微机原理知识总结

微机原理知识总结

知识点
第一章
1.冯·诺依曼结构的特点：（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成。（2）数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在同一个存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制形式。（3）控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器(即指令地址计数器)控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。
2.认识微处理器的功能结构（1）算术逻辑单元（ALU）（2）累加器（A）、累加锁存器和暂存器（3）标志寄存器（FR）（4）寄存器组（RS）（5）堆栈和堆栈指针（SP）（6）程序计数器（PC）（7）指令寄存器（IR）、指令寄存器（ID）和操作控制器（OC）
3.内存分类和区别内存分为：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）区别：RAM可以被CPU随机得读和写，所以又称为读/写存储器。 ROM中的信息只能被CPU随机读取，而不能由CPU任意写入。

第二章
1.指令分成三个阶段进行：取指令、分析指令和执行指令
2.数据寻址方式 1）立即数寻址 2）寄存器寻址（寄存器直接寻址） 3）直接寻址（存储器直接寻址） 4）寄存器间接寻址 5）基址寻址 6）变址寻址 7）比例变址寻址 8）基址加变址寻址 9）基址加比例变址寻址 10）带位移的基址加变址寻址 11）带位移的基址加比例变址寻址

第三章
1.8086/8088微处理器内部结构从功能上分为两个独立的处理单元：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）。特点：执行单元负责分析和执行指令 总线接口单元负责执行所有的“外部总线”操作。2.题目:学会计算物理地址例3.1 设（CS）=2000H，（IP）=0200H,则下一条待取指令在内存的物理地址为 物理地址=（CS）*16+（IP）=20000H+0200H=20200H

第四章
1.总线操作周期一般分为四个阶段：1) 总线请求和仲裁阶段2) 寻址阶段3) 传数阶段4) 结束阶段
2.总线仲裁控制方法：“菊花链”仲裁、并行仲裁和并串行二维仲裁
3.总线握手控制1) 同步总线协定2) 异步总线协定3) 半同步总线协定

第五章
1.ROM的类型：（1）掩模ROM（2）PROM（3）EPROM（4）E(平方)PROM（5）闪速存储器RAM的类型：（1） SRAM（2） DRAM（3） IRAM（4） NVRAM2.Cache的工作原理

第六章
1.I/O端口的编制方式存储器映像方式、隔离I/O方式、Inter系列处理器I/O编址方式
2.I/O同步控制方式程序查询式控制、中断驱动式控制、DMA控制
3.中断的概念现代意义上的中断，是指CPU在执行当前程序的过程中，由于某种随机出现的突发事件（外设请求或CPU内部的异常事件）使CPU暂停（即中断）正在执行的程序而转去执行为突发事件服务的处理程序；当服务程序运行完毕后，CPU再返回到暂停处（即断点）继续执行原来的程序。
4.中断处理（1）保护断点现场（2）开中断（3）完成I/O操作或异常事件处理，这是整个中断处理程序的核心。（4）关中断（5）恢复现场（6）开中断（7）中断返回

课后习题
简答题
1、RAM有几种，各有什么特点？ROM有几种，各有什么特点？
答：RAM有两种，SRAM(静态RAM)，它采用触发器电路构成一个二进制位信息的存储单元，这种触发器一般由6个晶体管组成，它读出采用单边读出的原理，写入采用双边写入原理；DRAM（动态RAM），它集成度高，内部存储单元按矩阵形式排列成存储体，通常采用行，列地址复合选择寻址法。ROM有5种，固定掩摸编程ROM，可编程PROM，紫外光檫除可编程EPROM，电可檫除的可编程EPROM，闪速存储器。

2、总线握手的方式有哪几种，及其相关特点：
同步总线协议：协议的总线其控制简单，便于电路设计且适合高速运行。
异步总线协议：采用该协议的总线其传输速率可按需要调节，系统适应能力很强
半同步总线协议：它兼备同步总线的高速和异步总线的可靠性与适应性
周期分裂总线协议：总线写操作仍由单个子周期一次完成，而总线读周期被分解为两个独立的传输子周期，两个子周期之间的空闲时间可以出让给系统中其他主控器使用。

1、段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少？指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗？答：指令的物理地址为21F00H；CS值和IP值不是唯一的，例如：CS=2100H，IP=0F00H。
2、若用4K１位的RAM芯片组成8K8为的存储器，需要多少芯片？A19—A0地址线中哪些参与片内寻址，哪些用做芯片组的片选信号？答：需要16片芯片；其中A11-A0参与片内寻址；A12做芯片组的片选信号。
3、8086最多可有多少级中断?按照产生中断的方法分为哪两大类？答：有8级；按照产生中断的方法可分为硬件中断和软件中断。
4、冯诺依曼结构特点是？按照冯诺依曼设计的计算机硬件系统由哪些部件组成？（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成。（2）数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在同一个存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制形式。（3）控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器(即指令地址计数器)控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。
5、什么是哈弗结构？他和冯诺依曼有何本质的区别？哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。区别：使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
6、简述Cache的含义、特点和在存储体系结构中的作用Cache即高速缓存，由于CPU运行速度比硬盘和内存快得多，所以CPU在存储数据时会等待，cache位于主存和CPU之间，作用是解决主存和CPU速率匹配问题。
7、简述Cache的内存中的地址映像方式有哪几种？各有什么特点？
a. 直接映像:指主存的一个字块只能映像到Cache的一个准确确定的字块中。
特点：主存的字块只可以和固定的Cache字块对应，方式直接，利用率低。
b. 全相联映像:全相联映射是指主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块的方式，也就是说，当主存中的某一块需调入Cache时，可根据当时Cache的块占用或分配情况，选择一个块给主存块存储，所选的Cache块可以是Cache中的任意一个块。
特点：贮存中的字块可以和Cache的任何字块对应，利用率高，方式灵活，标记位较长，使用成本太高。
c. 组相联映像:是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案。既不在主存和Cache之间实现字块的完全随意对应，也不在主存和Cache之间实现字块的多对一的硬性对应，而是实现一种有限度的随意对应。
特点：折中方案。组间全相联，组内直接映像。集中了两个方式的优点。成本也不太高。最常见的Cache映像方式。

