微机原理与应用.ppt

目录目录第第1章微型计算机系统概述章微型计算机系统概述 1.1微型计算机发展微型计算机发展 1.2数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码 1.3微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成 第第2章典型微处理器章典型微处理器 2.1 8086 CPU内部结构内部结构 2.2 8086 CPU的引脚功能的引脚功能 2.3 80 x86/Pentium系列系列CPU技术发展技术发展下一页 返回目录目录第第3章存储器技术章存储器技术3.1存储器简介存储器简介3.2读读/写存储器写存储器3.3存储器管理存储器管理3.3 IBM PC/XT中的存储空间分配中的存储空间分配3.4内部存储器技术发展内部存储器技术发展3.5外部存储器外部存储器上一页返回下一页目录目录第第4章章8086 CPU指令系统指令系统4.1指令格式与寻址方式指令格式与寻址方式4.2 8086/8088 CPU指令系统指令系统第第5章汇编语言程序设计章汇编语言程序设计5.1汇编语言的程序与语句汇编语言的程序与语句5.2汇编语言的伪指令汇编语言的伪指令5.3汇编语言程序设计基础汇编语言程序设计基础上一页返回下一页目录目录5.4中断服务程序设计中断服务程序设计5.5模块化程序设计模块化程序设计第第6章输入章输入/输出技术输出技术6.1输入输入/输出接口概述输出接口概述6.2中断系统中断系统6.3并行接口并行接口6.4串行接口串行接口6.5 DMA控制技术控制技术上一页返回下一页目录目录6.6定时器定时器/计数器计数器6.7 A/D及及D/A接口接口第第7章微型计算机总线技术章微型计算机总线技术7.1总线基本知识总线基本知识7.2系统总线系统总线7.3外总线外总线上一页返回下一页目录目录第第8章系统扩展接口设计章系统扩展接口设计8.1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口8.2 PC机与显示器的接口机与显示器的接口8.3 PC机与打印机的接口机与打印机的接口8.4 PC机与鼠标的接口机与鼠标的接口8.5 PC机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口8.6 PC机与数码相机的接口机与数码相机的接口上一页返回微机原理与应用微机原理与应用前言前言 自自1981年年IBM公司的通用微型计算机公司的通用微型计算机IBM PC/XT问世以来，在问世以来，在短短的二十多年间，微型计算机一直以令人目不暇接的态势飞速发展。短短的二十多年间，微型计算机一直以令人目不暇接的态势飞速发展。微型计算机微型计算机CPU的速度越来越快，性能越来越高，应用范围越来越广，的速度越来越快，性能越来越高，应用范围越来越广，对社会和人类文明的发展影响也越来越大。因此，可以说学习微型计对社会和人类文明的发展影响也越来越大。因此，可以说学习微型计算机的基础知识、掌握微型计算机的基本使用技术，已成为现代社会算机的基础知识、掌握微型计算机的基本使用技术，已成为现代社会人才应具备的基本素质之一。人才应具备的基本素质之一。微型计算机是以微处理器为核心，配以大规模集成电路存储器、微型计算机是以微处理器为核心，配以大规模集成电路存储器、输入输入/输出接口电路及系统总线。微型计算机的产生与发展是与组成微输出接口电路及系统总线。微型计算机的产生与发展是与组成微型计算机的核心部件型计算机的核心部件微处理器的产生与发展紧密相关的。每当一种微处理器的产生与发展紧密相关的。每当一种新型的微处理器出现时，就会带动微型计算机中其他部件的相应发展，新型的微处理器出现时，就会带动微型计算机中其他部件的相应发展，例如，微型计算机体系结构的进一步优化、存储器存储容量的不断增例如，微型计算机体系结构的进一步优化、存储器存储容量的不断增大、存取速度的不断提高、外围设备性能的不断改进及新的设备的出大、存取速度的不断提高、外围设备性能的不断改进及新的设备的出现等，都是与微处理器的发展相适应的。现等，都是与微处理器的发展相适应的。下一页 返回前言前言 本书是根据高等院校计算机应用技术专业微机原理与应用课程教本书是根据高等院校计算机应用技术专业微机原理与应用课程教学大纲而编写的。全书共学大纲而编写的。全书共8章，系统地介绍了微型计算机的基础知识、章，系统地介绍了微型计算机的基础知识、指令系统、汇编语言和接口技术。