微机原理及接口技术
微机原理及接口技术(精选6篇)
微机原理及接口技术 第1篇
一、(共30分)
1.(10分)(1)将十进制数+107/128化成二进制数、八进制数和十六进制数(3分)
(2)请回答什么是二--十进制编码?什么是有权码、什么是无权码、各举一个你熟悉的有权码和无权码的例子?(7分)
2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分)3.说明海明码能实现检错纠错的基本原理?为什么能发现并改正一位错、也能发现二位错,校验位和数据位在位数上应满足什么条件?(5分)
4.举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能?运算器中使用多累加器的好处是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分)
二、(共30分)1.在设计指令系统时,通常应从哪4个方面考虑?(每个2分,共8分)2.简要说明减法指令SUB R3,R2和子程序调用指令的执行步骤(每个4分,共8分)3.在微程序的控制器中,通常有哪5种得到下一条指令地址的方式。(第个2分,共10分)4.简要地说明组合逻辑控制器应由哪几个功能部件组成?(4分)
三、(共22分)
1.静态存储器和动态存储器器件的特性有哪些主要区别?各自主要应用在什么地方?(7分)2.CACHE有哪3种基本映象方式,各自的主要特点是什么?衡量高速缓冲存储器(CACHE)性能的最重要的指标是什么?(10分)
3.使用阵列磁盘的目的是什么?阵列磁盘中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么样的容错能力?(5分)
四、(共18分)
1.比较程序控制方式、程序中断方式、直接存储器访问方式,在完成输入/输出操作时的优缺点。(9分)
2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所。(9分)
答 案
一、(共30分)
1.(10分)(1)(+107/128)10 =(+1101011/10000000)2 =(+0.1101011)2 =(+0.153)8 =(+6B)16
(2)二-十进制码即8421码,即4个基2码位的权从高到低分别为8、4、2、1,使用基码的0000,0001,0010,……,1001这十种组合分别表示0至9这十个值。4位基二码之间满足二进制的规则,而十进制数位之间则满足十进制规则。
有权码是指一个十进制数位的4位基2码的每一位有确定的权。无权码是指一个十进制数位的4位基二码没有确定的权。前者的例子为二-十进制编码(BCD)码,后者的例子为余3码。
2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分)
3.答案:
基本原理:k个数据之外加上r个校验位,从而形成k+r位的新的码字,使新的码字的码距均匀的拉大。把数据的每一个二进制位分配到几个不同的偶校验位的组合中,当一位出错,会引起相关的几个校验位的值发生变化,从而可能发现出错,还能指出是哪一位错,进而进行纠错。
校验位和数据位应满足条件 2 r-1>k+r 在此条件下,不但能发现并改进一位错,并能同时发现二位错。
4.答案:
运算器中的ALU通常至少可以提供算术加运算、算术减运算、逻辑或运算、逻辑与运算、逻辑异或运算5种功能。运算器采用多累加器可以简化指令的执行步骤。乘商寄存器的基本功能是在完成乘除运算时能自行左右移位。
二、(共30分)1.答:
(1)指令系统的完备性,常用指令齐全,编程方便;
(2)指令系统的高效性,程序占用内存空间少,运行速度快。
(3)指令系统的规整性,指令和数据使用规则统一简化,易学易记;
(4)指令系统的兼容性,同一系列的低档计算机的程序能放到新的高档机上直接运行。
2.答:(1)减法指令SUB R3,R2的执行步骤: ① AR←PC
② 读内存,IR←读出的内容,PC←PC+
1③ R3←R3—R2,保存状态信息
结束,检查中断请求,无中断请求,进入下一条指令的执行过程。
(2)子程序调用指令CALL执行流程;
① AR←PC
② 读内存,IR←读出的内容,PC←PC+1
③ AR←SP—1 ④ 写内存,PC内容进栈保存
⑤ PC←ZI程序入口地址
结束,检查中断请求,无中断请求,进入下一条指令的执行过程。
3.答:在微程序控制系统中,通常有以下5种得到下一条微指令地址的方式:(1)微程序顺序执行时,下地址为本条微地址加1。
(2)在微程序必定转向某一微地址时,可以在微指令中的相关字段中给出该地址值。
(3)按微指令(上一条或本条)的某一执行结果的状态,选择顺序执行或转向某一地址。
(4)从微堆栈中取出从微子程序返回到微主程序断点的返回地址,用于微子程序返回处理。
(5)依条件判断转向多条微指令地址中的某一地址控制。
4.答:组合逻辑控制器应由4 个功能部件组成:(1)程序计数器PC,用于保存一条指令在内存中的地址;
(2)指令寄存器IR,用于保存从内存读出的指令内容;
(3)脉冲源和启停控制逻辑、节拍发生器,前者向计算机各部件提供连续(单个)的主振脉冲,后者用于标记每个指令的执行步骤的相对次序关系。
(4)时序控制信号产生部件,用于形成并提供计算机各部件当前时刻要用到的控制信号。
三、(共22分)
1.答:静态存储器和动态存储器器件的特性有的主要区别见下表
静态存储器SRAM主要用于高速缓冲存储器Cache,动态存储器主要用于主存储器。
2.答:Cache有三种映像方式:全相联映像方式,直接映像方式,多路组相联映像方式。
全相联映像方式是指主存中任一个字(字块)可以写入Cache中的任何一个字(字块)中。其优点是有最大的灵活性。缺点是要确定读的信息是否在Cache中,必须用原本读主存的地址与整个Cacha每一个单元的标志字段比较,电路过于复杂,成本较高。
直接映像方式是指主存的一个字(字块)只能映像到Cache的字和字块中。优点是要确定读的信息是否在Cache中时原本读主存的地址与标志字段比较的线路简单,成本低;缺点是Cache的使用缺乏灵活性,影响命中率。
