微型计算机原理与接口技术教材全套课件教学教程整本书电子教案全书教案.pptx

,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,1,章,微型计算机基础,1.1 微型计算机概述,1.2 微型计算机系统的组成,1.3 计算机中数和字符的表示,1.4,二进制运算,习题与思考,学习目标,1.1 微型计算机概述,1.1.1,微型计算机的产生与发展,1.1.2,微型计算机的特点,1.1.3,微型计算机的分类,1.1.4,微型计算机系统的主要性能指标,1.1.5,微型计算机的应用,1.1.1,微型计算机的产生与发展,1,计算机的诞生,1946年第一台电子数字计算机（ENIAC）,于,美国宾夕法尼亚大学,诞生：,18800多个电子管,1500多个继电器,占地面积170平方米,重约30余吨,耗电150千瓦,每秒钟完成,5000,次加法,或,400,次乘法运算,ENIAC的诞生，标识着计算机时代的到来。,电子管,计算机逻辑元件经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路多个时代。,计算机的运算速度,、,存储容量,、,体积、重量、功耗,、,成本,、,功能,、,可靠性,、,软件功能不断完善，性能价格比越来越高。,1.1.1,微型计算机的产生与发展,晶体管,集成电路,超大规模集成电路,1,计算机的诞生,1971年第一个微处理器诞生,，,标志着微型计算机时代的开始。微型计算机以微处理器为标志，主要表现在微处理器的字长、主频、结构和功能等方面,。,1.1.1,微型计算机的产生与发展,2,微型,计算机的,产,生,与发展,显示器,键盘,机箱,鼠标,1.1.1,微型计算机的产生与发展,2,微型,计算机的,产,生,与发展,时代,起止年份,典型微处理器,主频,4,位和,8,位低档微处理器,1971,1973,Intel 4004 8008,1 MHz,8,位中高档微处理器,1974,1977,Intel 8080 8085,2,5 MHz,16,位微处理器,1978,1984,Intel 8086/8088 80286,5,25 MHz,32,位微处理器,1985,1992,Intel 80386 80486,12,100 MHz,奔腾系列微处理器（,32/64,位）,1993,2005,Pentium,（、,4,、,M,）,60 MHz3.8GHz,酷睿系列微处理器（,64,位）,2006,今,Core 2 Duo,、,Core,（,i7,、,i5,、,i3,）,1,3.6GHz,多核心技术,1.1.2,微型计算机的特点,1,体积小、重量轻、功耗低,2,功能强,3,可靠性高,4,价格低廉,5,结构灵活、适应性强,6,使用方便、维护容易,1.1.3,微型计算机的分类,2,按用途分类,1,按字长分类,专用,机,通用,机,4,位,机,8,位,机,16,位机,32,位机,64,位机,3,按,结构形式,分类,台式电脑,掌上电脑,一体电脑,笔记本电脑,平板电脑,1.1.3,微型计算机的分类,1.1.4,微型计算机系统的主要性能指标,1,字长,2,主频,3,内存容量,4,运算速度,5,外设配置,6,软件配置,7,性能价格比,1.1.5,微型计算机的应用,1,科学计算,2,数据处理,3,过程控制,4,计算机辅助,5,网络通信,6,办公自动化,7,仪器仪表及家电控制,计算机辅助设计（CAD）,计算机辅助制造（CAM）,计算机辅助测试（CAT）,计算机辅助教学（CAI）,1.2 微型计算机系统的组成,1.2.1,冯诺依曼体系结构,1.2.2,微型计算机的硬件系统,1.2.3,微型计算机的软件系统,1.2.4,微处理器、微型计算机及微型,计算机系统,1.2.1,冯诺依曼体系结构,美籍匈牙利科学家,冯诺依曼,又,提出了,“存储程序”思想,：,把程序预先存放在存储器中，运行程序时，按照程序中指令的逻辑顺序，把指令从存储器取到中央处理器逐条执行，自动完成程序所描述的处理工作，随后设计出第一台“存储程序”计算机EDVAC。其核心部分是中央处理器（CPU），计算机所有功能均集中于其中，这种结构被称为,“冯诺依曼,体系,结构”,，被人们普遍接受并延续至今。