第2章 微机系统结构与指令系统
第二章微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
《单片微型计算机与接口技术》思考题与习题解答01
《单片微型计算机与接口技术》思考题与习题解答第0章基础知识0.1 将下列十进制数转换为十六进制数：64，98，80，100，125，255。
0.1 40H，62H，50H，64H，7DH，FFH0.2 将下列十六进制无符号数转换为十进制数：32CH，68H，I)5H，100H，B78H，3ADH。
O.2 812，104，213，256，2936，9410.3 写出下列十进制数的原码和补码，用8位或16位数填人表1中(要求用十六进制数表示)。
表10．3，9350H，CF42H。
O.4 机器数的真值分别为：27，233，-128，-8，14717，31467，-27824，-124780.5 用补码运算完成下列算式，并指出溢出OV和进位CY：(1) 33H+5AH (2) -29H-5DH (3) 65H-3EH (4) 4CH-68HO.5 (1) 33H+5AH=8DH，OV=1，CY=O (2) -29H-5DH=7AH，OV=0，CY=1(3) 65H-3EH=27H，OV=0，CY=1 (4) 4CH-68H=E4H，0V=O，CY=O0.6 将表2中的十进制数按要求转换，用十六进制数填入。
表2O.60.7 写出下列ASCII码表示的十六进制数(如313035H为105H)：374341H，32303030H，3841353DH。
0.7 ASCIl码表示的十六进制数分别为：105H，7CAH，200¨。
H，8A50H第1章 MCS-51单片机1.1 什么是嵌入式系统?其控制核心有哪几种类型?1.1 见绪论1.2 单片微型计算机与微处理器在结构上和使用中有什么差异?单片机和DSP在使用上有什么差别?1.2 单片微型计算机是包含CPU、存储器和I／O接口的大规模集成芯片，即它本身包含了除外部设备以外构成微机系统的各个部分，只需接外设即可构成独立的微机应用系统。
微机处理器仅为CPU，CPU是构不成独立的微机系统的。
微机控制第1-2章
通信
数字信号处理技术在通信领域 应用广泛，如调制解调、信道
均衡、语音编码等。
控制
数字信号处理技术可以用于控 制系统，如PID控制器、自适
应控制等。
05 微机控制系统的软件设计
微机控制系统的软件组成
实时操作系统
用于管理微机控制系统 的资源，提供多任务处
理和实时性支持。
监控软件
控制算法软件
微处理器的基本概念
微处理器是一种集成电路芯片，它包含中央处理器（CPU）和一定数量的内存，是 计算机系统的核心部件。
微处理器的主要功能是执行算术、逻辑和指令控制操作，以实现计算机程序的运行。
微处理器的发展经历了多个阶段，从早期的4位处理器到现代的64位多核处理器， 性能得到了极大的提升。
微控制器的特点与分类
输入输出接口的功能
输入输出接口的主要功能包括数据传输、信号转换、缓冲存储、设 备选择等，以确保微机与外部设备之间的可靠通信。
输入输出接口的类型
常见的输入输出接口类型包括并行接口、串行接口、定时器接口、 中断接口等，根据不同的应用需求选择合适的接口类型。
输入接口技术
模拟量输入接口
模拟量输入接口用于将模拟信号 转换为数字信号，以便微机进行 处理。常见的模拟量输入接口包 括模数转换器（ADC）和多路模
汽车电子等。
微控制器通过接收输入信号，执 行程序，输出控制信号，实现对
被控对象的精确控制。
微控制器具有可靠性高、实时性 强、成本低等优点，因此在自动 化和智能化控制领域得到了广泛
应用。
03 输入输出接口技术
输入输出接口的基本概念
输入输出接口定义
输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外 部设备，实现数据传输和控制。
第2章 计算机系统的组成与工作原理_习题参考答案
第2章习题参考答案一、选择题1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。
A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。
A．程序设计语言B．操作系统C．诊断程序D．数据库管理系统3．I/O接口位于（ C ）。
A．主机和I/O设备之间B．主机和总线之间C．总线和I/O设备之间D．CPU和内存储器之间4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。
A．位B．字节C．字D．字长5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。
A．位B．字节C．字D．字长6．微型计算机中的Cache是（ B ）。
A．只读存储器B．高速缓冲存储器C．可编程只读存储器D．可擦除可再编程只读存储器7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。