多路组相联映相方式是对全相联映相方式和直接映像方式的一种折中的处理方案。它与直接相联映像方式的区别在于每个主存字块可以从多个(例如2,4,8个,而不是一个)体中选择其一完成写入Cache的操作,它与全相联映像的类同之处是把一个主存字写进Cache时,可以在Cache的多个(而不是任何一个)个体中选择。既有较高的命中率,又使比较线路也不会太复杂。
衡量Cache性能的最重要的指标是命中率。
3.答:采用磁盘阵列技术的目的:
① 通过多个磁盘的并列操作来提高设备总体的性能和可靠性。
②通过合理在多个磁盘之间组织数据,得到比较理想的容错能力,即额外拿出一定的存储容量(冗余)用于保存检错纠错的信息。
RAID0模式(数据散放)只用于扩展容量,并发读写,提高数据输入/输出能力。没有容错措施,故没有容错能力。
RAID1模式(磁盘镜像)是实现两个磁盘互为备份的用法,把相同的数据分别写到配对使用的两个磁盘中。它用于备份数据,即使一个磁盘出现故障,还可以从另一磁盘读出数据。
RAID4模式(数据保护)提供了容错能力,N+1个磁盘中任一个出现故障,可用其余N个磁盘的内容计算出故障磁盘的正确数据。
RAID5模式(分布式数据保护)是对RAID4的改进。同RAID4一样,供了容错能力,N+1个磁盘中任一个出现故障,可用其余N个磁盘的内容计算出故障磁盘的正确数据。
四、(共18分)
1.答:程序直接控制方式在用户程序中直接使用I/O指令完成输入输出操作,它是由CPU通过查询设备的运行状态,来控制数据传送过程。其优点是控制简单,容易实现。缺点是CPU工作效率低,实时性差,计算机系统可靠性不高
程序中断方式是指由被读写的设备主动“报告”CPU它是否已进入准备好状态,CPU就不必花费时间去循环测试,而是在接收到外设的中断请求后转去进行输入输出处理的。其优点是实现CPU与外设并行工作,大大提高了CPU的工作效率,增强计算机系统的实时性,提高了计算机系统的可靠性。
直接存储器访问方式是一种由硬件执行I/O操作的传送方式。其优点是实现数据的高速传送,又减少了对CPU的打扰,提高了CPU的工作效率。
2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所见下表。
微机原理及接口技术 第2篇
课程设计名称:
微机原理与接口技术课程设计
课程设计题目:
微机打印口外接交通灯模拟LED显示器
学
院
名
称:
信息工程学院
专业:
计算机科学与技术
班级:
学号:
姓名:
评分:
教师:
年
X
月
X
日
设计选题及功能说明
设计选题:微机打印口外接交通灯模拟LED显示器。
课题要求及功能说明:
通过微机打印插座(25D)设计,用微机编程可实现对打印口外接12个路口交通灯(红、绿、黄)的控制显示等。
设有一个十字路口,1、3为南北方向,2、4为东西方向,初始为四个路口的红灯全亮,之后,1、3路口的绿灯亮,2、4路口的红灯亮,1、3路口方向通车;
延时一段时间后,1、3路口的绿灯熄灭,而1、3路口的黄灯开始闪烁,闪烁若干次后,1、3路口红灯亮,而同时2、4路口的绿灯亮,2、4方向通车;
延时一段时间后,2、4路口的绿灯熄灭,而黄灯开始闪烁,闪烁若干次后,再切换到1、3路口方向,之后重复上述过程。
硬件电路设计
硬件电路采用Protel
Technology公司的CAD工具Protel
99进行设计。
2.1
8255A芯片选择
按照课题设计要求,我们选择通过8255A并口来控制LED发光二极管的亮灭,8255A具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片。使用前要写入一个方式控制字选择A、B、C三个端口各自的工作方式,共有三种;
方式0
:基本的输入输出方式,即无须联络就可以直接进行的I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。
方式1
:选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调,只有A口和B口可以工作在方式1,此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号,余下的线只有基本的I/O功能,即只工作在方式0.方式2:
双向I/O方式,只有A口可以工作在这种方式,该I/O线即可输入又可输出,此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线,C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线,也可以和B口一起方式0的I/O线。
8255A引脚信号如右图
2.2电路设计
本设计用DB25
连接8255控制12个LED亮灭
电路原理图如图1:
图1
交通灯原理图
2.3印刷电路图设计
制作pcb印刷电路板,采用的是自动布线的方法。即利用正确的原理图制作网络表,然后新建CAM
output
configuration文件,在设定好印刷板得规格大小后导入刚才生成的网络表,然后再调整各元件的位置,等待其自动布线。经过多次设计修改,本交通灯模拟LED显示器的PCB图如图2所示
图2
交通灯模拟LED显示器
测试程序
用汇编语言编写对交通灯的测试程序要根据交通灯原理图,主机与8255A连接:从交通灯原理图可以看出,低电平有效/CS选择8255A,通过对A0、A1控制选择8255A的PBPC端口,低电平有效/WR控制输入;8255A与交通灯连接:8255A的端口PB高4位分别与交通灯的四个方向的绿灯相连,PC端口的低4位与四个方向的红灯相连,PC端口的高4位与四个方向的黄灯,从交通灯原理图可看出一下特点(1)相对方向的灯保持一致,如1、3,方向,2、4方向。那么在设计程序时,1、3方向的一样,2、4方向的一样(2)四个方向的交通灯可能出现的组合:红绿、红黄,不会出现绿黄。既不能出现端口PB高4位与PC端口的高4位同时有效的情况。根据以上所述程序可以设计为如下
DATAPT
EQU
378H
CTRLPT
EQU
37AH
INTCNT
EQU
GDURA
EQU
YDURA
EQU
RDURA
EQU
GSTATE
EQU
0
Y1STATE
EQU
Y2STATE
EQU
RSTATE
EQU
Y3STATE
EQU
Y4STATE
EQU
DSEG
SEGMENT
OLD1CH
DD
?
LTSTATE
DB
?
