《微型计算机系统原理及应用》课程学习指导资料.doc

1、微型计算机系统原理及应用指导资料 微型计算机原理与接口技术 课程学习指导资料 编写：李远弘 四川大学电气信息学院 20031015 微型计算机系统原理及应用课程学习指导资料编写：李远弘审稿（签字）：审批（主管教学负责人签字）： 本课程学习参考资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材微型计算机系统原理及应用（周明德主编，清华大学出版社，1998年）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气专业专升本学生。 第一部分 课程的学习目的及总体要求一、 课程的学习目的 掌握微型计算机的工作过程；掌握8086/8088汇编语言的编程方法，以能够编辑适当难度的汇编

2、语言程序；掌握接口技术的基本知识，以及掌握微处理器与存储器、常用芯片的连接方式，同时应掌握相应的口地址选择与初始化编程。为今后学习与掌握微机控制技术奠定基础。二、 课程的总体要求该课程共可以分为四个大的部分，即：数制与数的运算部分、8086/8088的组成（内部结构与外部连线）部分、汇编语言及程序设计部分和接口技术与接口芯片部分。学习该课程应注意如下几个问题，即： 微型计算机中信息的流向，信息从哪里来，信息到哪里去。 根据模电与数电的知识，尽可能地建立起空间概念。 前后的知识一定要融会贯通，不能将章节孤立开来学习。 第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一大部分 数制与数的运算第一章

3、 概述第二节 计算机中的数和编码系统1、本部分要求 （1）熟练掌握二进制、十进制、十六进制数的运算与它们之间的转换； （2）熟练掌握无符号数与有符号数的原码、反码、补码的运算； （3）熟练掌握8421 BCD码的定义，加、减运算与修正法则； （4）熟练掌握计算机中加、减运算结果的进位、溢出的判断方法；2、本部分重点难点分析 （1）运算结果是否有进位（借位），是否有溢出，应该是对应于不同类型的数。即先确定运算数的类型。 v 对于无符号数 的运算结果，只考虑是否有进（借）位 ； v 对于有符号数 的运算结果，只考虑是否有溢出 。 运算数后，你怎么知道应该判断进位，或是判断溢出？ 同学甲 同学乙 计

4、算：-65 + 65 = 0 191 + 65 = 256 （有符号数运算） （无符号数运算） 16进制数结果： 00H 100H （-65）补码 BFH（计算机存储数）41H 65 191 两个不同的运算式，计算机以相同数进行运算： BFH + 41H 同学甲 同学乙 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 + 0 1 0 0 0 0 0 1 + 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 CS+1 CS = 1 1 = 0 CS+1=1 ，则CF = 1 OF = 0 无溢出 ， 有进位 ，保存结果100H

5、， 其结果为00H正确 。 必须增加高字节 。3、本部分典型例题分析 例1：写出A7H的有符号数与无符号数的原码、反码与补码。 有符号数 无符号数 A7H = -39D A7H = 167D 1 0 1 0 0 1 1 1 原码 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 反码 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 补码 0 1 0 1 1 0 0 1 例2 ：求（59 ）BCD+（67）BCD =（126）BCD 0 1 0 1 1 0 0 1 + 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 结果= C0H，低四位进位，高四位

6、超过9 + 0 1 1 0 0 1 1 0 高四位与低四位都加六修正 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 126H 例3：分析两数相减运算结果CF与OF的值。 直接法 计算：3DH-5CH 0 0 1 1 1 1 0 1 - 0 1 0 1 1 1 0 0 得：CS+1 = 1，CS = 1 1 1 1 0 0 0 0 1 则：CF = 1，OF = CS+1 CS = 0 带符号变补作加 计算：3DH+(-5CH)有符号数补码 =3DH+A4H 0 0 1 1 1 1 0 1 + 1 0 1 0 0 1 0 0 得：CS+1 = 0 1 1 1 0 0 0 0 1 则：CF =