A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存储器之间速度不匹配D．主机与外设之间速度不匹配8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。
A．产品型号B．总线标准C．微型计算机系统名称D．微处理器型号二、填空题1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。
2．CPU是由（运算器）和（控制器）组成的。
3．根据功能的不同，可将内存储器分为（随机存取存储器或RAM）和（只读存储器或ROM）两种。
4．在表示存储器的容量时，MB的准确含义是（220字节）。
5．5678.123=(1 0110 0010 1110.0001 1111 01)2=(13056.0764)8=（162E.1F4）H。
6．同一个字母的大小写，（小写）字母的ASCII码值比（大写）字母的ASCII码值要大（32）。
7．微型计算机采用总线结构，根据传送信息的种类不同，系统总线分为（数据总线）、（地址总线）和（控制总线）。
第二章 8086微处理器
第二章8086/8088微处理器及其系统结构内容提要：1．8086微处理器结构：CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU；CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器；CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。
2．8086微机系统存储器结构：存储器地址空间与数据存储格式；存储器组成；存储器分段。
3．8086微机系统I/O结构4．8086最小/最大模式系统总线的形成5．8086CPU时序6．最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期7．微处理器的发展学习目标1．掌握CPU寄存器结构、作用、CPU引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小/最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；2．理解存储器读/写时序；3．了解微处理器的发展。
难点：1．引脚功能，最小/最大模式系统形成；2．存储器读/写时序。
学时：8问题：为什么选择8088/8086？•简单、容易理解掌握•与目前流行的P3、P4向下兼容，形成x86体系•16位CPU目前仍在大量应用思考题1、比较8086CPU与8086CPU的异同之处。
2、8086CPU从功能上分为几部分?各部分由什么组成?各部分的功能是什么?3、CPU的运算功能是由ALU实现的，8086CPU中有几个ALU?是多少位的ALU?起什么作用?4、8086CPU有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器的各标志位在什么情况下置位?5、8086CPU内哪些寄存器可以和I/O端口打交道，它们各有什么作用?6、8086系统中的物理地址是如何得到的?假如CS=2400H，IP=2l00H，其物理地址是多少?思考题1.从时序的观点分析8088完成一次存储器读操作的过程？2.什么是8088的最大、最小模式？3.在最小模式中，8088如何产生其三总线？4.在最大模式中，为什么要使用总线控制器？思考题1.试述最小模式下读/写总线周期的主要区别。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
第2章微型计算机系统的组成及工作原理
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽，包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线：SA019和LA1723 (2)数据线：SD015 (3)控制线：AEN、BALE、 IOR 和 IOW、 SMEMR和 SMEMW
MEMR 和 MEMW、 MEM CS16 和 I/O CS16 、SBHE
2.1.2 微机系统的软件配置
系统软件、工具软件、应用软件、用户应用程序
.3 微机系统中的信息流与信息链
1. 微机系统中信息流与信息链的构成 信息流：存储器中的数据、程序代码；接口寄存器中的I/O数据、 状态、I/O命令 信息链：信息流在系统中流动的路径； 包括物理(硬件)环节和逻辑(软件)环节 2. 微机系统中信息流与信息链 ——早期微机系统/现代微机系统中的信息链 3. 研究信息流与信息链的意义 ——通过信息流从整体上认识微机体系结构和组成微机系统的各 部件之间的关系
2.5.7 现代微机总线技术的新特点