YBLKCNT
DB
0
DSEG
ENDS
CSEG
SEGMENT
ASSUME
CS:
CSEG,DS:
DSEG
START:
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101100B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,10000000B
OUT
DX,AL
MOV
AX,351CH
INT
21H
MOV
WORD
PTR
OLD1CH,BX
MOV
WORD
PTR
OLD1CH
+
2,ES
MOV
DX,OFFSET
NEW1CH
MOV
AX,251CH
CALL
GREEN
INT
21H
MOV
AH,0
INT
16H
LDS
DX,OLD1CH
MOV
AX,251CH
INT
21H
MOV
AH,4CH
INT
21H
NEW1CH:
CMP
CX,0
JZ
NEXT
DEC
CX
IRET
NEXT:
CMP
LTSTATE,GSTATE
JZ
GRN
CMP
LTSTATE,Y1STATE
JZ
YLW1
CMP
LTSTATE,Y2STATE
JZ
YLW2
CMP
LTSTATE,RSTATE
JZ
RD
CMP
LTSTATE,Y3STATE
JZ
YLW3
CMP
LTSTATE,Y4STATE
JZ
YLW4
GRN:
CALL
GREEN
IRET
YLW1:
CALL
YELLOW1
IRET
YLW2:
CALL
YELLOW2
IRET
RD:
CALL
RED
RET
YLW3:
CALL
YELLOW3
IRET
YLW4:
CALL
YELLOW4
IRET
GREEN
PROC
;
;绿灯
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101000B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,11110000B;1、3方向的绿灯,2、4方向的红灯亮30秒
OUT
DX,AL
MOV
DX,MOV
AL,11100100B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,10100101B
OUT
DX,AL
MOV
CX,GDURA
*
INTCNT
MOV
LTSTATE,Y1STATE
POP
DX
POP
AX
RET
GREEN
ENDP
YELLOW1
PROC
;黄灯
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11100100B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,11110101B
;
1、3方向的黄灯亮0.5秒(黄灯一共闪烁3次,即亮灭各3次)
OUT
DX,AL
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101000B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,10100000B
OUT
DX,AL
MOV
CX,INTCNT
/
MOV
LTSTATE,Y2STATE
POP
DX
POP
AX
RET
YELLOW1
ENDP
YELLOW2
PROC
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101000B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,11110000B;
1、3方向的黄灯灭0.5秒(黄灯一共闪烁3次,即亮灭各3次)
OUT
DX,AL
MOV
CX,INTCNT
/
INC
YBLKCNT
CMP
YBLKCNT,YDURA
JZ
CHGRED
MOV
LTSTATE,Y1STATE
JMP
Y2RET
CHGRED:
MOV
LTSTATE,RSTATE
MOV
YBLKCNT,0
Y2RET:
POP
DX
POP
AX
RET
YELLOW2
ENDP
RED
PROC
;红灯
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11100100B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,01011010B;
1、3方向的红灯,2、4方向的绿灯亮30秒
OUT
DX,AL
MOV
CX,RDURA
*
INTCNT
MOV
LTSTATE,Y3STATE
POP
DX
POP
AX
RET
RED
ENDP
YELLOW3
PROC;
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11100100B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,11111010B
;
2、4方向的黄灯亮0.5秒(黄灯一共闪烁3次,即亮灭各3次)
OUT
DX,AL
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101000B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,01010000B
OUT
DX,AL
MOV
CX,INTCNT
/
MOV
LTSTATE,Y4STATE
POP
DX
POP
AX
RET
YELLOW3
ENDP
YELLOW4
PROC
PUSH
AX
PUSH
DX
MOV
DX,CTRLPT
MOV
AL,11101000B
OUT
DX,AL
MOV
DX,DATAPT
MOV
AL,11110000B
;
2、4方向的黄灯灭0.5秒(黄灯一共闪烁3次,即亮灭各3次)
OUT
DX,AL
MOV
CX,INTCNT
/
INC
YBLKCNT
CMP
YBLKCNT,YDURA
JZ
CHGGRN
MOV
LTSTATE,Y3STATE
JMP
Y4RET
CHGGRN:
MOV
LTSTATE,GSTATE
MOV
YBLKCNT,0
Y4RET:
POP
DX
POP
AX
RET
YELLOW4
ENDP
CSEG
ENDS
END
START
小结
通过本次关于微机打印口外接交通灯模拟LED显示器的课程设计,我了解了交通灯的工作原理,而在此基础上设计原理图和硬件电路板,则让我对课本上的知识进行了实际的应用,例如DB25
