OF=1)∧ZF=0 2、循环控制指令

?用在循环程序中以确定是否要继续循环。 ?循环次数通常置于CX中。

?转移的目标应在距离本指令-128～+127的范围之内。 ?循环控制指令不影响标志位。 (1)LOOP

格式：LOOP label 操作：(CX)-1→CX；

若(CX)≠0,则转至label处执行；

否则退出循环,执行LOOP后面的指令。 LOOP指令与下面的指令段等价： DEC CX JNZ label

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3、过程调用指令 （1）调用指令CALL

一般格式：CALL sub ;sub为子程序的入口 4、中断指令

(1)INT n 执行类型n的中断服务程序，N=0～255 五、处理器控制指令 1、标志位操作 （1）CF设置指令

CLC 0→CF STC 1→CF CMC CF变反 （2）DF设置指令

CLD 0→DF (串操作的指针移动方向从低到高)

STD 1→DF (串操作的指针移动方向从高到低) （3）IF设置指令 CLI 0→IF (禁止INTR中断) STI 1→IF (开放INTR中断) 2、 HLT（halt）

执行HLT指令后，CPU进入暂停状态。

第四章 8086汇编语言程序设计 第一节 伪指令（重点?）

CPU指令与伪指令之间的区别：

(1)CPU指令是给CPU的命令，在运行时由CPU执行，每条指令对应CPU的一种特定的操作。而伪指令是给汇编程序的命令，在汇编过程中由汇编程序进行处理。

(2)汇编以后，每条CPU指令产生一一对应的目标代码；而伪指令则不产生与之相应的目标代码。

1、数据定义伪指令

（1）数据定义伪指令的一般格式为： ?[变量名] 伪指令 操作数[，操作数…] DB 用来定义字节（BYTE）

DW 用来定义字（WORD） DD 用来定义双字（DWORD） （2）操作数的类型可以是： ①常数或常数表达式

?例如： DATA_BYTE DB 10,5,10H DATA_WORD DW 100H,100,-4 DATA_DW DD 2*30,0FFFBH ?可以为字符串（定义字符串最好使用DB） ?例如：char1 DB ?AB? ?可以为变量

?可以为？号操作符

例如：X DB 5，？，6

？号只是为了给变量保留相应的存储单元，而不赋予变量某个确定的初值。 ?重复次数：N DUP（初值[，初值…]） ?例如：ZERO DB 2 DUP（3，5）

XYZ DB 2 DUP（0，2 DUP（1，3），5）

?在伪操作的操作数字段中若使用$,则表示的是地址计数器的当前值。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oqtv.html