,计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备,。,计算机内部采用二进制编码表示指令和数据,。,存储程序的思想：把程序预先存放,于,计算机的存储器中，运行时按程序顺序逐条执行,。,1.2.1,冯诺依曼体系结构,程序、数据,输入设备,存储器,输出设备,计算结果,控制器,运算器,CPU,数据流,控制流,1.2.2,微型计算机的硬件系统,微型计算机硬件系统是指构成微型计算机系统的所有实体部件的集合，由微处理器、内存储器、输入/输出接口、外部设备等部件组成，通过系统总线各部件连接并通信,。,外部设备,1,外部设备,n,I/O,接口,n,I/O,接口,1,ROM,RAM,CPU,AB,DB,CB,1,微处理器,2,内存储器,3,外部设备,4,输入,/,输出接口,5,系统总线,1.2.2,微型计算机的硬件系统,是微型计算机的核心部件，由控制器、运算器、寄存器组和内部总线组成,。,主要负责指令的执行，根据具体指令的要求，完成算术运算和逻辑运算，控制微型计算机其他各部件协调工作。,计算机存储器系统用于存储计算机工作所需的程序和数据，包括内存储器和外存储器。,内存被用来存放计算机工作时必须的程序和数据，而更多的程序和数据则是存放于外存中，在需要时由外存调入内存。,内存分为,RAM,和,ROM。,外部设备是人机交互的必要设备,，,分为输入设备和输出设备,。,外部设备,并,不能与微处理器直接相连，而由I/O接口电路负责在微处理器与外部设备之间进行信息中转,。,是微型计算机与外部设备通信联系的主要装置，负责数据的缓冲和格式转换，协调主机与外设间数据传输的速度差异，完成数据的中转。不同外设都有相应的I/O接口电路支持,。,总线是计算机各部件之间信息传输的一组物理信号线及相关的控制电路，是系统信息传输的公共通路。系统总线分为数据总线、地址总线,、,控制总线,。,1.2.3,微型计算机的软件系统,1,系统软件,指控制计算机的运行、管理计算机的各种资源、支持应用软件的开发和运行的软件,。,(1),操作系统：,DOS、Windows、UNIX、Linux等,(2),语言处理程序：机器语言、汇编语言、高级语言,翻译程序（汇编、编译、解释）,(3),数据库管理系统：,MySQL、Access、FoxPro等,(4),系统服务程序：,编辑程序、连接程序、调试程序,2,应用软件,为支持某一应用领域、解决某个实际问题，使用各种程序设计语言而开发的软件。,(1),应用软件包：,Microsoft Office,、,WPS Office,(2),用户程序：针对某具体应用问题定制的专用软件,1.2.4,微处理器、微型计算机,及微型计算机系统,微处理器,是由一片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器芯片。微处理器的特性基本上反映了微型计算机的性能。,微型计算机,又称主机或微机，是以微处理器为核心部件，再配上内存储器、输入/输出接口电路及系统总线所构成的计算机。,微型计算机系统,是指以微型计算机为核心，配以相应的外部设备、电源、辅助电路以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统,。,1.2.4,微处理器、微型计算机,及微型计算机系统,硬件系统,软件系统,主机,微型计算机系统,微处理器,内存储器,I/O,接口,运算器,控制器,ROM,RAM,地址总线,数据总线,控制总线,外部设备,输入设备,输出设备,外存储器,系统软件,应用软件,操作系统,语言处理程序,数据库管理系统,系统服务程序,应用软件包,用户程序,1.3 计算机中数和字符的表示,1.3.1,进位计数制,1.3.2,不同数制之间的转换,1.3.3,计算机中数值信息的表示,1.3.4,数的定点及浮点表示,1.3.5,计算机中文字信息的表示,1.3.1,进位计数制,计数制,基数,第,r,位的权,有效数码,进位规则,表示方法,二进制,2,2,r,0 1,逢二进一,借一当二,(1011.1),2,或,1011.1B,八进制,8,8,r,0 1 2 3 4 5 6 