25帧的打印机接口,8255A芯片,对他们的功能及作用都有了较深的理解。完成本次实验的工具软件是protel99,这是一款电子工程师设计电路原理图和PCB的行业软件。不过值得注意的是,本软件的汉化版经常出现问题,特别是对制作pcb图的影响很大。所以建议使用protel99的英文版。通过主机打印口和8255A接口的连接,对db25各个针脚功能有了更深入得了解,拓展了课本上的知识。因为在整个小组中我主要负责制作pcb这一块,所以觉得确定印刷电路板的尺寸大小,定印刷电路层次和元器件布局很重要。实验的最后一部分是编写程序,增强了我的汇编语言能力。
参考文献
戴梅萼
史嘉权
微型计算机技术及应用(第4版)
清华大学出版社
2008年2月
Protel
99SE电路设计基础与工程范例
赵景波
王臣业编著
清华大学出版社2008年5月
Protel
99SE
电路设计与制板
朱云芳
江桦
翟旭等编著
机械工业出版社
2007年11月
汇编语言程序设计教程
(第二版)
卜艳萍编著
清华大学出版社
2007
胡景春
实践优秀作品选编
东南大学出版社
2010年2月
胡景春
刘洪
微机原理\单片机应用实验指导(第二版)
南昌航院计算机系
2004
附录一
电路原理图
附录二
PCB图
附录三
25针并行口打印机口的针脚功能表
微机原理及接口技术 第3篇
一提高学习兴趣, 激发求知欲
兴趣是最好的老师。一个人要想主动地获取与某个问题相关的知识, 只有对其产生兴趣, 才会积极主动地寻找解决问题的办法。所以, 在授课过程中, 激发学生的学习兴趣是任课教师的任务之一。对于高职学生来说, 他们密切关注的问题是能否促进自己未来的就业和发展, 所以, 教师在上非常关键的第一节课时应将本课程的内容进行整体的介绍并且告诉学生学习本门课程的实际意义及对他们今后的学习和发展有什么作用, 让学生们觉得学习这门课的用处很大, 这样就提高了学生的学习兴趣。利用多媒体给学生们展示本门课程的一些实用技巧, 让他们领略微机原理的魅力及其实用性。如利用所学的汇编语言程序来播放音乐、控制计算机主机中小喇叭发出的声音等。学生们记下相应的源程序及操作步骤, 在上机课时完成相应的操作, 收获成功的喜悦, 以维持学生们的学习兴趣。
二采用形象化教学法
传统的教学方法一般都是采用单一的“填鸭式”“满堂灌”的形式, 这使得整个教学过程既抽象空洞又枯燥无味, 很难达到理想的教学效果。而利用形象教学法则有利于增强课堂教学的直观形象性、感染力和艺术性。在“微机原理及接口技术”课程中, 中断技术很重要但是不容易理解。为了方便学生们学习, 可以举一个日常生活中的例子来说明:假如王一正在电脑前认真工作, 他的电话铃响了。这时, 王一便放下手中的鼠标和键盘, 去接来电。通话结束之后, 再继续回到电脑前工作。这个例子就表现了中断及其处理过程:电话铃声让王一暂时中止当前正在做的工作, 而去处理突发性的或急需处理的事情 (接电话) , 把实时处理的事情处理完毕之后, 再回头继续做原来的事情, 从而可以完成多任务并行处理。在这个例子中, 电话铃声称为“中断请求”, 相应地, 在计算机执行程序的过程中, 某种特殊情况 (或“事件”) 突然出现, 使得计算机暂时中止现行程序, 而转去执行另一事件, 处理完成之后再返回到原来程序中断的地方继续往下执行, 这个过程就是中断。再如, 讲解接口技术一章时, 可以举例如下:人们在进行房屋买卖时, 一般会找房屋中介。卖房人需要把自己要卖出的房子信息告知中介;买房人需要把自己的需求信息告诉中介。房屋中介会根据他们所掌握的所有买方和卖方的信息提供各方面需要的服务, 最终达到买卖方信息交流的目的。计算机中的输入/输出接口也是如此。
三循序渐进, 新旧知识相结合
针对高职学生基础差的学习现状, 教学过程要以遵循循序渐进为原则, 千万不能急于求成。如学习汇编语言程序设计一章时, 教师的重点不是教学生怎么编写程序, 而是要让学生先学会看懂程序, 能分析程序结构, 然后在阅读程序的基础上再尝试让学生编程, 由易入难, 由浅入深, 让学生逐步掌握编程技巧。学习“微机原理及接口技术”课程前, 学生们都学习过C语言, 所以在学习指令功能一章时应尽量与己学习的知识相联系。汇编语言有难度, 学生学习存在抵触心理, 可以采用新旧知识结合的方法让学生们接受并习惯这种表达方式。如在最初介绍数据传送指令MOV指令时, 它的功能是将源操作数的内容传送给目的操作数, 可以通过C语言中学习的赋值语句“i=1”引入, 它的实质是将数据1送给变量i, 然后引入“MOV i, 1”, 两个进行比较, 这样很容易就可以掌握MOV指令的功能。再如算术运算类指令ADD、SUB等完全可以采用相同的方法来引入, 进而让学生适应这种用英文的助记符来表达的方式。
四结论
经过几年的摸索, “微机原理及接口技术”课程的教学效果得到了明显提高, 学生的学习热情也得到提高。因此, 笔者认为, 合理的内容安排和适当的教学方法可以极大地提高课程的教学效果。
摘要:“微机原理及接口技术”课程是一门理论性和实践性都很强的课程, 特点是内容复杂、知识点多且零散、前后章节内容有所交错等。讲授过这门课程的教师和学过这门课程的学生都知道这门课很难学, 本文就如何提高“微机原理及接口技术”课程的课堂教学效率进行了浅谈。
关键词:微机原理,学习兴趣,形象化教学法
参考文献
[1]卢桂琳.简化微型机工作过程的模型的教学方法在《微型机原理》教学中的应用[J].中国科技信息, 2007 (5)
[2]肖洪兵.微机原理及接口技术[M].北京:北京大学出版社, 2010
微机原理及接口技术 第4篇
摘要:针对“微机原理”课程教学内容多、实践性强、技术更新快等特点,为了提高了教学质量,实现了良好的教学效果,从教学内容、教学手段、实验教学及考核方式等几个主要方面对“微机原理”课程建设进行了探讨,对提高教学质量和效果做了一些有益的尝试研究。
关键词:微机原理;全程式考核;PBL教学法
作者简介:张志伟(1977-),女,河北卢龙人,河北工业大学信息工程学院,讲师;马杰(1978-),男,回族,山东泰安人,河北工业大学信息工程学院,副教授。(天津?300410)
基金项目:本文系国家自然科学基金(项目编号:60972106)、天津市自然科学基金(项目编号:11JCYBJC00900)、河北工业大学2012年教研立项“模式识别双语教学平台建设”重点项目资助的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0055-02
“微机原理”是电子信息及计算机专业一门非常重要的专业基础课,该课程以Intelx86为主线,系统介绍了微型计算机的工作原理、硬件组成、汇编语言和接口技术等方面的内容,重点培养学生对微型计算机硬件系统的整体认识及软硬件的分析设计能力。学生学好这门课不仅能为后续课程打好坚实基础,更会提高他们的就业竞争力。
“微机原理”课程教学量大,实践环节多,在教学实践中学生普遍反映该门课程较难,因此,大力推进该课程的教学改革,着重培养学生的应用能力和创新能力,对于提高“微机原理”课程的教学质量和人才培养质量具有十分重要的意义。
一、教学中存在的问题