7、0，OF = CS+1 CS = 0 通过变换减法运算为带符号变补作加运算后，进位的判断有误；所以，应用后面的方法运算，其结果应对CF求反。 4本部分练习题 （1）分别写出下面二进制数的有符号数与无符号数的原码、反码与补码。 1001 1101 0001 0100 0011 0000 1000 1001 1010 0011 （2）运算下面，判断是否有进位（借位）与溢出？ 0101 0100 0011 1001+0100 0101 0110 1010； 1010 0001 1001 0101+0110 1001 1100 1010； 0101 0100 0011 1010-1111 1110 0

8、000 0000。 （3）请按 BCD 码的计算方法，求出其结果： （23）BCD+（67）BCD （5678）BCD+（1756）BCD （4）请写出字符“09”、“AD”及“ad”的ASCII码。第二大部分 8086/8088的结构第一章 概述第三节 计算机基础第五节 微型计算机的结构第六节 8088的结构第二章 8088指令系统第二节 8088的标志寄存器第四章 总线操作与时序第一节 概述第二节 8088的总线1、本部分要求（1） 熟悉微型计算机的结构特点及其组成；（2） 掌握微处理器的总线结构，主要引脚的符号及作用；（3） 掌握8088微处理器与8086微处理器的主要区别。（4） 熟悉

9、微处理器的复用总线的分离；（5） 掌握微处理器的执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）的主要组成部分，及其两部件的功能；（6） 熟练掌握并牢记各寄存器的名称及其功能；（7） 熟练掌握存储器实际物理地址的计算。2、本部分重点难点分析 （1）寻址方式 寻址方式应分为“源”或“目的”的寻址方式各属于哪一类； 是哪一类寻址方式应通过反汇编而定。 如：MOV AX ，1000H MOV AX，1000H 前面两条语句，经过汇编，其机器码相同。反汇编语句均为： MOV AX ，1000 所以前面两条语句中“源”的寻址方式均应为“立即寻址”。 （2）状态标志寄存器FLAGS 存放算术逻辑运算后的6种状态标

10、志与置入的3种控制标志。每一标志为一位二进制数。 a状态标志 CF（进位标志C）表示字节运算结果D7或字运算结果D15是否产生进位（或借位）。 进位（或借位）：CF=1，无进位（或无借位）：CF=0。 PF（奇偶标志P）表示逻辑运算结果低八位“1“的个数为偶数或为奇数。 “1“的个数为偶数：PF=1，”1“的个数为奇数：PF=0。 AF（辅助进位标志A）表示字节运算结果D3是否产生进位（借位）。 进位（或借位）：AF=1，无进位（或无借位）：AF=0。 ZF（零标志Z）表示运算结果是否为零。 数为零：ZF=1，数不为零：ZF=0。 SF（符号标志S）有符号数运算时，字节运算结果D7或字运算结果

11、D15是否为“0（正数）”或为“（正数）”。 数为负：SF=1，数为正：SF=0。 OF（溢出标志O）有符号数运算时，表示数运算结果是否超过补码的范围，即是否溢出。 有溢出OF=1，无溢出OF=0。 字节运算，数的补码的范围：-128+127 字运算，数的补码的范围：-32768+32767 b控制标志 DF（方向标志D）设置数据串操作指令结数据串进行处理时，数据地址的步进方向标志。即：为减量方向（高地址的数低地址的数）或为增量方向（低地址的数高地址的数）。 设置DF=1：自动减量指示。 设置DF=0：自动增量指示。 IF（中断允许标志I）设置屏蔽中断方式下的CPU是否响应外部的中断申请的标志

12、。 设置IF=1，允许CPU响应外部的中断申请。 设置IF=0，屏蔽CPU对外部中断申请的响应。 IF的设置不影响CPU对内部中断及非屏蔽中断申请的响应。 TF（追踪标志T）设置TF=1，每执行一条指令，CPU自动产生一个中断， 以便检查程序的执行是否正确。设置TF=0，连续执行程序，CPU为正常工作状态。 （2）使用存贮器内操作数的注意事项 若出现BP（基值指示器），其缺省段必为堆栈段段寄存器SS。 若出BX（基数地址寄存器），SI，DI（变址寄存器），必须使用数据段段寄存器DS。 在表达式中不能同时出现BP（基值指示器）和BX（基数地址寄存器），或者SI（源变址寄存器）和DI（目的变址寄存