3. 总线桥 (1) 总线桥 ——总线转换器和控制器，是两种不同总线间的总线接口 内部包含兼容协议及总线信号和数据缓冲电路；把一条总线映 射到另一条总线上 北桥：连接CPU总线和PCI总线的桥 南桥：连接PCI总线和本地总线(如ISA)的桥 (2) PCI总线芯片组 ——实现总线桥功能的一组大规模集成专用电路 保持主板结构不变前提下，改变这些芯片组的设计，即可适应 不同微处理器的要求 4. 多级总线结构中接口与总线的连接
2.4 I/O设备与I/O设备接口
2.4.1 I/O设备及其接口的作用
1. I/O设备的作用 2. I/O设备接口的作用——连接与转换
2.4.2 I/O设备的类型及设备的逻辑概念
第二章系统的组成（含答案）
单元练习一一、判断题:2. 任何需要处理的数据，均必须先存放在计算机的主存储器中。
答案:对3. 击打式打印机每次可以打印多份，并且打印速度可高达每分钟数千行。
答案:错4. 打印机上的指示灯“ON LINE”亮时表示联机。
答案:对5. 打印机在打印汉字时出现乱字符，表明机器受到了计算机病毒侵蚀。
答案:错6. 显示器既是输入设备又是输出设备。
答案:错12、磁盘既可作为输入设备又可作为输出设备。
答案:对7. 显示控制（适配器）是系统总线与显示器之间的接口。
答案:对9. 安装鼠标器后，无需安装鼠标驱动程序便可使用。
答案:错13、所存数据只能读取，无法将新数据写入的存储器，称为RAM。
答案:错14、存储器地址是代表某一内存位置的编号。
答案:对15、将数据或程序存入ROM后，以后就不能再更改。
答案:对16、软盘驱动器属于主机，软盘属于外设。
答案:错17、磁盘里的数据按照磁道的形式来存放。
答案:错18、磁盘驱动器存取数据的基本单位为字节。
答案:对19、计算机的内存容量是表示主板上只读存储器的大小。
答案:错20、负责存储各项程序及数据的装置称为存储器。
答案:对21、通常所说的计算机存储容量是以ROM的容量为准。
答案:错24、随机存储器能从任意的存储地址读出内容，且其存取时间基本是不变的。
答案:对25、主存储器多半是半导体构成的，所以易受破坏。
答案:对26、就硬盘而言，每盘片磁柱数和磁道数是相等的。
答案:对27、驱动器的读写头是接触着软盘的，所以读写头不可能被碰撞坏。
答案:错28、硬盘的着陆区是指关机时驱动器读写头应该优先停放的柱面。
答案:对29、只提供一个操作数的命令称为单地址或单操作数指令。
答案:对30、无条件转移指令属于程序控制指令。
答案:对33、购置微机首先要明确所购微机的配置情况。
答案:对34、品牌微机的最大优点是质量好。
答案:对35、目前常用的国产品牌机是联想、金长城等。
答案:对36、品牌微机的最大缺点是价格较高。
微机原理、汇编语言及接口技术教程课后习题答案
!《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1章微型计算机系统概述〔习题〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。
单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。
~DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。
〔习题〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。
处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
（外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。
I/O设备通过I/O接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
〔习题〕什么是总线微机总线通常有哪3组信号各组信号的作用是什么〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。
3组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或I/O端口的地址信息。
#（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。
（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。
〔习题〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）ROM-BIOS（4）中断（（5）ISA总线〔解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
微机原理第02章1
第2章： 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
第2章：（2）变址寄存器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中， SI 、 DI 还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