其中汇编语言程序设计和接口技术指令系统、汇编语言和接口技术。其中汇编语言程序设计和接口技术是学习的要点。全书各章有学习目标和学习重点，并有例题解析及大是学习的要点。全书各章有学习目标和学习重点，并有例题解析及大量的思考与练习题，以便于学生练习。全书简明易懂，突出概念和实量的思考与练习题，以便于学生练习。全书简明易懂，突出概念和实用技术。用技术。本书可作为高等院校计算机类、电气电子类等相关专业的本书可作为高等院校计算机类、电气电子类等相关专业的微机微机原理与应用原理与应用课程教材，也可作为成人教育、在职人员培训、高等教课程教材，也可作为成人教育、在职人员培训、高等教育自学人员和从事微型计算机硬件和软件开发的工程技术人员学习和育自学人员和从事微型计算机硬件和软件开发的工程技术人员学习和应用的参考书。应用的参考书。本教材的特点是注重实际应用，以本教材的特点是注重实际应用，以“适度、够用、实用适度、够用、实用”的原则的原则来淡化理论部分，以深入浅出的内容来组织教学。每章均附有大量的来淡化理论部分，以深入浅出的内容来组织教学。每章均附有大量的例题和习题。因而，本教材十分适合于计算机专业、通信专业、电子例题和习题。因而，本教材十分适合于计算机专业、通信专业、电子信息专业及其他相关专业的读者学习，也可作为从事微机及其应用系信息专业及其他相关专业的读者学习，也可作为从事微机及其应用系统设计的技术人员的参考用书。统设计的技术人员的参考用书。上一页返回下一页前言前言 本教材由李鹏、王忠利主编。其中第本教材由李鹏、王忠利主编。其中第5章由李鹏编写，第章由李鹏编写，第2章、第章、第6章、附录由王忠利编写，第章、附录由王忠利编写，第1章由赵生智编写，第章由赵生智编写，第4章、第章、第8章由据爱章由据爱云编写，第云编写，第7章由刘峙编写，第章由刘峙编写，第3章由朱双胜编写。章由朱双胜编写。限于编者水平有限，书中错误和不妥之处在所难免，恳请读者限于编者水平有限，书中错误和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正批评指正上一页返回第第1章微型计算机系统概述章微型计算机系统概述 1.1微型计算机发展微型计算机发展 1.2数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码 1.3微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成 1.1微型计算机发展微型计算机发展1.微型计算机的发展微型计算机的发展 自自 1946 年第一台电子计算机问世以来，计算机的发展已经历了年第一台电子计算机问世以来，计算机的发展已经历了电子管、晶体管、中小规模电子管、晶体管、中小规模 集成电路、大规模和超大规模集成电路等集成电路、大规模和超大规模集成电路等 4 个阶段。进入个阶段。进入 21 世纪后，随着生物科学、神经网络世纪后，随着生物科学、神经网络 技术、纳米技技术、纳米技术的飞速发展，生物芯片、神经网络技术进入了计算机领域术的飞速发展，生物芯片、神经网络技术进入了计算机领域计算计算机的发展进机的发展进 入第入第 5 个发展阶段。个发展阶段。按体积、性能和价格来分，计算机可分为巨型机、大型机、中型按体积、性能和价格来分，计算机可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。微型计算机是指以微处理器为核心，配以存储机、小型机和微型机。微型计算机是指以微处理器为核心，配以存储器、输入器、输入/输出接口电路及其设备所组成的计算机。输出接口电路及其设备所组成的计算机。微型计算机采用微型计算机采用超大规模集成电路技术，将运算器和控制器超大规模集成电路技术，将运算器和控制器微处理器微处理器（Microprocessor），），集成在一片硅片上。集成在一片硅片上。返回下一页 1.1微型计算机发展微型计算机发展 随着微电子与超大规模集成电路技术的发展，微型计算机技术的随着微电子与超大规模集成电路技术的发展，微型计算机技术的发展基本遵循摩尔定律，发展基本遵循摩尔定律，微处理器集成度每隔微处理器集成度每隔 18 个月翻一番，芯片个月翻一番，芯片性能随之提高一倍左右。通常，微型计算机的发展是性能随之提高一倍左右。通常，微型计算机的发展是 以微处理器的发以微处理器的发展为表征的。展为表征的。2.微型计算机的特点微型计算机的特点 微型计算机运算速度快，计算精度高，高集成度使得微处理器非微型计算机运算速度快，计算精度高，高集成度使得微处理器非常稳定，其造价低廉。