13、器）。必须一个是BP或BX，另一个是SI或DI DX（数据寄存器）不能作为存贮器操作数表达式中的寄存器名。可以用于I/O端口间接寻址方式中，作为I/O端口。3、本部分典型例题分析 例1：设定某数据区为16个字，起始地址为70A0：DDE6，写出该数据区数据字的首末地址。 解：已知：DS=12AH，数据区首地址的偏移地址为DDE6H 首地址=（70A0H10H）+DDE6H = 7E7E6H 末地址=首地址+（字数-1） 2 = 7E7E6H+0030D = 7E7E6H+001EH = 7E814H 例2：设椎栈段寄存器SS所存放的数据为2250H，堆栈指示器SP所存放的数据为0140H，如压

14、入堆栈7个数据库字，问：栈顶地址，SS和SP各为何值？ 解： 已知： DS=2250H，栈顶地址的偏移地址=0140H 栈顶地址=（2250H10H）+ 0140H = 22640H 压入7个数据字后： SP = 0140H - 27 = 0132H SS = 2250H 例3：指出下列指令的错误 MOV AH，BX ；数类型不匹配 MOV BX，SI ；存贮器之间不能传 MOV AX，SIDI ；SI，DI不能同时使用 MOV BYTEPTRBX，1000 ；数类型不匹配 MOV BX，OFFSET MYDATASI ；OFFSET使用不当，无法求EA MOV DS，BP ；DS不能从基值寄

15、存器送入 MOV AL，DX ；DX不能作为存贮器表达式 MOV AX，BXBP ；BX，BP不能同时使用4本部分练习题 （1）执行下面的运算后，FLAGS中各状态标志是何值？为什么？ 5439H+456AH A195H-69CAH （2）试用图示说明执行以下堆栈操作后，堆栈区及SP、AX、BX等寄存器的内容各是什么值？ 设：（AX）= 20FCH，（BX）=20FDH，（SP）=20FEH a将AX压入堆栈： b将BX压入堆栈： c将堆栈区的数据弹出，到AX。 （3）设存储器堆栈段段寄存器内容为（SS）= 0250H，堆栈指针（SP）= 0120H，如果弹出7个数据字，问：SS、SP两寄 存

16、器内容？新栈顶的物理地址是多少？第三大部分 汇编语言及程序设计第二章 指令系统第一节 8088的寻址方式第二章 指令系统第三节 指令系统第三章 汇编语言程序设计第一节 汇编语言的格式第二节 8088的总线第三节 8088典型时序分析第四节 最大组态下的8088时序1、本部分要求（1） 熟悉掌握指令执行对标志寄存器FLAGS状态标志的影响；（2） 掌握8086微处理器指令系统的分类及常用的指令；（3） 掌握8086微处理器常用的伪指令；（4） 熟练掌握8086微处理器寻址方式及其分类。2、本部分重点难点分析 （1）LEA与MOV的区别 设DS=093AH，某数据地址偏移量BUFR=23H LEA

17、 BX，BUFR（相当于MOV BX，OFFSET BUFR） 将DS段BUFR的偏移量地址送入BX。 MOV BX ，BUFR 将DS段BUFR偏移地址中的两个字节的内容送入BX。 （2）IN与OUT语句中，“源”与“目的”总有一个为地址，所以不存在所谓“数据不匹配”的问题。 （3）I/O指令与MOV指令的区别 （DX）= 0200H （AX）= A5C4H IN AX，80H MOV AL，80HALB08080CPUAL5533译码器5533AB=80HDBCPUI/O接口80口 输出缓冲器 OUT DX，AX MOV DX，AXA5C4A5C4CPUAXDX译码器AXA5C4AB=02

