微型计算机原理及应用基本学习要求与答案.doc

一、 微型计算机基础与概念
1、计算机中信息的表示方式？为何要用二进制表示方式？
用二进制，电路实现起来很方便
2、 掌握二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数的概念（数码符号、进位、展开式）；
数码符号：分别是B、Q、D、H
进位：逢二进一、逢八进一、逢十进一、逢十六进一
展开式：
3、 熟练掌握将8位二进制数转换为相应的十进制数，能熟练的将0~255范围内的十进制数转换为二进制数，能将十六进制数转换成二进制形式，能将二进制转换成十六进制表示形式；
P4
4、 机器数与真值的概念，熟练掌握真值与机器数之间的相互转换；
5、带符号数的原码、反码和补码表示，熟练掌握原码和补码之间的相互转换（已知一个数的原码求它的补码，已知一个数的补码求出它的原码）；
源码：X …………………X>=0
2^（n-1）+|X|……X<=0
反码：X …………………X>=0
2^（n-1）+|X|……X<=0
6、 已知一个数的补码，会求它的真值，掌握补码的加减法运算，掌握机器负数的求法；
P5
7、 掌握ASCII码和BCD码的概念，在机器中的存储格式，掌握压缩BCD码与非压缩BCD码的概念，在即其中的存放格式；
存储格式：二进制
BCD存放格式：每一位用4位二进制表示，一个字节表示两位十进制数
压缩BCD格式：1个字节表示一位十进制数，高四位总是0000
8、能简述微型计算机系统的组成；
由硬件、软件两大部分
9、 能简述微型计算机系统硬件的组成；
微处理器、存储器、输入及输入设备、输出接口及输出设备、总线

10、 CPU在内部结构上由哪几部分组成，简要说明各部分的作用？
算术逻辑运算单元ALU、控制器、寄存器
11、 能简要叙述CPU应具备哪些主要功能？
算术运算功能、逻辑运算功能、控制操作功能
12、 掌握微型计算机的基本工作过程；
不断重复地进行取指令、指令译码、执行指令规定的操作的过程
13、 总线的概念；总线的基本分类；
概念：计算机系统中各功能部件之间传输信息的公共通路
按层次划分：地址总线、数据总线、控制总线
按传输方式：串行总线和并行总线
按时钟信号：同步总线和异步总线
14、 地址总线、数据总线、控制总线的作用？它们各自是双向还是单向？
地址总线：专门用来传送地址，单向输出三态
数据总线：是用于传送数据信息，双向三态
控制总线：是用于传送控制信号和时序信号，双向三态
15、 溢出、进位（借位）的概念，如何判断是否溢出
最高进位位与次高进位位异或
二、 80x86微处理器
1、8086处理器物理地址的生成：段基地址左移4位+段内偏移地址。会计算类似条件下的物理地址：（1）段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=2000H，此时，指令的物理地址为多少？（2）一个存放在8086计算机系统内存中的数据，它以DS作为段基址寄存器且设(DS)=1000H，段内偏移地址为2300H，会计算该数据的物理地址（同样是：段基地址左移4位+段内偏移地址），指向这一物理地址的DS值和段内偏移地址值是唯一的吗（不是唯一的）？
2、8086为何在外部对地址信号进行锁存？
地址/数据、地址/状态信号分时复用，地址信号要在整个总线周期有效，而8086处理器只在T1内输出地址信号，因此需要在外部锁存地址信号
3、 ALE信号的作用？
地址锁存允许信号，复用总线上输出地址信号，ALE=1，送到地址锁存器锁存输出，其他时刻ALE=0，复用总线上的信号不影响地址锁存器的输出
4、8086的存储器分段组织，简述逻辑地址、物理地址、偏移地址的概念，段寄存器的作用
逻辑地址概念：由段基地址与偏移地址两部分构成，格式为→段基地址：偏移地址，例如1000：0A00，表示
段基地址为1000H，段内偏移地址为0A00H；
物理地址概念：是CPU通过地址线输出的地址信号；
偏移地址概念：是相对于段基地址的偏移量；
段寄存器作用：保存段基地址
5、 物理地址的生成方法：
8086只有实地址模式，物理地址=段寄存器的内容左移4位+偏移地址；
向段寄存器传送数据的方法：
CS位代码段基地址寄存器，不能做目的地址，立即数不能直接传送给段基地址寄存器
6、 掌握8086的寄存器及其使用方法，注意AX、BX、CX、DX可以作为8位寄存器使用；
8086内部有14个16位的寄存器，8个通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI。4个16位的段寄
存器CS、DS、SS、ES，用于存放段地址。
7、8086的标志寄存器有哪些状态标志位？各个标志位在什么情况下置位？注意数据传送指令不影响标志寄存器（除了向标志寄存器传送指令）；掌握标志寄存器中各个控制标志位的作用？如何设置这些控制位？注意标志寄存器的传送指令、压栈与弹出指令，修改标志寄存器的方法；
（1）6个状态标志位的功能分别叙述如下：
进位标志位：当执行一个加法(或减法)运算，使最高位产生进位(或借位)时，CF为1；否则为0。
奇偶标志位：该标志位反映运算结果中1的个数是偶数还是奇数。当指令执行结果的低8位中含有偶数个1
时，PF=1；否则PF=0。
辅助进位标志位：当执行一个加法(或减法)运算，使结果的低4位向高4位有进位(或借位)时，AF=1；否则AF=0。
零标志位：若当前的运算结果为零，ZF=1；否则ZF=0。
符号标志位：它和运算结果的最高位相同。
溢出标志位：当补码运算有溢出时，OF=1；否则OF=0。
（2）3个控制标志位用来控制CPU的操作，由指令进行置位和复位。
方向标志位：它用以指定字符串处理时的方向，当该位置“1”时，字符串以递减顺序处理，即地址以从高到低顺序递减。反之，则以递增顺序处理。
中断允许标志位：它用来控制8086是否允许接收外部中断请求。若IF=1，8086能响应外部中断，反之则不响应外部中断。
跟踪标志位：它是为调试程序而设定的陷阱控制位。当该位置“1”时，8086 CPU处于单步状态，此时CPU每执行完一条指令就自动产生一次内部中断。当该位复位后，CPU恢复正常工作。
注意：IF的状态不影响非屏蔽中断请求(NMI)和CPU内部中断请求。