第2章：溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志 CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
第2章：符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
第2章：奇偶标志PF（Parity Flag）
第2章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
运算时D3位（低半字节）有进位或
借位时，AF＝1；否则AF＝0
这个标志主要由处理器内部使用， 用于十进制算术运算调整指令中， 用户一般不必关心 3AH＋7CH＝B6H，D3有进位：AF＝1
计算机系统结构 第二章自考练习题答案
第二章数据表示与指令系统历年真题精选1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（ C ）。
A. BCD码B. ASCII码C. 扩展操作码D. 哈夫曼编码=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾2．浮点数尾数基值rm数值为（ D ）。
A. 1/2B. 15/16C. 1/256D. 255/2563. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。
4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率是否有提高；二看数据表示的（通用）性和（利用）率是否高。
5. 简述设计RISC的一般原则。
6. 简述程序的动态再定位的思想。
7. 浮点数表示,阶码用二进制表示,除阶符之外的阶码位数p=3,尾数基值用十进制表示,除尾符外的尾数二进制位数m=8,计算非负阶、规格化、正尾数时，（1）可表示的最小尾数值；（2）可表示的最大值；（3）可表示的尾数个数。
8. (1)要将浮点数尾数下溢处理成K—1位结果，则ROM表的单元数和字长各是多少并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。
(2)若3位数，其最低位为下溢处理前的附加位，现将其下溢处理成2位结果，设计使下溢处理平均误差接近于零的ROM表，以表明地址单元与其内容的关系。
同步强化练习一．单项选择题。
1. 程序员编写程序时使用的地址是（ D ）。
A．主存地址 B．有效地址 C．辅存实地址 D．逻辑地址2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（ B ）。
A．舍入法 B．截断法 C．恒置“1”法 D．ROM查表法3. 数据表示指的是（ C ）。
A ．应用中要用到的数据元素之间的结构关系B ．软件要处理的信息单元之间的结构关系C ．机器硬件能识别和引用的数据类型D ．高级语言中的数据类型说明语句4. 标志符数据表示中的标志建立由（ A ）。
A ．编译程序完成B ．操作系统完成C ．高级语言编程时完成D ．汇编语言编程时完成5. 堆栈型机器比通用型机器优越的是（ C ）。
微机原理第二章习题答案
1. 8086CPU内部由哪两部分组成？它们的主要功能?8086CPU由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两部分组成。
EU完成指令译码和指令执行的工作，BIU是CPU与外部（存储器和I/O口）的接口，它提供了16位双向数据总线和20位地址总线，完成所有的外部总线操作。
具有地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数、总线控制等功能。
2.8080CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：8086CPU的寄存器有通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针寄存器及标志位寄存器PSW。
4个16位通用寄存器，它们分别是AX，BX，CX，DX，用以存放16位数据或地址。
也可分为8个8位寄存器来使用，低8位是AL、BL、CL、DL，高8位是AH、BH、CH、DH，只能存放8位数据，不能存放地址。
指针和变址寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。
段寄存器给出相应逻辑段的首地址，称为“段基址”。
段基址与段内偏移地址结合形成20位物理地址。
指令指针寄存器用来存放将要执行的下一条指令在现行代码中的偏移地址。
16位标志寄存器PSW用来存放运算结果的特征，常用作后续条件转移指令的转移控制条件。
3.8086CPU与8088CPU的主要区别是什么？答：（1）8086的指令队列是6字节，8088是4字节；（2）8088与外部交换数据的总线宽度是8位，所以，对16位数的存储器读/写需要2个总线周期，8086是16位；AD～（3）8088外部数据总线只有8条，所以分时复用的地址/数据总线为7AD；（4）8088中，用IO/M信号代替M/IO；（5）8088中，不需要BHE信号。