18、00HDBCPUI/O接口A5C40200口 注意：IN与OUT语句中，“源”与“目的”总有一个为地址，所以不存在所谓“数据不匹配”的问题。 （4）移位次数如果1，必须将移位次数先送入CL中。 （5）要求熟练掌握的指令如下： MOV：字节或字的传送指令 PUSH：入栈指令；POP：出栈指令 LEA：有效地址传送指令 IN： I/O操作的输入指令；OUT： I/O操作的输出指令 ADD：普通加法指令；ADC：带进位位加法指令；INC：加一指令；DAA：组合BCD码加法的加六修正指令 SUB：普通减法指令；SBB：带进位位减法指令；DEC：减一指令；NEG：（无符号数）求补指令 CMP：比较指令(

19、目的-源，只影响FLAGS寄存器） MUL：无符号数乘法指令；DIV：无符号数除法指令 AND：按位“与”逻辑运算指令；OR：按位“或”逻辑运算指令；NOT：按位“非”逻辑运算指令；XOR：按位“异或”逻辑运算指令 TEST：按位“与逻辑位测试”运算指令 SAL：按位“算术左移”运算指令；SAR：按位“算术右移”运算指令 SHL：按位“逻辑左移”运算指令；SHR：按位“逻辑右移”运算指令 JMP：无条件转移指令；J：条件转移指令中的普通条件转移指令 CALL：调用过程（子程序）指令；RET：过程（子程序）返回指令 LOOP：无条件循环指令 INT：中断指令；IRET：中断返回指令 CLC：进位

20、标志位置“0”指令；STC：进位标志位置“1”指令 HLT：微处理器暂停指令；NOP：微处理器空操作指令 （6）要求熟练掌握的伪指令与属性操作符如下： DB（Byte）：申请数据项为“字节”数据区伪指令 DW（Word）：申请数据项为“字”数据区伪指令 DD（DWord）：申请数据项为“双字”数据区伪指令 EQU：等值伪指令，为常数、表达式、符号重新定义一新符号，但不申请内存 PTR运算符：在源程序中，对变量、标号、存储器的属性进行临时修改 SEG运算符：求取某存储器单元的段地址 OFFSET运算符：求取某存储器单元的偏移地址； LENGTH运算符：求某存储器/存储器数组的长度。3、本部分典型

21、例题分析 例1：分析下面申请数据区的存储内容 设：NUM的段地址为0915H，NUM的偏移地址为0004H NUM DB 75H ；申请一字节，数为“75H” ARRY DW 20H DUP（0） ；申请20H个字，数均为“0” ADR1 DW NUM ；申请一字，预置NUM的偏移地址 ADR2 DD NUM ；申请双字，预置NUM的逻辑地址 ADR3 DW ARRY2 ；申请一字，预置ARRY的偏移地址加2 例2：分析下面程序语句“1”、“2”及“3”中寄存器BX、SI及AX存储的内容。 SJD SEGMENT DATA EQU 0100H ORG 2300H DATA1 DW 35ABH

22、SJD ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：SJD START： MOV AX，SEG DATA1 MOV DS，AX MOV BX，2000H ；1 MOV SI，0200H ；2 MOV AX，DATA BX SI ；3 MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START 分析：（BX）=2000，（SI）=0100，（AX）=35AB4本部分练习题 （1）上机练习内容 a熟悉DEBUG调试程序的练习 按如下简单程序，观察申请数据区各单元的内容，及相应寄存器中内容的变化，同时要求掌握DEBUG调试程序中各部分的含义。 DATA

23、SEGMENT NUM1 DB -35，35，35H NUM2 DW -35，35，35H NUM3 DB 4 DUP（34，3 DUP（34H） NUM4 DB 34AB NUM5 DW 34，AB DATA ENDS START： MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV BX，OFFSET NUM1 MOV AL，BX MOV BX，OFFSET NUM5 MOV AX，BX MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START B简单程序的调试练习 按如下简单程序，将其改正为语句与结果都完全正确的程序。注意程序产生错误的原因，及正确的程序运行结果与存储

24、区域。 ADDDATA SEGMENT FIRST DB 32H，AFH，8AH SECOND DB 84H，BAH，00H ADDDATA ENDS MUT_ADD SEGMENT ASSUME CS：MUT_ADD，DS：ADDDATA START： MOV AX，ADDDATA MOV DS，AX MOV CX，LENGTH FIRST MOV SI，0 CLC ADD： MOV AL，SECOND SI ADC FIRST SI，AL INC SI LOOP ADD MOV AH，4CH INT 21H MUT_ADD ENDS END （2）分析下面两字节相加的源程序，NUM3中保存