7,逢八进一,借一当八,(702.03),8,或,702.03Q,十进制,10,10,r,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,逢十进一,借一当十,(6801.2),10,或,6801.2D,十六进制,16,1,6,r,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,A B C D E F,逢十六进一,借一当十六,(2C9.E),16,或,2C9.EH,计算机中常用的几种计数制,1.3.2,不同数制之间的转换,【例,1.1,】,将二进制数,(1011.0101),2,转换为十进制数,1,二进制数转换为十进制数,转换过程：,1011.0101B=1,2,3,+0,2,2,+1,2,1,+1,2,0,+0,2,-1,+1,2,-2,+0,2,-3,+1,2,-4,=2,3,+2,1,+2,0,+2,-2,+2,-4,=8+2+1+0.25+0.0625,=11.3125D,（,按位权展开求和,法,）,2,十六进制数转换为十进,制,数,1.3.2,不同数制之间的转换,（,按位权展开求和,法,）,【例,1.2,】,将十六进制数,(70B.A8),16,转换为十进制数,转换过程：,70B.A8H=716,2,+016,1,+B16,0,+A16,-1,+816,-2,=7256+016+111+100.0625+816,-2,=1792+0+11+0.625+0.03125,=1803.65625D,3,八进制数转换为十进,制,数,1.3.2,不同数制之间的转换,（,按位权展开求和,法,）,【例,1.3,】,将,八,进制数,(123.24),8,转换,为十进制数,转换过程：,123.24Q=18,2,+28,1,+38,0,+28,-1,+48,-2,=164+28+31+20.125+48,-2,=64+16+3+0.25+0.0625,=83.3125D,4,十进制数转换为二进,制,数,1.3.2,不同数制之间的转换,【例,1.4,】,将十进制数,(11.3125),10,转换为,二,进制数,转换过程：,（,整数部分的转换采用“除,2,取余”法,）,（,小数部分的转换采用“乘,2,取整”法,）,所,以,11D=1011B,，,0.3125D=0.0101B。11.3125D=1011.0101B,5,十进制数转换为十六进,制,数,1.3.2,不同数制之间的转换,【例,1.5,】,将,十进制数,(,1803.,65625,),10,转换为,十六,进制数,转换过程：,（,整数部分的转换采用“除,16,取余”法,）,（,小数部分的转换采用“乘,16,取整”法,）,所以,1803D=70BH,，,0.65625D=0.A8H,。,1803.65625,D=70B.A8H,6,十进制数转换为八进,制,数,1.3.2,不同数制之间的转换,【例,1.6,】,将,十进制数,(83.3125,),10,转换为,八,进制数,转换过程：,（,整数部分的转换采用“除,8,取余”法,）,（,小数部分的转换采用“乘,8,取整”法,）,所以,83D=123Q,，,0.3125D=0.24Q,。,83.3125D=123.24Q,7,二进制与十六进制、八进制的相互转换,1.3.2,不同数制之间的转换,计算机中常用进制的对应关系,十进制,二进制,十六进制,八进制,十进制,二进制,十六进制,八进制,0,0000,0,0,8,1000,8,10,1,0001,1,1,9,1001,9,11,2,0010,2,2,10,1010,A,12,3,0011,3,3,11,1011,B,13,4,0100,4,4,12,1100,C,14,5,0101,5,5,13,1101,D,15,6,0110,6,6,14,1110,E,16,7,0111,7,7,15,1111,F,17,1.3.2,不同数制之间的转换,所以1101011.001B,=6B.2H,【例,1.7,】,将,二,进制数,(1101011.001,),2,转换为,十六,进制数,转换过程：,所以1101011.001B,=153.1Q,【例,1.8,】,将,二,进制数,(1101011.001,),2,转换为,八,进制数,转换过程：,7,二进制与十六进制、八进制的相互转换,1.