“微机原理与接口技术”是各高校电子信息、通信类专业的一门必修课程,也是一门具有近三十年历史的课程,同时是一门技术更新快、应用范围广、信息量大,对基础性、先进性和前沿性都有很高要求的课程。本课程以CPU为主线,系统介绍微型计算机的基本知识、汇编语言、存储器以及一些常用的微机接口芯片。学习这门课程,学生能了解微机的结构与工作流程,具备一定的软硬件开发能力。“微机原理”课程在整个专业课程中起到了承上启下的作用——它是计算机文化基础、计算机编程等先修课程的后续扩展,又是单片机、嵌入式系统、DSP等课程的必须基础。通过教学现状的分析和笔者多年的教学体会,该课程在实践教学过程中还存在如下问题:
1.教学内容众多,技术更新快,难以在有限的学时内完成全部教学内容的精讲
“微机原理与接口技术”是计算机测试与控制系统的重要技术基础,涵盖的内容十分广泛,且随着计算机技术、微电子技术和大规模集成电路技术的高速发展,课程内容的更新与扩展十分迅速,传统的教学方法和手段不可能在有限的课堂教学中对“微机原理与接口技术”讲透讲全,更不可能使学生透彻掌握与灵活运用。
2.缺乏具体应用和实践互动环节,学生学习积极性受挫
微机原理与接口技术工程实践性极强,然而传统的微机原理采用的是以理论讲解为主,实验教学为辅的授课方式,缺乏在实际中的具体应用,学生弄不清学习该课程的目的及在实际中应该如何应用,从而挫伤学习积极性,学生难以真正成为教学的主体。如何让学生在学习该课程过程中紧密结合工程实际,将枯燥的知识转换为学生感兴趣的工程实际问题,将成为该课程教学成败的关键。
3.课程考核方式不合理
建立起一套科学规范的课程考核评价体系有助于衡量教学效果,目前微机原理课程采用的是传统考核方式——?学生在规定的时间内完成一张考卷,教师根据得分判断学生的学习效果。这种考核方式容易把学生引导到过分追求结果而忽略其学习过程的错误方向,甚至部分学生平时不认真学习而在考前突击复习,极大地影响了教学效果。
二、教学改革的具体措施
针对上述问题,通过分析现有的课程培养体系,结合几年的教学实际,本文从课程规划、课堂授课、实验教学、考核方式四方面对微机原理课程进行了改革,重点培养学生的应用能力和创新能力。
“微机原理与接口技术”是一门理论性实践性都很强的专业基础课,在专业课程中起到承上启下的作用。拟从以下三个方面开展教学改革:调整教学大纲,构建基础+方向+前沿性三个不同层次的教学体系;以工程实际问题为导向,综合采用项目驱动式等多种课堂教学模式,激发学生的兴趣;打造模块化多层次的实验平台,提升学生综合实践能力;建立差异性、多方位的课程考核和评价体系,注重能力培养和素质考核。
1.教学内容的规划
本课程是面向计算机、电子信息、通信等专业开设的一门重要专业基础课程,课程紧扣通信与信息类专业的人才需求,在教学过程中遵循“必需、够用”的原则,在教学内容上采用了“基础+方向+前沿”的多层次结合的教学内容组织形式。
(1)基础内容部分。根据微机原理与接口技术的内在特点,将各专业人才必须掌握的微型计算机原理、汇编语言、存储器、I/O接口等计算机硬件知识作为基础内容。
(2)方向内容部分。针对通信类、电子信息类等不同专业方向设置相应的特色内容。如通信专业侧重于微机原理与接口技术在通信网络和设备开发中的应用,将接口技术、总线技术和嵌入式技术应用于3G终端中,并让学生参与开发3G无线上网卡;电子信息类专业侧重于硬件开发能力和汇编语言编程能力的培养,为后续的嵌入式系统开发等能力的培养奠定基础。
(3)前沿内容部分。随着微机新技术的进一步发展,课程组紧跟技术前沿,将多核技术、浮体单元技术等新技术及时补充到教学内容之中。同时,积极邀请国内外专家教授,以及HP、Intel、IBM等大型IT企业技术工程师开设课内外讲座,介绍硬件设计的新理念,新技术。
2.教学模式的改进
由于目前大部分高校微机原理教学都采用“自下而上”的教学方式,课程的重点都集中在微处理器及芯片的内部结构、工作原理及汇编语言程序设计等方面,这种教学模式不仅跟工程设计相违背,还导致学生在学习中只看到了树木,看不到森林——只看到芯片,看不到系统,因此教学应按照一个自顶向下的进程,按模块一次讲解体系架构和各个抽象层,采用“自上而下”的教学模式。另外在课堂教学中需要综合运用多种教学方法。
(1)启发式和互动式。对于新引入的知识点和内容,首先介绍其重要性及其在整个课程中的作用,以激发学生学习该内容的欲望,吸引学生的听课注意力和参与度。然后通过具体实例结合flash动画、板书等手段,讲解新内容,注重突出重点、深入浅出;并随时注意学生的表情,通过询问、反问等方式,反馈学生掌握情况,实时调整讲课进度。
(2)问题式和小结式。对于每章内容的教学以问题为引导,首先提出一些需要本章知识才能解决的问题,让学生带着问题听课、思考和学习;课程结束前几分钟进行已讲解内容的梳理和知识点的归纳总结,每章课件结束有2~3页总结和思考,帮助学生掌握和巩固阶段性学习内容。
(3)项目驱动式。对于一些和工程实践联系紧密的内容,要留给学生足够时间去思考实践,培养学生自主学习能力;对于知识的综合应用方面,采用项目驱动式教学,例如,课程组依托数据采集卡项目,讲解A/D及总线技术,使学生可以直观理解A/D的转换原理以及总线的使用方法;又如,以交通信号灯控制为案例,讲解可编程定时计数器芯片8253的原理与应用。
3.实验平台的搭建
为加强学生实践能力和创新能力的培养,在模块化多功能微机实验系统的基础上,设计了多层次递进式的实验内容;开展了课外实践活动、学科竞赛指导等多元化的实践活动,以此提升学生的实践能力和工程能力。
(1)实验系统模块化。将实验内容分解成基本单元,然后将单元功能模块化,最后形成实物化的功能模块。通过模块的取舍、更替,既满足了多层次实验内容的设计,同时也奠定了实验内容与教材内容同步低成本灵活配置的可能性。
(2)实验内容层次化。对每一类软硬件实验均设计了基础型、设计型和综合型三个层次、三个水平的实验内容,努力做到由浅入深,从基础知识理解到综合能力培养,并与时俱进地增加实验内容,更新实验项目。
1)验证性实验。在学习微机原理的初级阶段,学生还难以深入理解微机的内部结构,更别提利用汇编程序去控制微机系统了。验证性实验主要以具体内容的验证为主,实验的设计应该从学生的实践经验出发,在充分考虑学生理解、动手能力和专业特点的基础上,设计若干个对理解课程内容有利的、学生付出一定努力能够实现的实验,以帮助学生理解课程内容。实验时学生要去查阅资料,先设计硬件,再一步一步进行程序调试、汇编、连接、装入、运行,观察输出,得出正确的实验结果。这一层次的实验目的主要是熟悉实验装置和实验步骤,对接口芯片各个引脚信号的实际接线方法有一个初步的体会,逐步提高做实验的兴趣,通过实验,学生对系统有一个初步的认识。
2)设计性实验。设计性实验是指教师给出设计任务,提供基本设计思想,学生自主设计硬件电路、独立完成软件程序的实验。因为这时学生已经具备了一定的软硬件知识,有能力自己做一些修改和设计,并且对做实验有了一定的兴趣。