4. 简要解释下列名词的意义。
CPU：中央处理单元CPU （Control Processing Unit）也称微处理器，是微型计算机的核心部件，由运算器ALU、控制器、寄存器组以及总线接口等部件组成。
主要完成各种运算，负责对整机的控制。
微机原理第02章(指令系统)2
加法指令:ADD, ADC和INC 减法指令:SUB, SBB, DEC, NEG和CMP 他们分别执行字或字节的加法和减法运算， 除 INC 和 DEC 不影响 CF 标志外，其他按定 义影响全部状态标志位 操作数组合：
运算指令助记符 reg, imm/reg/mem 运算指令助记符 mem, imm/reg
第2章：5. 求补指令NEG（negtive）
4.取补指令 格式：NEG OPRD (OPRAND ) 功能：OPRD取补 （取反加1） 相当0-操作数，所以算入减法； 且一般CF=1（0－肯定有借位）， 只有OPRD=0时CF=0
第2章：例题2.9 求补运算
mov ax,0ff64h neg al ；AL＝0－64H＝9CH，AX＝FF9CH ；OF＝0, SF＝1，ZF＝0，PF＝1，CF＝1 sub al,9dh ；AL＝9CH－9DH＝FFH，AX＝FFFFH ；OF＝0，SF＝1，ZF＝0，PF＝1，CF＝1 neg ax ；AX＝0－FFFFH＝0001H ；OF＝0，SF＝0，ZF＝0，PF＝0，CF＝1 dec al ；AL＝01H－1＝0，AX＝0000H ；OF＝0，SF＝0，ZF＝1，PF＝1，CF＝1 neg ax ；AX＝0－0＝0 ；OF＝0，SF＝0，ZF＝1，PF＝1，CF＝0
第2章：例题2.10 符号扩展
mov al,64h
；AL＝64H （机器数） ，表示10进制数100（真值）
cbw
；将符号0扩展，AX＝0064H，仍然表示100
mov ax,0ff00h
；AX＝FF00H，表示有符号10进制数－256
cwd
；将符号位“1”扩展，DX.AX＝FFFFFF00H ；仍然表示－256
微机原理 第2章_8086系统结构
8086 CPU的引脚及其功能
8086 CPU的两种工作模式
最小模式：用于单机系统，系统所需要的控 制信号由8086直接提供，MN/MX=1，CPU 工作于最小模式 最大模式：用于多处理机系统，系统所需的 控制信号由总线控制器8288提供， MN/MX=0，CPU工作于最大模式
8086 CPU在最小模式下的引脚定义 8088与8086的区别
通 用 寄 存 器
AX BX CX DX SP BP SI DI
8086 CPU结构框图
20位地址总线
Σ
数据 总线 16位
ALU数据总线 (16位) 暂存器
队列 总线 (8位)
CS DS SS ES IP 内部寄存器 指令队列
总线 控制 电路 8086 总线
ALU
标志寄存器
EU 控制器
1 3 4 5 6
PSW
存放状态标志、控制标志和系统标 志
PSW格式：
15 11 10
OF DF
9 IF
8
7
6
4 AF
2 PF
0 CF
TF SF ZF
状态标志
状态标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们根据有关指 令的运行结果由CPU自动设置，这些状态信息往往作为后续条件 转移指令的转移控制条件，包括6位： OF：溢出标志，在运算过程中，如操作数超出了机器数的表示范 围，称为溢出，OF=1，否则OF=0 SF：符号标志，记录结果的符号，结果为负SF=1，否则SF=0 ZF：零标志，运算结果为0，ZF=1，否则ZF=0 CF：进位标志，进行加法运算时从最高位产生进位，或减法运算 从最高位产生借位CF=1，否则CF=0 AF：辅助进位标志：本次运算结果，低4位向高4位产生进位或借 位，AF=1，否则AF=0 PF：奇偶标志，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情 况提供检验条件，当结果操作数中低8位中1的个数为偶数时PF=1， 否则PF=0
微机原理及应用 第2章 习题及答案