8、 能描述计算机中IO端口的编制方式有几种，每种编址方式的特点？
独立编址特点：(1)优点：I/O端口的地址码较短，译码电路简单，存储器同I/O端口的操作指令不同，程序比
较清晰；存储器和I/O端口的控制结构相互独立，可以分别设计
(2)缺点：需要有专用的I/O指令，程序设计的灵活性较差
统一编址特点：(1)优点：不需要专用的I/O指令，任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数
据操作，程序设计比较灵活；由于I/O端口的地址空间是内存空间的一部分，这样，
I/O端口的地址空间可大可小，从而使外设的数量几乎不受限制
(2)缺点：I/O端口占用了内存空间的一部分，影响了系统的内存容量；访问I/O端口也要同访
问内存一样，由于内存地址较长，导致执行时间增加
8086采用IO独立编址方式
注意：X86中IO接口的寻址方式，X86的IO操作指令，IN和OUT指令的端口地址、IN/OUT指令只能是端
口与累加寄存器AX(或AL)进行传送；
9、 系统的复位后内部寄存器的状态：
除CS=0FFFFH外，其他寄存器=0000H
8086系统复位后，第一条执行的指令的地址：
0FFFF0H
10、8086的中断系统，向量中断的概念，中断向量表和结构，中断向量表和中断向量的存放位置，对一个中断类型号为n的中断，会计算它的中断向量的存放地址；
8086中断系统概念：由8086中断源和中断响应过程组成（见课本P238、P240）
向量中断：中断源的识别标志，可用来存放中断服务程序的入口地址或跳转到中断服务程序的入口地址。
中断向量表：见课本P242
存放位置：低地址、高地址、偏移地址、段基址
向量地址=中断类型号*4
11、8086存储器物理地址的计算：
段基地址左移四位+偏移地址
12、 在8086微机系统中，为什么用A0作为低8位数据的选通信号？
答：因为每当CPU和偶地址单元或偶地址端口交换数据时，在T1状态，AD0引腿传送的地址信号必定为
低电平。而CPU的传输特性决定了只要是和偶地址单元或偶地址端口交换数据，则CPU必定通过总线低8
位即AD7~AD0传输数据。可见AD0可以用来作为接于数据总线低8位上的8位外设接口芯片的选通信号。
13、 信号和A0信号是通过怎样的组合解决存储器和外设端口的读/写的？这种组合决定了8086系统中存储器偶地址体及奇地址体之间应该用什么信号来区分？怎样区分？
答：1.组合情况如下：
A0 操 作 所用的数据引腿
0 0 从偶地址开始读/写一个字 AD15~AD0
1 0 从偶地址单元或端口读/写一个字节 AD7~AD0
1 1 从奇地址单元或端口读/写一个字节 AD15~AD8
0 1 从奇地址开始读/写一个字(在第一个总线周期，将低8位数送AD15~AD8， 在第二个总线周期，
将高8位数送AD7~AD0) AD15~AD8 AD7~AD0
1 0
2. 用A0信号来区分偶地址体和奇地址体。
3. 当A0=0时选中偶地址体，A0=1时选中奇地址体。
14、 什么叫中断类型号？什么是中断向量？中断向量放在那里？
中断类型号：由硬件产生的中断标识码
中断向量是中断处理子程序的入口地址，它放在中断向量表中
15、 如果20H的中断处理子程序从3000H:1000H开始，则中断向量应怎样存放？
00080H开始存放：00H，10H，00H，30H
16、8086存储空间最大为多少？怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址？
答：8086的存储器空间最大可以为2^20（1MB）；8086计算机引入了分段管理机制，当CPU寻址某个存储单元时，先将段寄存器内的内容左移4位，然后加上指令中提供的16位偏移地址形成20位物理地址。
三、指令系统及汇编语言程序设计
1、 寻址方式的概念；
寻址方式就是寻找指令或操作数存放地址的方法。
2、8086CPU的寻址方式，不同寻址方式的特点，如何在指令中表示；
操作数的寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、存储器寻址、I/O端口寻址
立即寻址特点：指令中含有立即数
寄存器寻址特点：指令中含有寄存器操作数
存储器寻址：操作数在内存的数据区中
I/O端口寻址：操作数在I/O端口中
指令地址的寻址方式：段内直接寻址、段内间接寻址、段间直接寻址