例如在这个阶段,给学生安排一个步进电机测速实验,要求学生利用计算机控制步进电机的启停、正反转及转速。此实验中,要求学生自己查找步进电机的相关资料,了解步进电机的工作原理和特性及应用场合,在查找资料的基础上,完成硬件选择、硬件电路的搭建及软件设计调试。
3)综合性实验。综合应用实验是在验证性和设计性实验的基础,让学生综合运用微机原理及其他相关课程所学知识,结合工程实际综合设计、独立完成的实验。综合应用实验由学生独立进行方案设计、编程、调试,观察实验现象,分析实验结果,写出实验报告。通过综合实验增强学生应用微机解决实际问题的能力、组装与调试能力,培养了学生的科研能力和综合应用能力。
(3)实践活动多样化。通过结合课外实践活动与学科竞赛,提升学生综合实践能力。近几年课程组老师参与了全国大学生电子设计大赛和其他电子竞赛等的指导工作,这些实践活动使本课程实践教学得以很好地延伸和发展,进一步全面提高学生的思维能力、动手能力和创新能力,并且令学生获得学以致用的成就感。
4.采用全程式考核方式
为实施差异性培养和贯彻多元化评价体系,提出了“优生免考”和“综合评价”两个举措。
(1)优生免考。针对课程教学过程中学生基础和学习能力的差异,课程组提出并实施了基于“项目学习”的PBL(Project Based Learning)优生免考举措,以研究性学习和项目实施的整个过程代替期末100分钟的考试,将考核贯穿于整个教学过程,体现了“以人为本”、“因材施教”的教学思想。也充分发挥了优秀学生的潜能和创造力。
(2)综合评价。采用过程和结果并重的评价体系,使学生注重学习过程和多方面能力的培养,有效避免了“期末考定终身”的情况,体现了过程重于结果的考核思想。课程学习成绩从平时作业和表现、实践环节、期中考试和期末考试几方面进行评定。学生的期末综合成绩中,考试成绩只占50%,其他为平时成绩占20%,实验成绩占30%,这种考核方式既减轻学生在期末的心理、身体负担,同时也督促他们注意平时对课程的复习,受到学生的欢迎。
三、结束语
实践表明,工科信息类专业的“微机原理”课程不再是一门单纯的理论课,课程的理论分析和应用意义并重,应该多强调理论对实际的指导作用,培养学生分析问题和解决问题的能力,激发学生的学习本课程的兴趣。“微机原理”课程的教学改革必须从转变教育观念、整合教学内容、改善教学方式和优化教学手段等方面出发,培养学生具有较深的基础理论和较强的综合运用能力,提高课程的教学质量,为信息社会培养更多有用人才。
参考文献:
[1]周明德.微机原理与接口技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]李明.微机原理与接口技术课程实验教学改革探究与实践[J].南昌教育学院学报,2011,26,(2):50-54.
[3]微机原理与接口教学大纲[S].天津:河北工业大学信息工程学院,
2011.
[4]邓蕾蕾.微机原理与接口技术课程实践教学改革对策性研究[J].长春师范学院学报(自然科学版),2011,30(10):80-83.
微机原理及接口技术 第5篇
《微机原理及接口技术》学科复习综合版—简答题
1、微型计算机由那些基本功能部件组成?
微处理器、主存储器、系统总线、辅助存储器、输入/输出(I/O)接口和输入/输出设备
2、什么是(计算机)总线?
在计算机中,连接CPU与各个功能部件之间的一组公共线路,称为总线
3、微型计算机系统的基本组成?
微型计算机,系统软件,应用软件,输入输出设备
4、简述冯.诺依曼型计算机基本组成。
冯.诺依曼型计算机是由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备组成的。其中,运算器是对信息进行加工和运算的部件;控制器是整个计算机的控制中心,所以数值计算和信息的输入,输出都有是在控制器的统一指挥下进行的;存储器是用来存放数据和程序的部件,它由许多存储单元组成,每一个存储单元可以存放一个字节;输入设备是把人们编写好的程序和数据送入到计算机内部;输出设备是把运算结果告知用户。
5、什么是机器数?什么是机器数的真值?
数在机器内的表示形式为机器数。而机器数对应的数值称为机器数的真值。
6、8086与8088这两个微处理器在结构上有何相同点,有何主要区别?
相同点:(1)内部均由EU、BIU两大部分组成,结构基本相同。(2)用户编程使用的寄存器等功能
部件均为16位。(3)内部数据通路为16位。
区别 :(1)对外数据总线8086:16位,8088:8位。(2)指令队列8086:6级,8088:4级。7、8086CPU内部由哪两部分组成?各完成什么工作?
在8086内部由BIU和EU两大部分组成,BIU主要负责和总线打交道,用于CPU与存储器和I/O接口之间进行数据交换;EU主要是将从指令队列中取得的指令加以执行。
8、简述8086内部分为EU和BIU两大功能的意义。
这两部分分开可以在执行指令的同时,从存储器中将将要执行的指令取到指令队列,使两部分并行工作,提高CPU的速度。
9、什么是微处理器
一般称为CPU,它是将运算器、控制器集成在一块芯片上,本身具有运算能力和控制功能,是微型计算机的核心。
10、什么是总线周期?
CPU使用总线完成一次存储器或I/O接口的存取所用的时间,称为总线周期
11、微处理器一般应具有哪些基本功能?
可以进行算术和逻辑运算、可保存少量数据、能对指令进行译码并完成规定的操作、能和存储器、外部设备交换数据、提供整个系统所需的定时和控制、可以响应其他部件发来的中断请求
12、在内部结构上,微处理器主要有那些功能部件组成?
算术逻辑部件、累加器和通用寄存器组、程序计数器、时序和控制部件
13、什么是寻址方式,写出五种与数据有关的寻址方式?
寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方法。立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址寻址、相对基址变址寻址
14、试说明为什么有时候必须使用PTR属性操作符?
PTR优先于隐含的类型属性,指定操作数的类型的类型属性。因为在许多情况下,所使用的操作符类型与原指定的类型不同,又不希望改变原有的设定,只暂时改变操作符类型,则必须使用PTR属性操作符作为临时设定,这个临时设定类型只在本条指令中有效。
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15、简述8086汇编语言中,指令语句和伪指令语句的区别和作用。
指令是真正让计算机进行某种具体操作的命令,它在程序运行时执行。伪指令是通知汇编程序在翻译程序时执行的命令。
16、什么是汇编语言,什么是汇编?
用指令助记符、符号地址编写程序的一种语言,每条指令对应一种机器指令。汇编就是将汇编语言源程序翻译成机器指令的过程。
17、半导体随机存储器RAM与只读存储器ROM有何区别?它们各有哪几种类型?