CH02 8086／8088指令系统习题与思考题1．假定DS=2000H，ES=2100H，SS=1500H，SI=00A0H，BX=0100H，BP=0010H，数据变量V AL的偏移地址为0050H，请指出下列指令源操作数是什么寻址方式？源操作数在哪里？如在存储器中请写出其物理地址是多少？（1）MOV AX，0ABH （2）MOV AX，[100H]（3）MOV AX，V AL （4）MOV BX，[SI]（5）MOV AL，V AL[BX] （6）MOV CL，[BX][SI]（7）MOV V AL[SI]，BX （8）MOV [BP][SI]，100解答：（1）MOV AX，0ABH寻址方式：立即寻址；源操作数在数据线上；物理地址：无（2）MOV AX，[100H]寻址方式：直接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+100H＝2000H*16+100H＝20100H（3）MOV AX，V AL寻址方式：直接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+V AL＝2000H*16+0050H＝20050H（4）MOV BX，[SI]寻址方式：寄存器间接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+SI＝2000H*16+00A0H＝200A0H（5）MOV AL，V AL[BX]寻址方式：变址寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+V AL+BX＝2000H*16+0050H+0100＝20150H（6）MOV CL，[BX][SI]寻址方式：基址加变址寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+BX+SI＝2000H*16+0100H+00A0H＝201A0H（7）MOV V AL[SI]，BX寻址方式：寄存器寻址；源操作数在寄存器中；物理地址：无（8）MOV [BP][SI]，100寻址方式：立即寻址；源操作数在；物理地址：无2．设有关寄存器及存储单元的内容如下：DS=2000H，BX=0100H，AX=1200H，SI=0002H，[20100H]=12H，[20101H]=34H，[20102H]=56H，[20103]=78H，[21200]=2AH，[21201H]=4CH，[21202H]=0B7H，[21203H]=65H。
微机原理及应用课件第2章
四、内部寄存器
内部寄存器的类型
含14个16位寄存器，按功能可分为三类
8个通用寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
深入理解：每个寄存器中数据的含义
28
1. 通用寄存器
数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI）
29
数据寄存器
8088/8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个 8位寄存器，即：
DX：
数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址；在 32位乘除法运算时，存放高16位数。
地址指针寄存器
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。
BP与BX的区别：
作为通用寄存器，二者均可用于存放数据； 作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段；用
┇
操作数
35
状态标志位（1）
CF（Carry Flag）
进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1
OF（Overflow Flag）
溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范 围时，OF=l
ZF（Zero Flag）
零标志位。当运算结果为零时ZF=1
SF（Sign Flag）
欲实现对1MB内存空间的正确访问，每个内
存单元在整个内存空间中必须具备20位字长
的惟一地址
物理地址
XXXXXH
12H
00H
内存地址变换：
…
如何将直接产生的16位编码变换
…
为20位物理地址?
┇
内存单元的编址（1）
内存每个单元的地址在逻辑上都由两部分组成：
微机原理及应用(第五版)
-2x109到2x109
长整数
Байду номын сангаас
64
-9x1018到9x1018
压缩BCD
80
-99…99到99..99(18位)
短实数
32
-3.39x10-38到3.39x1038
长实数
64
-1.19x10-308到1.19x10308
临时实数
80
-1.19x10-4932到1.19x104932
微机原理及应用
1.2.1 整型数 80387支持长整型数,而80386支持字节整型数.
微机原理及应用
2.1.3 输入/输出设备及其接口电路
输入设备:将程序、原始数据及现场信息以计算机能 识别的形式送到计算机中,供计算机自动计 算或处理。(键盘 鼠标 数字化仪 扫描仪 A/D等)
[-0]原=10000000 综上述
[X]原={
X 2n-1-X
X为正 X为负
微机原理及应用
2).补码和反码
举一实例:3点钟-7小时=8时
3点钟+5小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5是-7的补码.
在计算机中采用补码主要原因有二,一是 可以将减法变成加法来运算.二是补码的符号 位可以参加运算.