3.2,不同数制之间的转换,所以,27D,.,6H=1001111101.011B,【例,1.9,】,将,十六,进制数,(27D.6,),16,转换为,二,进制数,转换过程：,所以11,75,.,3Q=1001111101.011B,【例,1.10,】,将,八,进制数,(1175.3,),8,转换为,二,进制数,转换过程：,7,二进制与十六进制、八进制的相互转换,1.3.3,计算机中数值信息的表示,1,无符号二进制数,2,带,符号二进制数,没有符号位的二进制编码,把二进制编码的最高位作为符号位，0表示“正,数,”,，,1表示“负,数,”,，,其余各位为数值位，表示数的大小,。,常用编码：原码、反码、补码、过余码,字长,表示范围,8,0,2,8,-1（0,255）,16,0,2,16,-1（0,65535）,n,0,2,n,-1,（,1,）原码,1.3.3,计算机中数值信息的表示,最高位为符号位，,0,表示正数，,1,表示负数，其余各位表示数值的绝对值大小。,以,8,位字长为例：,+0D,原,=+0000000B,原,=00000000B,-0D,原,=-0000000B,原,=10000000B,+1D,原,=+0000001B,原,=00000001B,-1D,原,=-0000001B,原,=10000001B,+127D,原,=+1111111B,原,=01111111B,-127D,原,=-1111111B,原,=11111111B,（,2,）反码,1.3.3,计算机中数值信息的表示,最高位为符号位，,0,表示正数，,1,表示负数，正数的反码与原码的表示相同，负数的反码为其原码除符号位之外的其余各位按位取反。,以,8,位字长为例：,+0D,反,=+0000000B,反,=00000000B,+1D,反,=+0000001B,反,=00000001B,+127D,反,=+1111111B,反,=01111111B,-0D,反,=+0D,反,按位取反,=00000000B,=11111111B,-1D,反,=+1D,反,按位取反,=00000001B,=11111110B,-127D,反,=,+127D,反,按位取反,=01111111B,=10000000B,（,3,）补码,1.3.3,计算机中数值信息的表示,正数的补码与原码的表示相同，负数的补码为其原码除了符号位之外的各位按位取反后，再加,1。,以,8,位字长为例：,+0D,补,=+0000000B,补,=00000000B,+1D,补,=+0000001B,补,=00000001B,+127D,补,=+1111111B,补,=01111111B,-0D,补,=+0D,补,按位取反,+1,=00000000B+1,=00000000B,-1D,补,=+1D,补,按位取反,+1,=00000001B+1,=11111111B,-127D,补,=,+127D,补,按位取反,+1,=01111111B+1,=10000001B,（,4,）过余码,1.3.3,计算机中数值信息的表示,又称移码，是将真值在数轴上往正方向平移,2,n,-,1,后得到的编码。即将真值加上一个正数,2,n-1,，这个加上去的正数称为过余量。,以,8,位字长为例：,+0D,过余,=128+0,=128,=10000000B,+1D,过余,=128+1,=129,=10000001B,+127D,过余,=128+127,=255,=11111111B,-0D,过余,=128-0,=128,=10000000B,-1D,过余,=128-,1,=127,=01111111B,-128D,过余,=128-128,=0,=00000000B,3,补码与真值的转换,1.3.3,计算机中数值信息的表示,正数的补码等于其真值，即正数补码的真值就等于正数补码本身的二进制值。,以,8,位字长为例：,X,补,=,0,1010011B,时，正数，即,X=+1010011B,+83,X,补,=,1,0101101B,时，负数，将,X,补,按位取反再加,1,，得到,01010011B,83,，即,X,-,83,对于负,数的补码首先确定其符号位，然后将补码按位全部取反再加,1,，即得到其真值的绝对值。,1.3.4,数的定点及浮点表示,小数点位置固定不变。