随机存储器RAM中的任何存储单元都能随时读写,即存取操作与时间、存储单元物理位置顺序无关,一旦掉电,所存信息丢失。常见类型有静态RAM和动态RAM等。
ROM是一种只读存储器,其内容一经写入,在工作过程中就只能读出不能重写,即使掉电,信息也不会丢失。常见类型有掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。
简述存储器芯片的组成。
存储体、地址译码器、控制逻辑电路、数据缓冲器。
18、什么是I/O接口?
在CPU和外部设备之间,需要一些进行数据转换、电平匹配和相互联络的功能电路,称为I/O接口
19、说明I/O接口的基本功能。
I/O接口的基本功能有:寻址功能、输入/输出功能、数据转换功能、联络功能、中断管理功能、复位功能、可编程功能、错误检测功能20、8255A是什么芯片?一片8255占用几个口地址?它有几种工作方式?
8255A是通用可编程并行接口芯片。一片8255占用4个口地址。方式0:基本输入/输出方式 方式1:选通输入/输出方式。方式2:双向传输方式
21、现欲从8255芯片PC口的PC0输出高电平“1”,试问有哪几种办法实现此操作?
①使用字节型输出方式,向PC口输出最低位为“1”的值②使用按位操作,将PC0置为“1”
22、串行通讯的数据传送方式有哪三种?
单工方式、半双工方式、全双工方式。
23、在8086/8088的中断系统中,响应可屏蔽中断过程,是如何进入中断服务程务程序的?
中断控制器提供中断类型码,从中断向量表中相应位置取出中断服务程序首址置入IP和CS中,程序转至中断服务程序。
24、8086中断系统有哪几类?8259管理的是哪一类中断?
种类有非屏蔽中断、可屏蔽中断、软件中断和软件陷阱。8259可管理可屏蔽中断。
25、8086中,可屏蔽中断与非屏蔽中断的主要区别是什么?
可屏蔽中断能否响应受到CPU标志寄存器FLAG的限制,如果IF=0,则所有可屏蔽中断都不能响应,只有IF=1时,CPU才能响应可屏蔽中断,另外,可屏蔽中断是从CPU的INTR引脚引入的。非屏蔽中断是从CPU的NMI引脚引入CPU的,它不受标志寄存器中IF的限制,只要有请求,而在请求时没有总线请求,就可以响应。
26、CPU响应可屏蔽中断有哪些基本条件。
中断是允许的;有中断请求;没有总线请求和响应;没有高优先级中断在服务;当前指令执行完;如果是对段寄存器的操作,执行完此指令后必须再执行一条指令;如果当前指令是带REP的串指令,则一个字节或字的操作完成,没有必要完全执行完该指令;若当前指令是封锁指令,则必须执行完其后的一条指令。
27、比较计数式,双积分式和逐次逼近式A/D转换的优缺点。
微机原理与接口技术小结 第6篇
1.为什么在流水CPU中,将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行,从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力?
这里可以使用时空图法证明结论的正确性。
假设指令周期包含四个子过程:取指令(IF)、指令译码(ID)、取操作数(EX)、进行运算(WB),每个子过程称为过程段(Si),这样,一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下,数据从一个过程段流向相邻的过程段。
2.译码器是如何译码的?寻址空间是如何确定的?译码器与寻址空间是怎么联系的?
译码器实际上是由许多与门、或门、非门和它们的组合构成的。它有若干个输入端和若干个输出端(也可能只有一个输出端)。对某一个输出端来说,它的电平高低必然与输入的某一种状态相对应。
例如,具有4个输入端的与非门就是一个简单的译码器,只有四个输入端为1111时,它的输出端才为0。如果将地址总线的A9、A8、A7、A6与它的四个输入连接起来,并把它的输出连到存储器芯片或某个需要寻址的外设接口的片选端(假定低电平有效),那么,只有当A9、A8、A7、A6为1111时,存储器芯片或外设才会被选中。
译码器的寻址空间取决于地址总线的哪几根线接到译码器的输入端,例如上例,地址总线的A9、A8、A7、A6与译码器的输入连接,那么其寻址空间应该是11 1100 0000~11 1111 1111,即3C0H~3F0H。
注意,没有参与译码的低位地址线必然要参与存储器芯片或外设接口的内部译码。也就是说,内部译码地址范围是0--2n11 0000。
可以说,译码器的译码输出决定了寻址空间的起始地址,内部译码决定了寻址空间的大小。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令,因此每隔4个单位时间才有一个输出结果,即一条指令执行结束。表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行,因此,当流水线满载时,每一个单位时间就可以输出一个结果,即执行一条指令。
比较后发现:流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令,而非流水CPU仅执行了2条指令,因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
3.书本上讲的是若是计算结果中1的个数为偶数时,则PF=1;但我又在另外的辅导书上看到的说如果计算结果的低8位中1的个数为偶数,PF=1.请问老师是否是低八位?
答:对,PF只与结果的低8位有关。
4.80386 CPU包含哪些寄存器?各有什么主要用途?
80386共有7类34个寄存器。它们分别是通用寄存器、指令指针和标志寄存器、段寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试和测试寄存器。
(1)通用寄存器(8个)
EAX,EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP和ESP。每个32位寄存器的低16位可单独使用,同时AX、BX、CX、DX寄存器的高、低8位也可分别当作8位寄存器使用。它们与8088/8086中相应的16位通用寄存器作用相同。
(2)指令指针和标志寄存器。
指令指针EIP是一个32位寄存器,存放下一条要执行的指令的偏移地址。
标志寄存器EFLAGS也是一个32位寄存器,存放指令的执行状态和一些控制位。
(3)段寄存器(6个)
CS,DS,SS,ES,FS和GS。在实方式下,它们存放内存段的段地址。在保护方式下,它们被称为段选择符。其中存放的是某一个段的选择符。当选择符装入段寄存器时,80386中的硬件章自动用段寄存器中的值作为索引从段描述符表中取出一个8个字节的描述符,装入到与该段寄存器相应的64位描述符寄存器中。
(4)控制寄存器(4个)
CR0、CRl、CR2和CR3。它们的作用是保存全局性的机器状态。
(5)系统地址寄存器(4个)
GDTR、IDTR、LDTR和TR。它们用来存储操作系统需要的保护信息和地址转换表信息、定义目前正在执行任务的环境、地址空间和中断向量空间。
(6)调试寄存器(8个)
DR0~DR7。它们为调试提供硬件支持。
(7)测试寄存器(8个)
TR0~TR7,其中TR0~TR5由Intel公司保留,用户只能访问TR6、TR7。它们用于控制对TLB中的RAM和CAM相连存储器的测试。TR6是测试控制寄存器,TR7是测试状态寄存器,保存测试结果的状态
5.什么是外部中断源?什么是中断向量码?什么是读选通信号?