3、 输入输出端口的寻址方式，有何特点？如何应用；
统一编址方式：优点：I/O端口的编址空间大，且易于扩展
I/O指令丰富、功能齐全
缺点：存储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间
I/O指令比独立编址方式的专用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢
独立编址方式：：优点：I/O端口不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力
I/O指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强
缺点：I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展
I/O指令种类有限，操作单一
4、 数据传送指令的特点、对标志寄存器的影响；
除了向标志寄存器的传送指令外，其它传送指令不影响标志位
5、 对段寄存器赋值应该注意的问题
注意代码段基址寄存器CS不能作为目的操作数，不能将立即数直接送段寄存器
6、 堆栈的概念，8086系统的堆栈是向上增长还是向下增长？堆栈段基址寄存器是哪个寄存器？
堆栈：一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端对数据项进行插入和删除。
向下增长，ss寄存器
7、80x86处理器能对8位寄存器进行压栈与弹出操作吗？
不能
8、 算术运算指令的功能，它们对标志寄存器的影响？对于BCD码运算，为何要使用调整指令？
加法指令功能：ADD将源操作数的内容和目标操作数的内容相加，结果保存在目标操作数中，并根据结果置
标志位，ADD指令完成半加器的功能。ADC指令完成全加器的功能，主要用于两个多字节
（或多字）二进制数的加法运算。将目标操作数当作无符号数，将其内容加1后，又送回到
目标操作数中。
减法指令功能：SUB将目标操作数的内容减去源操作数的内容，结果（差）存入目标操作数中，并根据结果
置标志位。SBB指令在执行减法运算时，还要减去CF的值，SBB指令执行时，用被减数(d)
减去减数(s)，还要减去低位字节相减时所产生的借位。DEC指令的功能以及操作数的规定与
INC指令基本相同，所不同的只是将目标操作数的内容减1，结果送回到目标操作数中。CMP
指令的操作功能、操作数的规定以及影响标志位的情况类似于SUB指令，惟一不同的是CMP
指令不保存相减以后的结果。
乘法指令功能：MUL是无符号数相乘，IMUL是有符号数相乘。功能是AL乘以源操作数，16位乘积存放在
AX中，或AX乘以源操作数，32位乘积存放在DX、AX中。
除法指令功能：DIV是无符号数除法，IDIV是有符号数除法。功能是DX和AX表示的32位数除以源操作
数，得到16位的商放在AL中，16位的余数放在DX中。
原因：便于进行二进制数运算
9、 逻辑运算指令的功能，它们对标志寄存器的影响，掌握利用逻辑运算指令清除某个寄存器的某些指定位（使某些指定位变为0）或置位（使某些指定位变为1）的方法；
P96
10、 汇编语言伪指令的作用？
伪指令在汇编时并不产生机器指令代码，不影响程序的执行，仅产生供汇编用的某些命令，在汇编时执行某
些特殊操作。
11、 掌握汇编语言程序基本结构，数据段、堆栈段、代码段各自的作用以及定义方法，程序代码存放在那一段中？哪一个段是必须有的？
无
12、 汇编语言的基本程序结构；
顺序程序、分支程序、循环程序
13、 标号的作用，命名标号时应该注意的问题；
作用：可作为转移指令和调用指令的目的操作数，以确定程序转移的目的地址。
当标号定义成NEAR：表示标号是近标号，只能在本段内被引用
当标号定义成FAR ：表示标号是远标号，可以在段间引用
14、 汇编语言源程序中，指令性语句、指示性语句的概念，它们有什么不同？
指令性语句：主要由指令构成的语句
其格式为：[标号:]操作码[操作数][;注释]
指示性语句：要是由命令(亦称为伪指令)构成的指令，是用来只是汇编程序进行汇编操作的
其格式为：[名字/变量]命令 参数[；注释]
15、掌握段定义伪指令、字节定义伪指令、字定义伪指令、双字定义伪指令、结束伪指令、符号定义伪指令、过程定义伪指令等伪指令的作用，如何使用？
P126