,小数点位置可以改变。,1,定点数,2,浮点数,定点整数：小数点隐含于最末位之后,定点小数：,小数点隐含于最高位（符号位）之后,符号位,阶码,尾数,Ms,E,M,1.3.5,计算机中文字信息的表示,美国标准信息交换码（,American Standard Code for Information Interchange,）是,计算机中最常用的字符编码，由,7,位二进制编码组成，共计,128,（,2,7,）个,，,包括,：,26个大写字母、26个小写字母、10个数字,、,1,个空格、,32,个标点符号和运算符号（这些字符有确定的结构形状，在键盘上能找到相应的键位）。,33,个控制字符（在通信、打印、显示输出时起控制作用）。,1,ASCII,码,2.BCD,码,用,4,位,二进制数来表示,1,位十进制数的编码方法,称为二进制编码的十进数或称为二,十进制数，简称,BCD,码。,1.3.5,计算机中文字信息的表示,1111,7,0111,1110,6,0110,1101,5,0101,1100,4,0100,1011,3,0011,A,B,C,D,E,F,1010,2,0010,9,1001,1,0001,8,1000,0,0000,十进制数,8421BCD,码,十进制数,8421BCD,码,这,6,种编码在,BCD,码中不允许出现,8421-BCD,编码表,3.,汉字编码,1.3.5,计算机中文字信息的表示,国标码,打印汉字,显示汉字,搜狗拼音输入,五笔字型输入,自然码输入,区位码输入,机内码,字形码,1.3.5,计算机中文字信息的表示,国标码（交换码）,输入码（机外码）,机内码,字形码,3.,汉字编码,国家汉字编码标准GB2312-80,，收录,7445,个,图形符号和常用汉字,（其中,3755,个一级汉字，,3008,个二级汉字）。,分为数字码、音码、形码、音形码。,好的汉字输入码应具有简单、易学、易记、编码短和重码少等特点,汉字信息,在,计算机系统内部存储、处理、传输,的编码,，,机内码=国标码+8080H,处理器与外部设备之间进行信息中转,表示汉字形状的编码。对字形数字化，存储于汉字字库中，用于汉字的显示和打印。如,4848,点阵汉字，占用,288,存储空间,1.4,二进制运算,1.4.1,二进制算术运算规则,1.4.2,二进制逻辑运算规则,1.4.3,补码的加减法运算,1.4.1,二进制算术运算规则,加法运算,减法运算,乘法运算,除法运算,0+0=0,0-0=0,0,0=0,0,1=0,1+0=1,1-0=1,1,0=0,1,1=1,0+1=1,0-1=1,（有借位）,01=0,（0不能作除数）,1+1=0,（有进位）,1,-,1=0,11=1,【例,1.23,】,计算二进制数,0011,与,1001,之和，,0101,与,0011,之差,【例,1.24,】,计算二进制数,1101,0011,和,1000101,1011,的值,1.4.1,二进制算术运算规则,1.4.2,二进制,逻辑,运算规则,与,运算,或,运算,异或,运算,非,运算,0,0=0,0,0=0,00=0,0=1,1,0=0,1,0=1,1,0=1,1=0,0,1=0,0,1=1,0,1=,1,1,1=,1,1,1=,1,1,1=,0,【例,1.25,】,计算二进制数,0011,与,1010,相与、相或、相异或的结果,1.4.2,二进制,逻辑,运算规则,X,补,-Y,补,=X,补,+-Y,补,X+Y,补,=X,补,+Y,补,X-Y,补,=X,补,-Y,补,1.4.3,补码的加减法运算,【例,1.26,】,X=26,，,Y=30,，分别计算,X,补,+Y,补,和,X,补,-Y,补,，要求用二进制,8,位表示,解：,X,补,=00011010B,Y,补,=00011110B,X,补,+Y,补,=00011010B+00011110B,=00111000B,X,补,-Y,补,=00011010B-00011110B,=11111100B,【例,1.27,】,X=126,，,Y=30,，计算,X,补,+Y,补,，用二进制,8,位表示,解：,X,补,=01111110B,Y,补,=00011110B,X,补,+Y,补,=01111110B+00011110B,=11111100B,1,、微型计算机系统由,_,系统和,_,系统两部分组成,2,、计算机软件分为,_,软件和,_,软件,习题与思考,简述微型计算机系统的组成及各部分作用,填空,硬件,软件,系统,应用,举例说明微型计算机的特点及其应用,()17H=23D=1100111B,()8,位二进制补码,E6H,表示的真值是,26,(),求一个数的补码就是对其求补,判断对错,答案,答案,答案,第,1,章 