大题
2.7 已知[X]补=01101010B,求[-1/2X]补。
解：此题可先用算数右移计算[1/2X]补，再用求补运算计算[-1/2X]补。结果如下：[1/2X]补=[X]补算数右移1位=（01101010）算数右移1位=00110101b[-1/2X]补=[1/2X]补连同符号位一起求反加1=11001011b

5.9 某微机系统的存储器地址空间为A8000H~CFFFFH，若采用单片容量为16K×1b的SRAM芯片构成，回答下列为题：
（1）系统存储容量为多少？
（2）组成该存储系统共需该类芯片多少个？
（3）整个系统应分为对少个芯片组？
解：（1）系统存储容量=CFFFFH-A8000H+1=28000H(B)=160(KB)。
（2）所需芯片=存储总容量/芯片容量=（160K8位）/16K1位=80(个)
（3）该芯片字长不足8位，应以8个芯片为一组构成字节单元。所以，80个芯片应分为80/8=10个芯片组。

2.19假定Pentium工作在实模式下，（ds）=1000h，（ss）=2000h，（si）=007fh，（bx）=0040h，（bp）=0016h，变量table的偏移地址为0100h。下列指令的源操作数字段是什么寻址方式？它的有效地址（ea）和物理地址（pa）分别是多少？
（1） mov ax，[1234h]
（2） mov ax，table
（3） mov ax，[bx+100h]
（4） mov ax，table[bp][si]
解：（1）直接寻址EA=1234h，PA=（ds）×16+EA=1000h×16+1234h=11234h
（2）直接寻址EA=0100h，PA=（ds）×16+EA=0100h×16+0100h=10100h
（3）基址寻址EA=（bx）+100h=0040h+100h=0140h，PA=（ds）×16+EA=1000h×16+0140h=10140h
（4）带位移的基址加变址寻址。EA=（bp）+（si）+table的偏移地址=0016h+007fh+0100h=0195h，PA=（ss）×16+EA=2000h×16+0195h=20195h

3.12 设程序在数据段中定义的数组如下：names db ‘ GOOD MORNING ! ’dw 2050hdh ‘PRINTER’db 48db ‘ MOUS.EXE ’dw 3080h指出下列指令是否正确，如正确，A累加器中的结果是多少？
（1）mov ebx，offset names
mov eax，[ebx+13]
（2）mov eax，names
（3）mov ax，word ptr names+5
（4）mov bx，12
mov si，6
mov ax，names[bx][si]
（5）mov ebx，16*2
mov esi，4
mov eax，offset names[ebx][esi]
inc [bx]
（6）mov bx，12
mov si，6
lea di，names[bx][si]
mov al，[di]
解：1.两条指令都是合法指令。
第一条指令执行：（ebx）=names的偏移地址
第二条mov指令原操作数有效地址：EA=（ebx）+13=names的偏移地址+3指令功能是将names+13开始的4个字节单元构成的32为操作数送eax执行后有（eax）=）[ebx]=[names+13]=52502050h
2.指令不合法。指令源操作数（names）类型为字节，目的操作数（eax）为32位，两者类型不一致。
3.指令正确。其功能是将names+5开始的两个字节单元构成的16位操作数送ax。由数据区定义可知，[names+5]=’M’的ASCII码=4dh，[names+6]=4fh，所以指令执行后有（ax）=[names+5]=4f4dh
4.前两条指令正确。
第三条指令错。指令源操作数为8位，目的操作数为16位，类型不一致。
5.前两条指令正确。
第三条指令错，offset运算符只能作用于直接存储器变量；第四条指令错，在16位寻址中，ax不能作为间接寻址寄存器。
6.均为合法指令。
前两条指令执行后有：（bx）=12，（si）=6
第三条lea指令的功能是取源操作数names[bx][si]的有效地址，执行后有（di）=（bx）+（si）+names的偏移地址=names的偏移地址+18
第四条指令的功能是将di寄存器值为有效地址的字节单元的内容送al寄存器，执行后有（al）=[names+18]=’N’=4eh

1.已知某微机系统的RAM容量为4K × 8位，首地址为4800H。求其最后一个单元的地址。 4800H+1000H-1=57FFH

2.设有一个具有14位地址和8位数据的存储器，问：
(1) 该存储器能存储多少字节的信息？
答:214=24×210=16KB
(2) 如果存储器由8K x 4位RAM芯片组成，需要多少片？
答:4片
(3) 需要地址多少位做芯片选择？
答:1位(局部译码)

注：整理此文为了期末考试复习备考使用，内容摘自课本