答:外部中断源就是在CPU外部能够产生中断请求的设备/器件;通俗地说,中断向量码就是中断的编号,其值为0-FFH;选通信号就是打开逻辑门的控制信号,或用来锁存信息(类似D触发器的CP或CLK)的控制信号。读选通信号就是用来打开总线缓冲器,以便把的数据送到总线上的控制信号。
6.CPU处于单步执行指令的工作方式(课本49页),请问什么是单步执行指令工作方式? 答:在这种方式下,CPU每执行一条指令,就产生一次特殊的中断,以便可以停下来检查执行的结果。主要用于各类程序的调试。
7.片选信号(CS)到底是起使数据有效或无效的作用还是起选择芯片的作用啊?若是前者,干吗叫片选?
片选信号就是选择芯片的信号。前者不叫片选信号,应该叫允许信号。
8.书本上讲的是若是计算结果中1的个数为偶数时,则PF=1;但我又在另外的辅导书上看到的说如果计算结果的低8位中1的个数为偶数,PF=1.请问老师是否是低八位?
微型计算机基础
1.为什么在流水CPU中,将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务,并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行,从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能力?
这里可以使用时空图法证明结论的正确性。
假设指令周期包含四个子过程:取指令(IF)、指令译码(ID)、取操作数(EX)、进行运算(WB),每个子过程称为过程段(Si),这样,一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下,数据从一个过程段流向相邻的过程段。
2.译码器是如何译码的?寻址空间是如何确定的?译码器与寻址空间是怎么联系的?
译码器实际上是由许多与门、或门、非门和它们的组合构成的。它有若干个输入端和若干个输出端(也可能只有一个输出端)。对某一个输出端来说,它的电平高低必然与输入的某一种状态相对应。
例如,具有4个输入端的与非门就是一个简单的译码器,只有四个输入端为1111时,它的输出端才为0。如果将地址总线的A9、A8、A7、A6与它的四个输入连接起来,并把它的输出连到存储器芯片或某个需要寻址的外设接口的片选端(假定低电平有效),那么,只有当A9、A8、A7、A6为1111时,存储器芯片或外设才会被选中。
译码器的寻址空间取决于地址总线的哪几根线接到译码器的输入端,例如上例,地址总线的A9、A8、A7、A6与译码器的输入连接,那么其寻址空间应该是11 1100 0000~11 1111 1111,即3C0H~3F0H。
注意,没有参与译码的低位地址线必然要参与存储器芯片或外设接口的内部译码。也就是说,内部译码地址范围是0--2n11 0000。
可以说,译码器的译码输出决定了寻址空间的起始地址,内部译码决定了寻址空间的大小。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令,因此每隔4个单位时间才有一个输出结果,即一条指令执行结束。表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行,因此,当流水线满载时,每一个单位时间就可以输出一个结果,即执行一条指令。
比较后发现:流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令,而非流水CPU仅执行了2条指令,因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
3.书本上讲的是若是计算结果中1的个数为偶数时,则PF=1;但我又在另外的辅导书上看到的说如果计算结果的低8位中1的个数为偶数,PF=1.请问老师是否是低八位?
答:对,PF只与结果的低8位有关。
4.80386 CPU包含哪些寄存器?各有什么主要用途?
80386共有7类34个寄存器。它们分别是通用寄存器、指令指针和标志寄存器、段寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试和测试寄存器。
(1)通用寄存器(8个)
EAX,EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP和ESP。每个32位寄存器的低16位可单独使用,同时AX、BX、CX、DX寄存器的高、低8位也可分别当作8位寄存器使用。它们与8088/8086中相应的16位通用寄存器作用相同。
(2)指令指针和标志寄存器。
指令指针EIP是一个32位寄存器,存放下一条要执行的指令的偏移地址。
标志寄存器EFLAGS也是一个32位寄存器,存放指令的执行状态和一些控制位。
(3)段寄存器(6个)
CS,DS,SS,ES,FS和GS。在实方式下,它们存放内存段的段地址。在保护方式下,它们被称为段选择符。其中存放的是某一个段的选择符。当选择符装入段寄存器时,80386中的硬件章自动用段寄存器中的值作为索引从段描述符表中取出一个8个字节的描述符,装入到与该段寄存器相应的64位描述符寄存器中。
(4)控制寄存器(4个)
CR0、CRl、CR2和CR3。它们的作用是保存全局性的机器状态。
(5)系统地址寄存器(4个)
GDTR、IDTR、LDTR和TR。它们用来存储操作系统需要的保护信息和地址转换表信息、定义目前正在执行任务的环境、地址空间和中断向量空间。
(6)调试寄存器(8个)
DR0~DR7。它们为调试提供硬件支持。
(7)测试寄存器(8个)
TR0~TR7,其中TR0~TR5由Intel公司保留,用户只能访问TR6、TR7。它们用于控制对TLB中的RAM和CAM相连存储器的测试。TR6是测试控制寄存器,TR7是测试状态寄存器,保存测试结果的状态
5.什么是外部中断源?什么是中断向量码?什么是读选通信号?
答:外部中断源就是在CPU外部能够产生中断请求的设备/器件;通俗地说,中断向量码就是中断的编号,其值为0-FFH;选通信号就是打开逻辑门的控制信号,或用来锁存信息(类似D触发器的CP或CLK)的控制信号。读选通信号就是用来打开总线缓冲器,以便把的数据送到总线上的控制信号。
6.CPU处于单步执行指令的工作方式(课本49页),请问什么是单步执行指令工作方式? 答:在这种方式下,CPU每执行一条指令,就产生一次特殊的中断,以便可以停下来检查执行的结果。主要用于各类程序的调试。
7.片选信号(CS)到底是起使数据有效或无效的作用还是起选择芯片的作用啊?若是前者,干吗叫片选?
片选信号就是选择芯片的信号。前者不叫片选信号,应该叫允许信号。
微机原理及接口技术
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