《微机原理与接口技术》习题册.doc

### 微机原理与接口技术知识点总结 #### 一、计算机基础知识 - **微型计算机的特点和发展**： - 微型计算机（Microcomputer），简称“微机”，是一种以微处理器为核心，加上大规模集成电路制作的存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的一台小型通用电子计算机。 - 微型计算机的发展经历了从单片机到多核处理器等多个阶段，其性能不断提升，体积不断缩小，价格不断降低。 - **微型计算机系统的硬件组成**： - **运算器**：负责完成各种算术运算和逻辑运算。 - **控制器**：控制计算机各个部件协调工作。 - **存储器**：分为内存和外存，其中内存又分为RAM（随机访问存储器）和ROM（只读存储器）。 - **输入设备**：如键盘、鼠标等，用于向计算机输入数据或指令。 - **输出设备**：如显示器、打印机等，用于显示或输出计算机处理的结果。 - **软件与硬件的关系**： - 软件是指运行在硬件上的程序和相关文档资料，包括系统软件和应用软件。 - 硬件和软件相互依赖，没有软件的支持，硬件无法发挥功能；而没有硬件基础，软件也无法运行。 - **数据表示**： - **原码、反码、补码**：原码直接表示正负数，反码是对原码按位取反，补码是在反码的基础上加1。 - 补码运算的特点：正数的补码与其原码相同，负数的补码是其绝对值的补码加1。补码运算可以简化计算过程，特别是在处理负数时更加方便。 - **BCD码**：即二进制编码的十进制数，常用于数字显示场合。 - **ASCII码**：一种基于拉丁字母的字符编码标准，共包含128个字符。 - **溢出概念**： - 当两个同号数相加（或异号数相减）的结果超出机器能表示的最大值或最小值时，会发生溢出。 #### 二、8086/8088微处理器 - **8086/8088架构特点**： - 8086是第一个真正意义上的16位微处理器，采用了流水线技术，提高了指令执行效率。 - 8088与8086相比，外部数据总线宽度减少到8位，适合成本较低的系统。 - **寄存器结构**： - **通用寄存器**：AX、BX、CX、DX等，可用于存储数据或作为地址指针。 - **段寄存器**：CS、DS、SS、ES等，用于存储段基址。 - **指令指针**：IP，用于指向当前执行的指令地址。 - **标志寄存器**：包含状态标志和控制标志。 - **寻址方式**： - 包括立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址等多种方式，增加了编程的灵活性。 #### 三、指令系统 - **指令格式**： - 一般由操作码和操作数两部分组成。 - 操作码指示CPU执行何种类型的操作，操作数指出参与运算的数据或数据所在位置。 - **常用指令**： - 数据传送指令（MOV、XCHG等）、算术运算指令（ADD、SUB等）、逻辑运算指令（AND、OR等）、移位指令（SHL、SHR等）、循环指令（LOOP、JCXZ等）。 #### 四、汇编语言程序设计 - **汇编语言特点**： - 汇编语言是低级语言，每条指令对应机器语言的一条指令。 - 与机器语言相比，更易于阅读和编写。 - **程序结构**： - 包括数据段、代码段、堆栈段等。 - 使用伪指令进行组织，如SEGMENT、ENDS等。 - **程序设计技巧**： - 利用循环结构、条件分支等实现复杂逻辑。 - 优化程序以提高执行效率。 #### 五、半导体存储器 - **存储器分类**： - **RAM**（随机访问存储器）：分为SRAM（静态RAM）和DRAM（动态RAM），前者速度快但成本高，后者容量大但速度相对较慢。 - **ROM**（只读存储器）：包括PROM、EPROM、EEPROM等，用于存放固定的程序和数据。 - **存储器组织**： - 存储器通过地址总线与CPU连接，地址总线宽度决定了最大寻址空间。 - 高速缓存（Cache）用于缓解CPU与主存之间的速度差异。 #### 六、输入输出接口技术 - **I/O接口功能**： - 实现CPU与外设之间的数据交换。 - 提供状态信息，如设备是否准备好接收或发送数据。 - **常用接口芯片**： - **8255A**：并行接口芯片，具有三个8位端口。 - **8251A**：串行通信接口芯片，支持异步通信。 - **接口设计原则**： - 确保数据传输的正确性和完整性。 - 控制信号的设计要合理，保证数据传输的同步性。 #### 七、并行接口及8255A应用 - **8255A结构**： - 三个8位端口（A、B、C）。 - 控制寄存器用于设置端口的工作模式。 - **工作模式**： - **基本输入/输出模式**：端口直接作为输入/输出端口使用。 - **选通输入/输出模式**：增加控制信号，实现对数据传输的控制。 - **双向模式**：端口既可作为输入也可作为输出。 #### 八、串行接口及8251A应用 - **串行通信特点**： - 数据一位接一位地传输。 - 适用于远距离通信。 - **8251A特性**： - 支持全双工通信。 - 可配置波特率和数据位长度。 - **通信协议**： - 常见协议包括RS-232、RS-485等。 #### 九、中断及8259A - **中断概念**： - 中断是一种允许CPU暂停当前正在执行的程序，转而处理紧急事件的机制。 - 有助于实现多任务操作和实时响应。 - **8259A特点**： - 用于管理多个中断源。 - 支持优先级控制。 - **中断处理流程**： - 保存现场。 - 执行中断服务程序。 - 恢复现场。 #### 十、定时器/计数器 - **定时器与计数器的区别**： - 定时器用于测量时间间隔，计数器用于统计事件发生的次数。 - 定时器通常使用内部时钟信号，而计数器则可以使用外部脉冲信号。 - **8253/8254特点**： - 支持多种工作模式。 - 可以作为定时器或计数器使用。 - **工作模式**： - 包括硬件触发模式、软件触发模式等。 #### 十一、模拟量通道 - **ADC与DAC**： - ADC（模数转换器）用于将模拟信号转换为数字信号。 - DAC（数模转换器）用于将数字信号转换为模拟信号。 - **采样定理**： - 为了不失真地恢复信号，采样频率必须至少是信号最高频率成分的两倍。 - **分辨率**： - 决定了转换结果的精确度，通常以位数表示。 #### 十二、与实验相关的问题 - **实验环境搭建**： - 需要准备实验板、微处理器、电源等硬件设备。 - 配置开发环境，安装必要的软件工具。 - **调试技巧**： - 使用逻辑分析仪、示波器等工具辅助调试。 - 利用断点、单步执行等方法定位问题。 《微机原理与接口技术》这门课程涵盖了计算机硬件的基本原理、指令系统、汇编语言程序设计、存储器组织、输入输出接口技术等方面的内容，对于理解现代计算机系统的结构和工作原理具有重要意义。通过对这些知识点的学习，不仅可以深入了解计算机硬件的工作原理，还可以培养解决实际问题的能力。