【知识积累】微机原理期末复习

知识前置

位：计算机能表示的最小数据单位

字节：一个8位二进制数成为1字节

字：一个16位二进制数称1个字

机器数：计算机中的数据，分为数值数据和非数值数据

真值：机器数代表的真正的数值

字长：处理器的二进制位数（8位处理器字长为8位）

溢出别：补码运算时，若运算结果超过其表示的数的范围，则溢出。

技巧：由于溢出只可能出现在同号相加或异号相减运算时，且采用补码减法可转变为加法，最直观、最易于理解的溢出判定方法是：若正数加正数，结果为负数或负数加负数，结果为正数，则发生溢出。

Asciil码：

数字符0-9的Ascii码为30H~39H（48）

大写字母A-Z的Ascii码为41H-5AH（65）

BCD码：十进制可采用二进制编码来表示——本质还是十进制数

压缩BCD码：一个字节表示两位十进制数 16 - 0001 0110

非压缩BCD码：一个字节表示一位十进制数 16 - 00000001 00000110

BCD码本质上是二进制编码的十进制数

带符号的机器数表示方式：原码、补码、反码

• 原码
  • 最高位是符号位，0为正，1位负，范围 -127 - +127
• 反码
  • 正数：原码=反码=补码
  • 负数：符号位不变，数值位求反
  • 范围和原码一样
• 补码
  • 正数：和反码一样
  • 负数：反码+1
  • 范围： -128 - +127
• 运算规则：
  • 符号位与数值位一起运算
  • 符号位产生进位可舍去
• 微机组成
  • CPU（运算器和控制器）、输入输出设备、接口电路和系统总线
• 总线
  • 总线是CPU向存储器和输入/输出接口传送地址、数据和控制信息的公共通道
    • 数据总线（16）：传输数据
    • 地址总线（20）：传输地址信息
    • 控制总线（16）：传输控制信号
    • 例：8086的数据线为16位，地址线为20位，I/O口使用16位地址线

8088/8086微处理器

• 8086:16位微处理器

• 8088：准16位处理器

• 8086和8088的区别：

  • 8086 BIU中的指令队列是6字节，外部数据总线16位
  • 8088 BIU中的指令队列是4字节，外部数据总线8位

• 

• EU（执行单元）

  • 负责指令的译码和执行
  • 负责向总线接口部件BIU它提供偏移地址
  • 对通用寄存器和标志寄存器进行管理
    • EU组成
      • 算术逻辑单元ALU
      • 标志寄存器FR
      • 通用寄存器
        • 数据寄存器
          • 16位数据AX、BX、CX、DX
        • 16位指针寄存器：SP、BP
        • 16位变址寄存器：DI、SI
      • 暂存寄存器
      • EU控制电路

• BIU（总线接口单元）

  • 负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据
    • BIU从内存取指令送到指令队列缓冲器。
    • 当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O中端口汇总读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去
    • BIU的组成
      • 段寄存器
        • 代码段寄存器CS
        • 堆栈段寄存器SS
        • 数据段寄存器DS
        • 附加段寄存器ES
      • 指令指针寄存器IP
      • 地址加法器
      • 指令预取队列
      • 总线控制逻辑

• 数据寄存器

  • AX 累加器
  • BX 基数寄存器 basic
  • CX 计数寄存器 count
  • DX 数据寄存器 data

• 变址寄存器：存放当前数据段的偏移地址

  • SI 源变址寄存器 source
  • DI 目的变址寄存器 destination

• 指针寄存器：用来存取位于当前堆栈段中的数据

  • BP 基址指针寄存器：存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址-表明数据区在哪里开始 basic adress Pointer
  • SP 堆栈指针寄存器：给出栈顶的偏移地址 stack pointer

• 段寄存器

  • DS 数据段寄存器 Data
  • ES 附加段寄存器 Extra
  • SS 堆栈段寄存器 Stack
  • CS 代码段寄存器 Code

• 控制寄存器

  • IP 指令指针寄存器：存放着BIU要取的下一条指令的偏移地址
    • 下一条指令的物理地址=CSx16+IP instructions
  • PSW 状态标志寄存器
    • ①状态标志
      • 进位标志CF：最高位产生进位/借位，CF=1
      • 奇偶标志PF：运算结果低8位中个“1”的个数为偶数，则PF=1
      • 辅助进位标志AF：低4位向高4位有进位，则AF=1
      • 零标志ZF：运算结果为0，则ZF=1
      • 符号标志SF：最高位为1，表示结果为负数，则SF=1
      • 溢出标志OF：运算过程中发生“溢出”，则OF=1
    • ②控制标志
      • 中断允许标志IF
        • IF=1，则CPU可以接受可屏蔽中断请求
      • 方向标志DF direction flag
        • DF=1时，地址自动递减；
        • DF=0时，地址自动递增；
      • 跟踪（陷阱）标志TF trick flag
        • 为调试程序的方便而设置的
        • TF=1，则处于单步工作方式
        • TF=0，将正常执行程序

• 段寄存器

  • 代码段（CS）：用来存放当前正在运行的程序。不能做目的操作数
  • 数据段（DS）：存放当前运行程序所用的数据
  • 堆栈段（SS）：堆栈作用是保护数据
  • 附加数据段（ES）：辅助的数据区

• 为什么要分段

  • 8086/8088有20位地址线，能够寻址1MB的内存空间，但寄存器是16位，只能寻址64KB存储空间，所以要分段，把1MB的存储空间分成若干逻辑段，每个逻辑段最大具有64KB的存储空间