学习目标,本章介绍了微型计算机的发展、应用、特点及主要性能指标，概述了微型计算机的工作原理、系统组成、软硬件特点；同时介绍了计算机中各种进制数、数据编码、字符编码、二进制数运算规则。,通过本章的学习，读者应了解微型计算机的特点、分类及应用，掌握微型计算机的系统组成、主要技术指标，掌握各种进制数及其相互转换，理解带符号数的原码、反码、补码以及字符的ASCII码、BCD码、汉字编码的表示及应用特点，从而为后续内容的学习打下良好的基础。,帮助,再见,微型计算机原理与接口技术（第二版）,第,2,章,Intel,微处理器,2.1 Intel 8086,微处理器,2.2 Intel 80386,微处理器,2.3 Intel 80486,微处理器,2.4 Pentium,系列微处理器,2.5,酷睿系列微处理器,习题与思考,学习目标,2.1 Intel 8086,微处理器,2.1.1 8086,微处理器的主要特性,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,2.1.3 8086,寄存器结构,2.1.4 8086,总线的工作周期,2.1.5 8086,的引脚及工作模式,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,2.1.7 8086,的总线操作及时序,2.1.8 IBM PC/XT,微型计算机简介,2.1.1 8086,微处理器的主要特性,数据总线：,16,位,地址总线：,20,位,内存空间：,CPU,可直接寻址,1MB,内存空间，分段管理内存,端口地址线：,16,位,指令系统：,90,多条指令,寻址方式：,7,种基本寻址方式,时钟频率：,4.77MHz,、,8MHz,和,10MHz,三种,中断功能：内部中断、外部中断，,256,级中断,工作模式：单处理器工作模式、多处理器工作模式,流水线工作方式：取指令、执行指令并行进行,兼容性：与,8080,、,8085,兼容,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,执行单元（,EU,）,总线接口单元（,BIU,）,总线控制逻辑 指令指针寄存器,IP,段寄存器 地址加法器,指令队列缓冲器,1,、,BIU,2、,EU,执行单元（,EU,）,总线接口单元（,BIU,）,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,算术逻辑单元（,ALU,）,EU,控制电路,寄存器组,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,执行单元（,EU,）,总线接口单元（,BIU,）,内,存,储,器,DB,CB,AB,CPU,取指令过程,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,执行单元（,EU,）,总线接口单元（,BIU,）,内,存,储,器,DB,CB,AB,CPU,对指令,译码过程,2.1.2 8086,微处理器的内部结构,执行单元（,EU,）,总线接口单元（,BIU,）,内,存,储,器,DB,CB,AB,CPU,向内存写数据过程,3,8086,的内部结构特点,CPU,EU,BIU,BUS,取指,1,忙,取指,2,忙,执指,1,取指,3,忙,执指,2,取指,4,忙,执指,3,取指,5,忙,执指,4,t,t,t,指令的提取与执行分别由,BIU,和,EU,两部件完成，二者既独立又相互配合,并行工作。,执指,5,忙,2.1.3 8086,寄存器结构,1,数据寄存器,2.1.3 8086,寄存器结构,16,位,：,AX,、,BX,、,CX,、,DX,8,位,：,AH,、,BH,、,CH,、,DH、AL,、,BL,、,CL,、,DL,AX,、,AL,：多用于各种运算、传送和,I/O,指令中。