又常稳定，其造价低廉。又 由于微型计算机硬件平台开放，易于扩展，由于微型计算机硬件平台开放，易于扩展，适应性强，因此微处理器的配套应用芯片和软件丰适应性强，因此微处理器的配套应用芯片和软件丰 富，更新也很快。富，更新也很快。此外，微型计算机还具有体积小，重量轻，耗电省及维护方便等的特此外，微型计算机还具有体积小，重量轻，耗电省及维护方便等的特点。点。上一页返回下一页 1.1微型计算机发展微型计算机发展3.微型计算机的应用微型计算机的应用 科学计算是微型计算机应用的主要领域。应用包括卫星发射控科学计算是微型计算机应用的主要领域。应用包括卫星发射控制、航天飞机制造、高层建制、航天飞机制造、高层建 筑设计、机械产品设计等，以及应用于筑设计、机械产品设计等，以及应用于生物信息学研究、基因测序、医学病理分析与处理等。生物信息学研究、基因测序、医学病理分析与处理等。过程控制是过程控制是微型计算机在工业应用中的重要领域，应用包括大型工业锅炉控制、微型计算机在工业应用中的重要领域，应用包括大型工业锅炉控制、铁路调度铁路调度 控制、数控机床控制，以及由上、下位微型计算机构成的控制、数控机床控制，以及由上、下位微型计算机构成的分布式工业生产自动控制系统等。嵌入式系统的发展和应用使工业控分布式工业生产自动控制系统等。嵌入式系统的发展和应用使工业控制的应用领域更加广泛，市场应用前景更加广阔。制的应用领域更加广泛，市场应用前景更加广阔。上一页返回下一页 1.1微型计算机发展微型计算机发展 低档的微型计算机在仪器仪表和家电的智能控制方面的应用，取低档的微型计算机在仪器仪表和家电的智能控制方面的应用，取代了过去的硬件逻辑电路代了过去的硬件逻辑电路 对仪器仪表和家电的控制，用程序的重复执对仪器仪表和家电的控制，用程序的重复执行以及循环控制，可以做到电路最省、控制更佳，行以及循环控制，可以做到电路最省、控制更佳，并可通过修改程序并可通过修改程序来修改控制方案，因而灵活多变，可靠性高。来修改控制方案，因而灵活多变，可靠性高。计算机辅助设计与制造（计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）借助微型计算机调整、修）借助微型计算机调整、修改产品设计，改产品设计，CAM 围绕中围绕中 心数控机床及其自动化设备，用以完成部心数控机床及其自动化设备，用以完成部件的加工、运输、组装、测量、检查等功能，件的加工、运输、组装、测量、检查等功能，CAD 与与 CAM 的集成的集成CAD/CAM 一体化，是今后工业自动化发展的重要方向。一体化，是今后工业自动化发展的重要方向。人工智能的主要目标是利用计算机模拟人的大脑，实现大脑对于人工智能的主要目标是利用计算机模拟人的大脑，实现大脑对于知识学习、理解与推理、知识学习、理解与推理、信息处理的思维过程的研究学科。人工智能信息处理的思维过程的研究学科。人工智能理论的新突破，特别是人工神经网络和理论的新突破，特别是人工神经网络和 DNA 芯片芯片 技术的研究，急需技术的研究，急需大型并行计算机的模拟计算和新型计算机的研究。大型并行计算机的模拟计算和新型计算机的研究。上一页返回1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码1.2.1 数据格式及机器数数据格式及机器数1数据格式数据格式 计算机进行整数（小数）运算和浮点数运算。计算机中常用的数计算机进行整数（小数）运算和浮点数运算。计算机中常用的数据格式有以下三种：据格式有以下三种：（1）定点格式）定点格式 在定点格式中，小数点在数据中的位置固定不变。定点格式可表在定点格式中，小数点在数据中的位置固定不变。定点格式可表示成定点小数或定点整数。示成定点小数或定点整数。通常，小数点的位置确定后，在运算中不通常，小数点的位置确定后，在运算中不再考虑小数点的问题，因而，小数点不占用存储空间。再考虑小数点的问题，因而，小数点不占用存储空间。定点数表示简定点数表示简单，但数的取值范围小，精度低。单，但数的取值范围小，精度低。返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码（2）浮点格式）浮点格式 采用浮点格式的机器中的数据的小数点位置可变。浮点数的一般采用浮点格式的机器中的数据的小数点位置可变。