16、 汇编语言程序设计的基本步骤，掌握流程图的画法（各种不同功能框的规范符号，程序流向符号）；
P163
四、 存储器
1、存储器的作用？
存放程序和数据
2、 存储器的分类？
从制造工艺角度看：双极型存储器、MOS型存储器
从信息储存方式看：随机存取存储器、只读存储器
3、 对计算机存储器系统的基本要求？
容量大、速度快、价格低
4、 存储器芯片为何使用行列地址译码结构？
无
5、 静态存储器的基本特点？存储数据的基本原理？静态存储器的主要引脚以及与系统的连接；
基本特点：不需要定期对存储的数据进行刷新
存储数据原理：P210
主要引脚：P211
6、 动态存储器的基本特点？存储数据的基本原理？动态存储器为何需要定时刷新？基本刷新方法；
基本特点：定期对存储数据进行刷新
存储数据原理：P212
基本刷新方式：定时集中刷新方式、非同步的刷新方式、同步刷新方式
7、 动态存储器控制器的基本功能？
写入、读出
8、 存储器与CPU连接的基本方法，片选信号的作用？
在最小系统中：通过地址锁存器
在最大系统中：通过地址随存器、总线收发器、总线控制器
片选信号的作用：初步判断南北桥的及CPU的是否开始工作，是否BIOS资料被破坏。
9、 地址译码方法有几种？各自的特点；
全地址译码方式：优点：每一个存储单元只对应内存空间的一个地址，即地址无重叠
缺点：译码电路复杂，费硬件
部分地址译码方式：优点：简化了地址译码电路，省硬件
缺点：地址空间有重叠，浪费了地址空间
限选地址译码方式：优点：选择芯片不需要外加逻辑电路，译码线路简单
缺点：地址重叠区域多，不能充分利用系统的存储器空间
10、 存储器的扩展技术：位扩展、字扩展的概念与方法；
位扩展：当主存储器的字长与单个存储芯片的字数相同而位数不相同时，可采用位扩展方式来组织 多个存
储芯片构成主存储器。
字扩展：当主存储器的字长与单个存储芯片的字长相同而字数不相同时，可采用字扩展方式来组织多个存储
芯片构成主存储器。
11、 掌握奇地址存储体（高字节存储体）和偶地址存储体（低字节存储体）的概念？
奇地址存储体：一个存储体包含全部奇数地址单元
偶地址存储体：一个存储体包含全部偶数地址的单元
12、 在8086中，对于一个字，它的存放地址指的是该字高字节存放地址还是低字节存放地址？字地址是偶数地址与奇数地址有何不同？
低字节存放地址；
如果字单元的地址是偶数，访问该单元的数据只需要一次操作就可以完成；如果字单元的地址是奇数，访问
该单元的数据时需要两次操作，分别读取高字节和低字节。
13、 掌握8086计算机系统中，A0，BHE两个信号的作用；
A0：用作内存中的偶储存体片选信号
BHE：用作奇储存体的片选信号
14、逻辑地址、线性地址、物理地址的概念，它们的相互关系（逻辑地址如何转换为线性地址，线性地址如何转换为物理地址？）；
逻辑地址：机器语言指令,用于指定一个操作数或一条指令的地址
物理地址：用于内存芯片级的单元寻址,与处理器和cpu连接的地址总线相对应
线性地址：是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层
内存控制单元（MMU）通过分段单元把逻辑地址转换成线性地址；接着分页单元把线性地址转换成物理地址。

