1、微机原理与接口技术 1 / 56 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
2、 及 AF（表示 1015） 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
3、，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 微机原理与接口技术 2 / 56 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。 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
4、原码不唯一 （ 2）反码 定义： 若 X0 ， 则 X反 =X原 若 X0， 则 X补 = X反 = X原 若 X0， 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) = 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
5、和非压缩 BCD 码。 微机原理与接口技术 3 / 56 （ 1）压缩 BCD 码的每一位用 4 位二进制表示， 00001001 表示 09，一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 00001001表示 09 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 09 的编码是 01100000111001，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 AZ 的 ASCII 码从 1000001（ 41H）开始顺序递增，字母
6、 az 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。 第二章 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） ,
7、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
8、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： 微机原理与接口技术 4 / 56 AX AH， AL BXBH， BL CXCH， CL DXDH， 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
9、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 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
10、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
11、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） AD15AD0：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。 微机原理与接口技术 5 / 56 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
12、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 PTR2A00H, 8FH 错误例： MOV 2A00H,AX ; 错误！ 指令操作例： MOV AX， 3102H; AX3102H 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 （ 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
13、： 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 微
14、机原理与接口技术 6 / 56 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, TABLESI MOV AX, BP; 默认段寄存器为 SS 指令操作例： MOV AX， DATABX 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： （
15、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。 注意：除了有段跨越前缀的情况外，当基址寄存器为 BX 时，操作数应该存放在数据段 DS中，当基址寄存器为 BP 时，操作数应放在堆栈段 SS 中。 例 ： MOV AX, BX SI MOV AX, BX+SI
16、 MOV AX, DS: BP DI 错误例 ： MOV AX, BX BP MOV AX, DI SI 指令操作例 ： MOV AX， BXSI 假定 ： (DS)=8000H, (BX)=2000H, SI=1000H 则物理地址 = 80000H + 2000H + 1000H = 83000H 指令执行后 : (AL)=83000H (AH)=83001H 7、相对基址变址寻址 在基址 -变址寻址的基础上再加上一个相对位 移量 EA=（ BX） +（ SI）或（ DI） +8 位或 16 位位移量； 微机原理与接口技术 7 / 56 EA=（ BP） +（ SI）或（ DI） +8 位
17、或 16 位位移量 指令 操作例 ： MOV AX， DATADIBX 若 (DS)=8000H, (BX)=2000H, (DI)=1000H, DATA=200H 则指令执行后 (AH)=83021H, (AL)=83020H 寄存器间接、寄存器相对、基址变址、相对基址变址四种寻址方式的比较： 寻址方式 指令操作数形式 寄存器间接 只有一个寄存器（ BX/BP/SI/DI 之一） 寄存器相对 一个寄存器加上位移量 基址 变址 两个不同类别的寄存器 相对基址 -变址 两个不同 类别的寄存器加上位移量 二、地址寻址方式（了解有 4 类，能判断） 简要判断依据（指令中间的单词）： 段内直接 sh