,BX,：常用于存放存储器间接寻址时的偏移地址。,CX,：在循环指令和串操作指令中作为隐含的计数器，在移位指令中约定使用,CL,存放移位次数。,DX,：在间接寻址的,I/O,指令中用于存放端口地址，在双字乘法,/,除法指令中约定使用,DX,存放双字型数据的高字部分。,2,指针及变址,寄存器,（16,位）,2.1.3 8086,寄存器结构,BP,：,基址指针寄存器,，常用于存放存储器间接寻址时堆栈段内的偏移地址。,SP,：,堆栈指针寄存器,，一般用于存放堆栈段中栈顶的偏移地址，以实现对栈顶单元的数据入栈,/,出栈操作。,SI,：,源变址寄存器,，在串操作指令中用来存放源串操作数的偏移地址。,DI,：,目的变址寄存器,，在串操作指令中用来存放目的串操作数的偏移地址。,3,段,寄存,器,（16,位）,2.1.3 8086,寄存器结构,代码段寄存器,CS,，代码段用来存放程序代码，其段基址存放于,CS,中。,数据段寄存器,DS,，数据段主要用于存放程序运行时所需的数据或处理的结果，其段基址存放于,DS,中。,堆栈段寄存器,SS,，堆栈段也是保存数据的区域，其段基址由,SS,给出，,CPU,根据,SS:SP,对堆栈的栈顶单元读,/,写操作，也可以根据,SS:BP,访问堆栈段内任意单元。,附加段寄存器,ES,，附加段也用于数据的存储，段基址存放于,ES,中。,指令,2,代码段,指令,3,指令,1,指令,4,4,指令指针,寄存,器,IP,（16,位）,2.1.3 8086,寄存器结构,程序运行时，每取一次指令,IP,就自动“增,1”,，指向下一条指令，从而保证,CPU,自动、连续地取出并执行指令序列。,IP,IP,IP,指令,2,指令,1,指令代码存放于代码段中，,CPU,取指令时，,CS,中存放代码段的段基址，,IP,中存放该指令在代码段内的偏移地址，,CS:IP,指到哪里，,CPU,就到哪里取指令。,5,标志段,寄存,器,（16,位）,2.1.3 8086,寄存器结构,CF,PF,AF,ZF,SF,TF,IF,DF,OF,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8086,标志寄存器的,控制,标志位,控制标志位,功能,说明,TF,陷阱标志,TF=1,，,CPU,处于单步工作方式,TF=0,，,CPU,正常执行程序,为单步调试程序而设置,IF,中断允许标志,IF=1,，允许,CPU,接受,INTR,引脚发来的中断请求,IF=0,，禁止,CPU,接受,INTR,引脚发来的中断请求,用于控制外部可屏蔽中断请求是否可以被,CPU,响应,DF,方向标志,DF=1,，串操作指令按递减顺序对字符串操作,DF=0,，串操作指令按递增顺序对字符串操作,用于控制串操作指令的步进方向,5,标志段,寄存,器,（16,位）,2.1.3 8086,寄存器结构,8086,标志寄存器的,状态,标志位,状态标志位,功,能,说,明,CF,进位标志,若运算结果在最高位产生进位或借位，则,CF=1,，否则,CF=0,主要受算术运算指令和移位指令的影响，多用于控制转移类指令,PF,奇偶标志,若结果的低,8,位中有偶数个二进制,1,，则,PF=1,，否则,PF=0,主要用于数据传送过程中检查是否有传输错误,AF,辅助进位标志,若结果的,D3,位向,D4,位有进位或借位，则,AF=1,，否则,AF=0,主要用于对,BCD,码算术运算结果的调整,ZF,零标志,若运算结果为零，则,ZF=1,，若结果非零，则,ZF=0,主要受算术运算指令和逻辑运算指令的影响，多用于控制转移类指令,SF,符号标志,若运算结果为负数，则,SF=1,，否则,SF=0,SF,与运算结果的最高位始终保持一致。主要受算术运算指令的影响，多用于控制转移类指令,OF,溢出标志,若带符号数运算后产生了溢出，则,OF=1,，否则,OF=0,主要受算术运算指令的影响，用于判断带符号数的运算结果是否溢出,2.1.4 8086,总线的工作周期,指令周期,：,执行一条指令所需的时间。不同指令的指令周期不等长，,一个指令周期由一个或多个总线周期构成,。