浮点数的一般格式为：格式为：机器浮点数应当由阶码和尾数及其符号位组成：机器浮点数应当由阶码和尾数及其符号位组成：上一页返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码 为便于软件移植，按照为便于软件移植，按照 IEEE754 标准，标准，32 位浮点数和位浮点数和 64 位浮点位浮点数的标准格式为：数的标准格式为：上一页返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码（3）带符号数和无符号数）带符号数和无符号数 对于整数来说最高有效位为符号位，则该数为带符号数；反之，对于整数来说最高有效位为符号位，则该数为带符号数；反之，若数的最高有效位为数值若数的最高有效位为数值 位，则为无符号数。无符号数不一定是正数，位，则为无符号数。无符号数不一定是正数，当数据处理时，若不需要考虑数的正负，则可以当数据处理时，若不需要考虑数的正负，则可以 使用无符号数。带符使用无符号数。带符号数和无符号数的取值范围不同。对于字长为号数和无符号数的取值范围不同。对于字长为 8 位的定点整数，无符位的定点整数，无符号数号数 的取值范围是的取值范围是 0X255，有符号数的取值范围是，有符号数的取值范围是 -128X127。上一页返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码2.机器数表示机器数表示正数的原码、反码、补码相同，即正数的原码、反码、补码相同，即 x原原 =x反反 =x补补。负数的机器数求解方法如下：负数的机器数求解方法如下：反码：将其原码符号位保持不变，数值位按位取反；反码：将其原码符号位保持不变，数值位按位取反；补码：将反码末位加补码：将反码末位加 1。当计算机采用不同的码制时，运算器和控制器的结构将不同。当计算机采用不同的码制时，运算器和控制器的结构将不同。由于补码具有唯一性，因此小型计算机和微型机大都为补码机。计算由于补码具有唯一性，因此小型计算机和微型机大都为补码机。计算机中引入补码可以使：机中引入补码可以使：符号位和数值位成为一体，共同参与运算，运算结果的符号位符号位和数值位成为一体，共同参与运算，运算结果的符号位由运算得出。由运算得出。上一页返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码 减法可以转换成加法运算来完成，乘法和除法可以通过加法和减法可以转换成加法运算来完成，乘法和除法可以通过加法和移位运算来完成。这样，二进制数的四则运算只须加减法和移位运算移位运算来完成。这样，二进制数的四则运算只须加减法和移位运算即可完成。即可完成。由此可见，计算机中引入补码的目的是简化运算方法，从而简由此可见，计算机中引入补码的目的是简化运算方法，从而简化运算器的结构和设计。化运算器的结构和设计。1.2.2 数字信息编码的概念数字信息编码的概念1.二进制编码的十进制数二进制编码的十进制数 计算机内部采用二进制数，而外部数据的输入输出使用十进制数。计算机内部采用二进制数，而外部数据的输入输出使用十进制数。为此，采用编码方式来完成二为此，采用编码方式来完成二十进制数的转换。十进制数的转换。8421BCD 码就码就是用是用 4 位二进制数的编码来表示十进制数，见位二进制数的编码来表示十进制数，见表表1-2。采用。采用 8421BCD 码可以直接使用二进制数部件完成十进制数的存储和运算。码可以直接使用二进制数部件完成十进制数的存储和运算。上一页返回下一页1.2 数据表示与数字信息编码数据表示与数字信息编码2.字符编码字符编码 ASCII 码（码（(American Standard Code for Information Interchange）是国际通用的字符编码标准。）是国际通用的字符编码标准。ASCII 码采用码采用 7 位二进制数编码表示位二进制数编码表示 128 个字符，其中个字符，其中 34 个起个起控制作用的称为功能码，其余的控制作用的称为功能码，其余的94 个符号称为信息码，供书写程序和个符号称为信息码，供书写程序和描述命令之用。描述命令之用。3.汉字编码汉字编码 当计算机用于汉字处理或汉字的输入、输出时，可用若干位二当计算机用于汉字处理或汉字的输入、输出时，可用若干位二进制编码来表示一个汉字。进制编码来表示一个汉字。通常，一个汉字的编码可用内码、字模码通常，一个汉字的编码可用内码、字模码和外码来描述。内码是用于汉字的存储、交换等操作和外码来描述。内码是用于汉字的存储、交换等操作 的计算机内部代的计算机内部代码。一个汉字内码通常用两个字节表示，且这两个字节的最高位均为码。