五、 微型计算机和外设的数据传送
1、为什么要用接口？
微机的外部设备多种多样
工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大
他们不能与CPU直接相连
必须经过中间电路再与系统相连
2、 CPU与输入输出设备之间传送信号的类型有几种？它们各自的功能是什么？
三种：数据信号、状态信号、控制信号
数据信号：外部设备信号的主要部分是数据信号
状态信号：协调CPU与外部信号之间的操作
控制信号：设置指定设备的工作方式或启动某外设
3、 接口的基本功能；
（1）解决CPU与外设之间速度不匹配问题
（2）实现信号电平的转换
（3）实现信号格式的转换
4、 接口部件的端口是什么？
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。
5、 计算机系统中接口的编址方式有几种？各自特点？
I/O端口的编址方式：统一编址方式、独立编址方式
（1）统一编址方式
优点：I/O端口的编址空间大，且易于扩展
I/O指令丰富、功能齐全；对大型控制系统和数据通信系统很有意义
缺点：端口占用了存储器地址空间，使存储器容量减小
I/O指令比独立编址方式的专用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢
增加了地址线，增加了地址译码电路的硬件开销
（2）独立编址方式
优点：I/O端口不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力
I/O指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强
地址线少，简化了地址译码电路的硬件
缺点：I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展
I/O指令种类少，对的处理能力较差
增加了控制信号引脚，增加了CPU负担
6、8086系统IO接口的编制方式，8086系统接口的寻址方式，访问接口的指令；
7、接口与计算机系统的连接(数据线、地址线、片选信号、读写控制信号、如果使用中断还需要链接中断请求和中断响应信号)；
8、CPU与外设之间的数据传送方式有几种（串行传送、并行传送两种）？各自特点？
9. CPU与外设间数据传送的控制方式有几种（程序直接控制方式、中断方式、DMA方式）？各自的特点？
10、无条件传送控制方式的输出接口和输入接口电路（（1）与CPU的连接：地址译码<注意M/IO*信号>、数据信号、地址信号、读写控制信号、时钟信号等；（2）与外设的连接，依据不同外设确定），数据传送程序，应用在什么地方？（3）下图所示的接口工作原理？如何编写程序进行输入输出操作？