,总线周期,：,CPU,访问内存或,I/O,端口时，存,/,取一个数据或指令所用的时间，一个基本的总线周期由个时钟周期组成。,时钟周期,：,时钟脉冲的重复周期。,典型的,8086,总线周期时序,T1,T2,T3,T4,T1,T2,T3,Tw,T4,TI,TI,T1,T2,T3,Tw,Tw,T4,空闲周期,CLK,等待周期,等待周期,2.1.5 8086,的引脚及工作模式,最小模式,：单微处理器模式，系统中只有一个,8086,微处理器，所有的总线控制信号均由,CPU,直接产生，因此系统中的总线控制电路少，控制信号较少，一般不必接总线控制器。,最大模式,：多微处理器模式，系统中可包含,2,个或,2,个以上微处理器，其中一个,8086,为主处理器，其他的微处理器为协处理器（如,8087,、,8089,）。,系统中的控制信号较多，需要通过总线控制器（,8288,）与总线相连，控制总线驱动能力较强。,1,8086,的工作模式,2.1.5 8086,的引脚及工作模式,2,8086,的引脚,2.1.5 8086,的引脚及工作模式,3,8086,最,小,模式下的典型配置,2.1.5 8086,的引脚及工作模式,4,8086,最,大,模式下的典型配置,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,1,8086,的,存储器组织,线性地址,内存线性编址,00000H,00001H,00002H,00003H,00004H,00005H,00006H,00007H,微型计算机内存的信息存储以,字节,为基本单位，每个字节由,8,位组成，占用一个存储单元，每个存储单元给定一个惟一的地址，这个地址称为,物理地址,物理地址以二进制无符号整数形式编号，从,0,开始，顺序增,1,1,8086,的,存储器组织,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,数据存储,例：字节：（,01505H,）,=11H,规则字：（,01504H,）,=1122H,非规则字：（,01507H,）,=3344H,1,8086,的,存储器组织,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,分体结构,512K8,位,奇,地址,存储体,512K8,位,偶,地址,存储体,0000,0,H,0000,2,H,0000,4,H,.,.,.,FFFFFH,0000,1,H,0000,3,H,0000,5,H,.,.,.,FFFFFH,1,8086,的,存储器组织,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,分体结构,在,8086,系统中，每个存储单元都可以用两种地址表示：,物理地址,（,20,位）：内存中信息存储的实际地址。,逻辑地址,（段基址,:,偏移地址）（,16,位）：允许在程序中编排的地址。,物理地址与逻辑地址：,8086,系统把,1MB,的内存空间分为若干个段，要求：,每段的容量不超过,64KB,段内起始地址必须能被,16,整除,各段的功能因具体用途而定，可分为代码段、数据段、堆栈段、附加段。,段内起始单元地址的高,16,位（低,4,位为,0,）称为,段基址,，段内各个单元距首单元的位移量称为,偏移地址,。,1,8086,的,存储器组织,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,分段技术,0000 H,0001 H,0002 H,0003 H,0004 H,12341H,12340H,12342H,12343H,12344H,物理地址,1234 H,段基址,段内,偏移地址,8086,指令系统中给出的地址码为,16,位，,CPU,内部存放内存单元地址的寄存器也只有,16,位。,CPU,必须按照物理地址对内存进行寻址，访存时先要把逻辑地址转换为物理地址，然后再对内存单元进行访问。,1,8086,的,存储器组织,2.1.6 8086,的存储器组织及,I/O,组织,0000,16,位段基址,20,位物理地址,地址加法器,16,位段基址,16,位偏移地址,例：,逻辑地址,1234H:0