微机原理及应用
3).移码
针对补码不易比较大小的缺点而出现了移码
[X]移= 2n-1 -1+X 2n-1-1为偏移量
X>-2n-1 且X<=2n-1
例如:X=+10010B=+18,Y=-10010B=-18
[X]移= 26-1 -1+X=011111+010010=110001B [Y]移= 26-1 -1+Y=011111-010010=001101B
第二章_微型计算机基础
CPU的位数是指能同时处理的二进制数据的位数， 有4位、8位、16位、32位、64位之分，位数越多 处理能力越强。
7
主机硬件系统之二：存储器
存储器是存放程序和数据的记忆装置，分为内存 和外存。
内存：ROM、RAM，用来存放当前正在执行的 程序和正在处理的数据。
8086的流水线操作
8086CPU流水线的实现 BIU不断地从存储器取指令送入指令队列IPQ，EU不 地从IPQ取出指令执行 EU和BIU构成了一个简单的2段流水线 指令预取队列IPQ是实现流水线操作的关键（类似于 工厂流水线的传送带）
新型CPU将一条指令划分成更多的阶段，以便可以同时执 行更多的指令 例如，PIII为14个段，P4为20个段（超标量流水线）
CPU送到AB上的20位的地址称为物理地址。
34
物理地址：数据交换时CPU使用的实际地址
物理地址
存储器的操作完全基 于物理地址。 ➢问题： 8086的内部总线和内 部寄存器均为16位， 如何生成20位地址？ ➢解决：存储器分段
. . 60000H F0H 60001H 12H 60002H 1BH 60003H 08H 60004H . . .
10
存储器相关概念3：内存储器的分类
读写存储器（RAM）
可读可写 易失性，临时存放程序和数据 RAM又分静态RAM和动态RAM，即SRAM、DRAM
只读存储器（ROM）
工作时只能读 非易失性，永久或半永久性存放信息
11
主机硬件系统之三：输入输出接口
I/O接口是指主机与外设的交接部分，位于系统 总线和外设之间，是主机和外设联系的桥梁。
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中断服务子程序）时，SP的值会自动增加；当执行POP、 RET、RETI指令时，SP的值会自动减少。当单片机复位时，
SP的值为07H。
11
11
第
2 章 微
机
系
数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的寄存器。
统 MCS-51单片机外部地址总线宽度是16位的，当访问外部数
结 构 与 指
0
0
选择 0组
R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H
令
0
1
1组 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH
系
1
0
2组 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H
统
1
1
3组 18H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH 1EH 1FH
除了CPU以外，还集成了存储器、中断系统、定时/计数器、
并行IO接口、串行口等外围设备，这些片上外设都经过内部
总线与CPU相连。
2
2
第 2 章 微 机 系 统 结 构 与 指 令 系 统
图2-1 MCS-51单片机结构框图
3
3
第
2
章 微
1．CPU
机
CPU包括运算器和控制器两个部分。
Hale Waihona Puke 系 统 结MCS-51单片机的运算器可实现多种数据处理工作，具有二 进制数据和BCD码数据的处理能力，其布尔运算能力尤其
构 强大。运算器由算术逻辑单元ALU、累加器A、寄存器B和
与 程序状态字PSW组成。 指
令 系 统
算术逻辑单元ALU（Arithmetic / Logic Unit）可实现8位 二进制数据的加、减、乘、除等算术运算和逻辑与、或、异
或、清零、取反等逻辑运算，并可实现数据传送、循环移位、
测试跳转等功能。MCS-51单片机的算术逻辑单元还具有很
工作寄存器组选择位（Register Bank Select）。
令 OV（PSW.2）：溢出标志位（Overflow Flag）。
系
PSW.1：未定义位。
统 P（PSW.0）：奇偶标志位（Parity Flag）。
7
7
第
2
章
微
机