一个汉字内码通常用两个字节表示，且这两个字节的最高位均为 1，以区，以区 别英文字符的别英文字符的 7 位位 ASCII 码。字模码是汉字的输出编码，字码。字模码是汉字的输出编码，字库中存放的就是字模码。外码是汉库中存放的就是字模码。外码是汉 字的输入码，用来输入汉字的编码。字的输入码，用来输入汉字的编码。上一页返回1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成1.3.1 微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构 微型计算机系统由硬件和软件组成。冯微型计算机系统由硬件和软件组成。冯诺依曼在诺依曼在 1946 年首次年首次提出计算机的组成和工作提出计算机的组成和工作 方式：计算机分为运算器、控制器、存储器、方式：计算机分为运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大部分并通过总线（输入和输出设备五大部分并通过总线（BUS）连）连 接起来，计算机内部接起来，计算机内部采用二进制，采用程序存储的工作方式。微型计算机的一般结构如采用二进制，采用程序存储的工作方式。微型计算机的一般结构如图图 1-1 所示。微处理器，即中央处理单元所示。微处理器，即中央处理单元 CPU（Central Processing Unit）由运算器和控制器构成，将）由运算器和控制器构成，将 控制器、运算器、存储器合称微型控制器、运算器、存储器合称微型计算机的主机，主机和输入和输出设备再附加软件就构成了计算机的主机，主机和输入和输出设备再附加软件就构成了 微型计算微型计算机系统。机系统。返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成1.运算器、控制器运算器、控制器 运算器实现算术、逻辑运算和其它操作。运算器的硬件结构决定运算器实现算术、逻辑运算和其它操作。运算器的硬件结构决定了它所能实现的功能。控了它所能实现的功能。控 制器是指挥机器工作的控制中心，它通过执制器是指挥机器工作的控制中心，它通过执行指令来控制全机工作。指令是规定计算机执行特行指令来控制全机工作。指令是规定计算机执行特 定操作的命令，通定操作的命令，通常一条指令对应着一种基本操作，一台计算机能执行什么样的操作由常一条指令对应着一种基本操作，一台计算机能执行什么样的操作由其指令其指令 系统决定。在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条条系统决定。在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条条指令，这些指令的有序集合就是指令，这些指令的有序集合就是 程序。指令通常以机器码（程序。指令通常以机器码（Machine Code）的形式存放在存储器中。为完成一条指令所规定的）的形式存放在存储器中。为完成一条指令所规定的 操作，计操作，计算机的各个部件需要完成一系列的基本动作，这些基本动作按照特定算机的各个部件需要完成一系列的基本动作，这些基本动作按照特定的时序。控制器的时序。控制器 的作用就是根据指令的规定，在不同的节拍电位信号的作用就是根据指令的规定，在不同的节拍电位信号将相应的控制信号送至计算机的相关部件。将相应的控制信号送至计算机的相关部件。上一页返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成2.存储器存储器 存储器用以存储数据和指令。在计算机内部，通常使用半导体存存储器用以存储数据和指令。在计算机内部，通常使用半导体存储器，称为内存储器（简储器，称为内存储器（简 称内存）。内存储器的工作速度较高，和称内存）。内存储器的工作速度较高，和 CPU 的速度基本匹配，但内存容量是有限的；另外，的速度基本匹配，但内存容量是有限的；另外，断电后，内存断电后，内存信息将全部丢失，这就引入了外部存储器（外存）。外存属于外部接信息将全部丢失，这就引入了外部存储器（外存）。外存属于外部接口设备，一般不能直接与口设备，一般不能直接与 CPU 交换信息。通常，用内存存放常用的交换信息。通常，用内存存放常用的程序或正在运行的指令或数据，而其它大量的信息则存放在外存，如程序或正在运行的指令或数据，而其它大量的信息则存放在外存，如磁盘、磁带、光盘等存储介质中。磁盘、磁带、光盘等存储介质中。上一页返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成3.