25、的运算结果是什么？如果将数据段中0A0H改为12H NUM3中保存的运算结果又如何？如运用DEBUG调试时，请写出运用“D DS：0”显示数据段时，其示数据段的格式。 DATA SEGMENT NUM1 DB 0A0H NUM2 DB 9BH NUM3 DW 0 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA START： MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV AL，NUM1 ADD AL，NUM2 JC LOP1 MOV BYTE PTR NUM3，AL JMP DONE LOP1： MOV AH，01 MOV NUM3，AX DON

26、E： MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START （3）寻址的实质是什么？常见的存储器寻址方式与I/O寻址方式有哪几种？ （4）说明CALL指令与RET指令的关系，并说明其两指令执行时的操作过程。 （5）试列举必须使用AL或AX寄存器的指令（要求列举五条以上）。 （6）8086/8088指令系统包括哪几类指令？每类列举一例，并说明它们的寻址方式。 （7）编写多字节加法的通用8086汇编语言程序。如改为字的加法应作哪些修改？ （8）对有符号数运算能够用哪些标志位进行判断？若是无符号数运算应采用哪些标志位进行判断？请各举一例说明。第四大部分 接口技术与接口芯片第五

27、章 半导体存储器1、本章要求： 1掌握存贮器的主要分类及其特点。 2了解存贮器内部组成结构各部分的功能。 3熟练掌握存贮器与微处理器的连接。2、本章重点难点分析 （1）存贮容量： 一存贮体所能存贮的位（BIT），字节（BYTE）或字（WORD）的最大数量。 NM 存贮单元每单元的二进制位数 与连接地址线条数 与连接数据线的条数 存储器的所谓地址范围：是由可以连接至存储器的地址线的条数 ，与生成片选信号的地址线条数所确定。 例：2K8的存储器地址范围的计算方法如下内译码范围 外译码（固定地址） 内译码（变化地址） A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 0 0 0

28、0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0000H 07FFH 2000H 2FFFH 3000H 37FFH 根据外译码地址线状态 （决定外译码器的输出状态）与内译码地址线变化范围，确定 芯片的寻址范围 （单元地址范围） （2）存贮器与微处理器的连接 存贮器的结构差异较大，存贮器与微处理器的连接方式多种多样。 a1K存贮器容量的形成 1K1存贮器与微处理器的连接（扩位展）需1K1的芯片8片1K11K1A09A09D0D7 1K4存贮器与微处理器的连接（字扩展）1K4A091K4A09D03D47 需1K4的芯片2片3、本章典型例题分析 例1：如

29、果应用RAM2114存贮器芯片组成1K8的存贮容量，要求寻址区间是3000H33FFH，问地址线与数据线应如何连接？（2114的容量为1K4，地址线用16根。） 解：根据首末地址可获得片选信号地址的二进制数码： 片选信号CSI/O042114A09D07D03D47A12 A13A1011 A1415CSI/O042114A1510为001100，根据逻辑关系可以采用下面的片选信号的逻辑电路。 A09A12 A13 A10 A11 A14 A15片选信号 按地址线状态的要求，用逻辑电路，形成片选信号。 逻辑关系： （A15+A14+A11+A10） A13 A12 = A15 A14 A11

30、A10 A13 A12 例2：设存贮器芯片每块的容量都为4K8，利用全译码法，求取8086微处理器可获得得存贮器容量，与连续的存贮地址范围。CEO072732译码器CEO072732CEO072732CEO07273211011110 A15 A14 A13 A12 Y0 Y1 Y2 Y3 A011A011 D07 0000H0FFFH 1000H1FFFH 2000H2FFFH 3000H3FFFH A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 第一片：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 第二片：0 0 0 1 第三片：0 0 1 0 第四片：0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 4本章练习题 请分析2732与6116的地址范围（包括其奇、偶片的地址范围）。CE2732CS6116G2AG2BG1A17A0GA1315A812GCE