  8086/8088 20 2^20 =1 MB 寄存器16位，2^16=64KB，分段，把1MB空间分成若干逻辑段，每个逻辑段最大具有64KB的存储空间

• 分段的概念：

  • 把1MB的存储空间分成若干逻辑段，每个逻辑段最大具有64KB的存储空间。

• 物理地址形成

  • 物理地址：即实际地址，例如00000H。一个存储单元的物理地址是唯一的，而逻辑地址是可以不唯一的。
  • 段基址：段首址的高16位。段基址存放在段寄存器DS、ES、SS或CS中。
  • 偏移地址：段内存储单元距离段首地址的偏移量，也称有效地址EA，存放在IP、BP、SI、DI或BX中。偏移地址方位：0000H~FFFFH
  • 逻辑地址：通常用段基址：偏移地址的形式来描述，在程序中使用。
  • 例如
    • 0000H:0001H
    • 物理地址=段基址x16+偏移量
    • 常用：CS：IP、SS：SP

题

• 堆栈

  • 堆栈是以“先进后出“或”后进先出“原则管理的存储区域。SS（堆栈是保护数据）给出堆栈段的段基址，SP存放栈顶地址，指出从栈顶到段首址的偏移量

  

• PUSH AX：；入栈

  • SP-2 ——> SP
  • 再将数据入栈（低八位放入低字节，高八位放入高字节）

• POP AX：出栈

  • 先栈顶数据出栈
  • 再SP+2——>SP

• 8086/8088 CPU 引脚

  

指令系统

• 指令格式

  • 操作码 操作数/目的操作数，源操作数

• 寻址方式

  • ①立即数寻址——直接给出操作数

    • MOV CX, 2A50H
    • 将立即数2A50H送到CX寄存器中。
    • 

  • ②寄存器寻址

    • 操作数为内部寄存器（AX/BX/CX/DX/SI/DI/SP/BP）
    • MOV DX, AX
    • 

  • ③存储器寻址

    • 1、直接寻址：操作数给出有效地址（偏移地址）
      • MOV AL，[2000H]
      • 
    • 2、寄存器间接寻址：有效地址放在指定寄存器中
      • BX、SI、DI——默认段为DS段，物理地址=DS*16+BX/SI/DI
      • BP——默认段为SS段，物理地址=SS*16+BP
      • 
      • 

  • 3、寄存器相对寻址：有效地址是寄存器内容+位移

• 操作数的物理地址=16xDS+BX/SI/DI+位移|或者=16xSS +BP +位移

  • 

• 4、基址加变址寻址方式：有效地址是基址寄存器和变址寄存器内容之和

  • 操作数的物理地址=16xDS + BX(基址寄存器)+ SI/DI（变址寄存器）|或 = 16xSS + BP +SI/DI

  • 

  • 5、相对的基址加变址寻址方式

• 操作数的物理地址=16XDS+BX+SI/DI+位移|或=16XSS+BP+SI/DI+位移

  • 

  • 语法规则

  • 1、源操作数与目的操作数长度要一致

  • 类型要明确

  • 

  • 2、寄存器寻址与段地址 要对应

  • 

  • []中只能使用基址和变址即BX/BP/Si/Di

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  • 4、同一组内的寄存器不能同时出现在一个[]中。

  • 

  • 5、两个存储单元之间不能直接操作的

  • 

  • 6、CS、IP、立即数不能做目的操作数 IP指令指针 EA偏移地址

  • 

  • 7、当DS、ES、SS作目的操作数时，立即数不能做源操作数

  • 

  • 8、可用段超越前缀修改默认段

  • 

• 数据传送指令

  • MOV 目的，源
    • 功能：将源操作数的内容传送到目的操作数
  • PUSH 源
    • 功能：将源操作数压入堆栈中
    • 过程：SP新 -> SP原-2， 再入栈
  • POP目的
    • 功能：将堆栈中数据弹出至目的操作数
    • 过程：出栈、SP新 -> SP原+2
  • XCHG 目的，源
    • 功能：源操作数、目的操作数交换数据
  • XLAT 转换表 或：XLATT
    • 功能：查表功能
  • IN AX/AL， I/O地址
    • I/O端口数据传输到AX、AL
  • OUT I/O地址，AX/AL
    • AX、AL数据传输到I/O端口
  • LEA 目的操作数，源操作数 lea
    • 功能：取源操作数的地址偏移量，送到目的操作数
  • LDS 目的操作数，源操作数
    • 取出四个字节，低地址两个字节送入目的操作数，高地址的两个字节送入DS寄存器
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    • 算术运算指令
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    • 逻辑运算
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  • NOT 目的 ——按位取反
  • AND 目的，源——目的与源-——>目的
  • OR 目的，源——目的或源——>目的
  • XOR 目的，源 —— 目的异或源——>目的
  • TEST 目的，源 ——目的与源，并修改标志位，但不回送结果

• 串操作指令

  • 基础知识

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汇编语言程序设计

• 汇编语言有三种基本语句：指令语句、伪指令语句、宏指令语句
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存储器

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data segment
data1 db 15H ;被加数
sum db 00H ;和
data ends
code segment
assume CS:code,DS:data
start:
MOV AX,data
MOV DS, AX; 装入数据段
MOV AL,data1;
ADD AL,12H;
MOV sum,AL; 
HLT;暂停
code ends
end start