系
统
表2-1 工作寄存器组选择表
结
工作寄存器地址
构 与 指
RS1 RS0
统
9
9
第
2 章 微
机
系 统 结
程序计数器PC（Program Counter）是一个16位的寄 存器，控制着程序的执行顺序。PC中始终存放着下一条将
构 要执行的指令的存储首地址。一条指令执行完成后，CPU
与 自动从PC指向的下一条指令的存储地址取出一个字节，然
指 后PC的值自动加1，指向下一个存储位置。如果当前执行的
D3
D2
D1
D0
系
统
PSW
Cy
AC
F0
RS1
RS0
OV
---
P
6
6
第
2 章 微
机 系 Cy（PSW.7）：进位标志位（Carry Flag。
统 AC（PSW.6）：辅助进位标志位（Auxiliary Carry Flag。
结 构 与 指
F0（PSW.5）：标志位0（Flag 0。 RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：
据存储器或程序存储器时，可以用DPTR来进行寻址。 DPTR的高字节寄存器用DPH来表示，低字节寄存器用DPL 来表示，DPTR即可以作为一个16位的寄存器进行存取，也
令 可以作为两个独立的8位寄存器进行操作。复位后DPTR的
系 值为0000H。在一些新型的单片机中，为了提高C语言程序 统 的执行效率，实现了双DPTR或多DPTR。
令 系 统
指令改变了PC的值，程序运行的流向也就发生了变化，这 就是程序跳转。单片机复位时，PC的值被清0，所以复位后
执行的第一条指令总是存放在ROM中地址为0的存储单元。
10
10
第
2
章
微
机
堆栈（Stack）是在RAM中开辟出来的一块按照“先
系 入后出”原则进行管理的存储区域。堆栈主要用于子程序
统 结 构
令 系 统
寄存器B也是一个8位的寄存器，主要用于配合累加器 A实现乘法和除法运算。在乘法运算中，寄存器B存放一个
乘数和乘积的高字节。
5
5
第
2
章
微
机
系 统
程序状态字PSW（Program Status Word）中的各个位（
结 bit）反映了CPU的当前工作状态，其定义如下：
构
与
指
令
D7
D6
D5
D4
12
12
第
2
章 2．存储器
微 机
单片机的存储器按照其功能可分为数据存储器（RAM）
系 和程序存储器（ROM），按照其存在的位置又可以分为片
统 外存储器和片内存储器。在片内RAM区中，专门划分出一
结 构 与 指
块区域用来存放特殊功能寄存器SFR（Special Function Register），称为特殊功能寄存器区。在片内RAM中，有一 些特殊地址的存储单元的每一个二进制位都具有位地址，这
第2章 微机系统结构 与指令系统
0
0
第2章 微机系统结构 与指令系统
微机系统结构
微机指令系统
1
1
第
2 章 微
机 2.1 微机系统结构
系
统
结 构
硬件结构主要包括单片机内部结构、存储器、IO接口，
与 中断系统、定时器、串行口等。
指 令
2.1.1
微机系统内部结构
系 统 MCS-51单片机的内部结构如图2-1所示。在单片机内部，
强的位处理能力，可以对位变量（bit）进行数据传送、置
位、清零、取反、测试跳转及逻辑与、或等运算。
4
4
第
2 章 微
机
系 统 结
累加器A是一个8位的寄存器，是CPU中使用最为频繁 的寄存器。在算术运算和逻辑运算指令中一般用累加器A来
构 存放参与运算的一个操作数和运算结果，一些特殊的运算如
与 移位、取反等只能对累加器A中的数据进行。 指
8
8
第
2 章 微
机
系 统
控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器
结 PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR等组成。控制器本质上
构 是复杂的时序控制电路，CPU从程序存储器取得指令后放
与 指 令 系
入指令寄存器，然后用指令译码器对指令进行译码，并发 出各种控制信号，从而使计算机的各硬件部分按照时钟信 号的节拍协调一致、互相配合，最终实现各种功能。
调用和返回过程中的断点保护和现场保护，也可以用于主 程序和子程序之间的参数传递。对堆栈进行操作时需要用
与 一个堆栈指针来指示出堆栈的栈顶位置。在MCS-51单片机
指 中，堆栈指针SP（Stack Pointer）是一个8位的寄存器。当
令 执行PUSH、ACALL、LCALL指令以及响应中断（即调用
系 统