18、ort,near 段内间接 word 段间直接 far 段间间接 dword 第二节 8086 指令系统 一、数据传送指令 （重点 ） 1、通用传送指令 (1) MOV dest， src； dest src 传送的是字节还是字取决于指令中涉及的寄存器是 8 位还是 16 位。 具体来说可实现： MOV mem/reg1， mem/reg2 指令中两操作数中至少有一个为寄存器 MOV reg， data ;立即数送寄存器 MOV mem， data ;立即数送存储单元 MOV acc， mem ;存储单元送累加器 MOV mem， acc ;累加器送存储单元 MOV segreg， mem/r
19、eg ;存储单元 /寄存器送段寄存器 MOV mem/reg， segreg ;段寄存器送存储单元 /寄存器 MOV 指令的使用规则 IP 不能作目的寄存器 不允许 mem mem 不允许 segreg segreg 立即数不允许作为目的操作数 不允许 segreg立即数 源操作数与目的操作数类型要一致 当源操作数为单字节的立即数，而目的操作数为间址、变址、基址 +变址的内存数时，必微机原理与接口技术 8 / 56 须用 PTR 说明数据类型。如： MOV BX， 12H 是错误的。 （ 2）、堆栈指令 什么是堆栈？ 按 “后进先出 (LIFO)”方式工作的存储区域。堆栈以 字 为单位进行压入
20、弹出操作。 规定由 SS 指示堆栈段的段基址，堆栈指针 SP 始终指向堆栈的顶部， SP 的初值规定了所用堆栈区的大小。堆栈的最高地址叫栈底。 压栈指令 PUSH PUSH src ; src 为 16 位操作数 例： PUSH AX ；将 AX 内容压栈 执行操作：（ SP） -1高字节 AH （ SP） -2低字节 AL (SP)（ SP） - 2 注意进栈方向是 高地址 向 低地址 发展。 弹出指令 POP POP dest 例： POP BX ；将栈顶内容弹至 BX 执行操作：（ BL）（ SP） （ BH）（ SP） +1 （ SP）（ SP） +2 堆栈指令在使用时需注意的几点：
21、堆栈操作总是按字进行 不能从栈顶弹出一个字给 CS 堆栈指针为 SS:SP， SP 永远指向栈顶 SP 自动进行增减量（ -2， +2） （ 3）、交换指令 XCHG 格式： XCHG reg， mem/reg 功能：交换两操作数的内容。 要求：两操作数中必须有一个在寄存器中； 操作数不能为段寄存器和立即数； 源和目地操作数类型要一致。 举例： XCHG AX， BX XCHG 2000， CL （ 4）查表指令 XLAT 执行的操作： AL (BX)+(AL) 又叫查表转换指令，它可根据表项序号查出表中对应代码的内容。执行时先将表的首地址微机原理与接口技术 9 / 56 （偏移地址）送到 B
22、X 中，表项序号存于 AL 中。 2、输入输出指令 只限于用累加器 AL 或 AX 来传送信息。 功能 : (累加器 ) I/O 端口 （ 1） 输入 指令 IN 格式 : IN acc,PORT ;PORT 端口号 0 255H IN acc,DX ;DX 表示的端口范围达 64K 例 :IN AL， 80H ;(AL) (80H 端口 ) IN AL， DX ;(AL) (DX) (2) 输出指令 OUT 格式： OUT port,acc OUT DX,acc 例： OUT 68H， AX ;(69H， 68H)（ AX） OUT DX， AL ;(DX) (AL) 在使用间接寻址的 IN
23、/OUT 指令时，要事先用传送指令把 I/O 端口号设置到 DX 寄存器 如： MOV DX， 220H IN AL， DX;将 220H 端口内容读入 AL 3、目标地址传送指令 （ 1） LEA 传送偏移地址 格式： LEA reg， mem ; 将指定内存单元的偏移地址送到指定寄存器 要求： 1) 源操作数 必须是一个 存储器操作数； 2) 目的操作数必须是一个 16 位的通用寄存器。 例 ： LEA BX， SI+10H 设：（ SI） =1000H 则执行该指令后，（ BX） =1010H 注意以下二条指令差别： LEA BX， BUFFER MOV BX， BUFFER 前者表示将
24、符号地址为 BUFFER的 存储单元的偏移地址取到 BX 中 ;后者表示将 BUFFER存储单元中的内容取到 BX 中。 下面两条指令等效： LEA BX， BUFFER MOV BX, OFFSET BUFFER 微机原理与接口技术 10 / 56 其中 OFFSET BUFFER 表示存储器单元 BUFFER 的偏移地址。 二者都可用于取存储器单元的偏移地址，但 LEA 指令可以取动态的地址， OFFSET 只能取静态的地址。 二、算术运算指令 1、 加法指令 (1) 不带进位的加法指令 ADD 格式： ADD acc,data ADD mem/reg,data ADD mem/reg1,
25、mem/reg2 实例： ADD AL， 30H ADD SI， BX+20H ADD CX， SI ADD DI， 200H ADD 指令对 6 个状态标志均产生影响。 例：已知 (BX)=D75FH 指令 ADD BX,8046H 执行后，状态标志各是多少？ D75FH = 1110 0111 0101 1111 8046H = 1000 0000 0100 0110 1 1 11 11 0110 0111 1010 0101 结果： C=1, Z=0, P=0, A=1, O=1, S=0 判断溢出与进位 （重点 ） 从硬件的角度：默认参与运算的操作数都是有符号数，当两数的符号位相同，而和的结果相异时有溢出，则 OF=1，否则 OF=0 （ 2） 带进位的加法 ADC ADC 指令在形式上和功能上与 ADD 类似，只是相加时还要包括进位标志 CF 的内容，例如： ADC AL， 68H ; AL (AL)+68H+(CF) ADC AX， CX ;AX (AX)+(CX)+(CF) ADC BX， DI ;BX (BX)+DI+1DI+(CF) （ 3）加 1 指令 INC 格式： INC reg/mem 功能：类似于 C 语言中的 +操作：对指定的操作数加 1 例 ： INC AL INC SI INC BYTE PTRBX+4 注：本指令不影响 CF 标志。