11、程序查询传送方式的特点，接口电路，数据传送程序，应用领域？
12、掌握中断的概念，中断的作用和优点，中断服务程序的基本结构？
0FF80H

六、 中断概念及中断控制器
1、 中断的概念
指计算机在执行正常程序的过程中出现内部或外部某些时间的请求时，CPU暂时停止当前程序的正常执行，转去执行请求事件的处理操作，CPU在事件处理结束后再回到被暂时中断了的程序继续往下执行。
2、 掌握80x86实地址模式下，中断类型号为n的中断向量的存放地址？
中断向量地址=中断类型号*4
3、 单片8259可管理多少级中断？级联情况下最多可管理多少个中断请求？2片8259级联方式工作，可管理多少级中断？
8级中断；级联情况下最多可用8片处理64级中断请求；2片8259级联方式工作，可管理15级中断。

七、常用可编程接口芯片
主要要求掌握8255、8253、8251、AD/DA的应用
（一） 8255
1. 8255有几个IO端口？各端口的特点？
端口A：对应了1个8位的数据输入锁存器和1个8位的数据输出锁存/缓冲器。所以端口A作为输入或输出时，
数据受到锁存（PA0~PA7）
端口B：对应了1个8位的数据输入缓冲器和1个8位的数据输出锁存/缓冲器。所以口B作为输入端口时不会
对数据进行锁存，做为输出端口时数据会受到锁存。（PB0~PB7）
端口C：与B口一致，对应了1个8位的数据输入缓冲器和1个8位的数据输出锁存/缓冲器。所以口C作为输
入端口时会对数据进行锁存，做为输出端口时数据不会受到锁存。（PC0~PC7）
2. 8255的工作方式有几种？
方式0：基本的输入/输出方式
方式1：选通的输入/输出方式
方式2：双向的传输方式
3. 8255的方式控制字？会利用方式控制字选择8255的工作方式；
课本P304
4. 8255的PC端口按位操作控制字？会利用该控制字编写程序对PCn(n=0~7)进行置“1”和清“0”操作
无
5. 一个使用8255的接口电路如图（参考实验）
（1）一个使用8255的接口电路，四个端口地址为：30H，32H，34H，36H，在PA端口接8位开关，开关闭合时对应输入线为0。PB端口接8个LED信号灯，PB端口输出=1时对应LED信号灯亮。请编写程序，利用8个LED信号灯显示8个开关的状态，某一个开关闭合，对应的LED信号灯亮。

实验程序清单（A82551.ASM）
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV DX, 0646H
MOV AL, 90H
OUT DX, AL
AA1: MOV DX, 0640H
IN AL, DX
CALL DELAY
MOV DX, 0642H
OUT DX, AL
JMP AA1
DELAY: PUSH CX
MOV CX, 0F00H
AA2: PUSH AX
POP AX
LOOP AA2
POP CX
RET
CODE ENDS
END START
（2）循环流水灯

编写程序让8个接在PC口上的LED信号灯每次一个亮不断循环显示。
实验程序清单（A82552.ASM）
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV DX, 0646H
MOV AL, 80H
OUT DX, AL
MOV BX, 8001H
AA1: MOV DX, 0640H
MOV AL, BH
OUT DX, AL
ROR BH, 1
MOV DX, 0642H
MOV AL, BL
OUT DX, AL
ROL BL, 1
CALL DELAY
CALL DELAY
JMP AA1
DELAY: PUSH CX
MOV CX, 0F000H
AA2: PUSH AX
POP AX
LOOP AA2
POP CX
RET
CODE ENDS
END START

（二） 8253
1. 可编程8253接口芯片是什么功能接口芯片？
可编程计数/定时器接口芯片
2、8253有几种工作方式？各种工作方式的名称和特点？
6种
方式0：计数结束产生中断
方式1：可编程单稳触发器
方式2：分频器
方式3：方波发生器
方式4：软件触发选通
方式5：硬件触发选通
特点：P346

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