输入输入/输出设备及其接口电路输出设备及其接口电路 输入输入/输出设备输出设备(Input/Output Peripheral)用以计算机与外界进行用以计算机与外界进行信息交换的接口设备，简称信息交换的接口设备，简称I/O 设备。设备。输入设备能够将各种形式的信息转换为计算机所能接受的数据形输入设备能够将各种形式的信息转换为计算机所能接受的数据形式。常用的输入设备有键式。常用的输入设备有键 盘、模数盘、模数/数模转换器、扫描仪等。输出设数模转换器、扫描仪等。输出设备能够将计算机处理的结果转换为人或其它设备所能备能够将计算机处理的结果转换为人或其它设备所能 识别的形式，如识别的形式，如显示器，各种打印机、绘图仪、投影仪等。显示器，各种打印机、绘图仪、投影仪等。上一页返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成4.总线总线 总线是计算机各个部件进行信息传输的公共通道。为保证信息能总线是计算机各个部件进行信息传输的公共通道。为保证信息能正确传递，在任意时刻，总线上只允许传递一组信息。正确传递，在任意时刻，总线上只允许传递一组信息。若按总线上传输信息的性质划分，总线可分为：若按总线上传输信息的性质划分，总线可分为：地址总线（地址总线（Address Bus）：用来传输）：用来传输 CPU 输出的地址信号，确输出的地址信号，确定被访问存储单元、输入定被访问存储单元、输入/输端口地址。输端口地址。数据总线（数据总线（Data Bus）：用来传输数据，即数据总线是在）：用来传输数据，即数据总线是在 CPU 与存储器或与存储器或 I/O 接口之接口之 间、内存储器与间、内存储器与 I/O 设备之间，以及外存储器设备之间，以及外存储器之间进行数据传输的双向公共通道。之间进行数据传输的双向公共通道。控制总线（控制总线（Control Bus）：配合数据的传输需用控制总线来传）：配合数据的传输需用控制总线来传送各种控制信号、时序信号和状态信息。送各种控制信号、时序信号和状态信息。上一页返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成1.3.2 微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统1.操作系统操作系统 操作系统是能够管理和协调计算机软硬件资源的合理分配与使用，操作系统是能够管理和协调计算机软硬件资源的合理分配与使用，方便用户使用计算机的系统程序的集合。常用的单用户操作系统有方便用户使用计算机的系统程序的集合。常用的单用户操作系统有 MS-DOS，分时，分时/多用户操作系统有多用户操作系统有 UNIX 和和Windows2000 等。等。2.语言处理程序语言处理程序 计算机语言是人机通信的工具。计算机仅能读懂机器语言，但机计算机语言是人机通信的工具。计算机仅能读懂机器语言，但机器语言的编制烦琐。为此，器语言的编制烦琐。为此，产生了汇编语言，即将指令的操作码和地产生了汇编语言，即将指令的操作码和地址码用易于记忆的助记符来表示。用汇编语言写的源址码用易于记忆的助记符来表示。用汇编语言写的源 程序须经汇编程程序须经汇编程序（序（Assembler）翻译成用机器码表示的目标程序（）翻译成用机器码表示的目标程序（Object Program）后，机器）后，机器 才能识别和执行。才能识别和执行。上一页返回下一页1.3 微型计算机系统的基本组成微型计算机系统的基本组成3.应用软件应用软件 用户利用计算机及各种系统软件，编制解决各种实际问题的程序，用户利用计算机及各种系统软件，编制解决各种实际问题的程序，这些程序集合通称应用这些程序集合通称应用 软件。应用软件在逐步标准化、模块化，以形软件。应用软件在逐步标准化、模块化，以形成解决各种典型问题的应用程序的组合，即软件成解决各种典型问题的应用程序的组合，即软件 包。常用的应用软件包。常用的应用软件有文字处理软件有文字处理软件 Word、电子表格、电子表格 Excel、图形图像处理软件、图形图像处理软件 Photoshop 等。等。4.软件开发环境软件开发环境 这类软件的目的是为应用程序的编写、解释、编译等提供便捷的这类软件的目的是为应用程序的编写、解释、编译等提供便捷的调试工具和良好集成环境。调试工具和良好集成环境。上一页返回表表 1-2 常用编码形式十进制数的对应常用编码形式十进制数的对应关系关系十进制数十六进制数8421BCD十进制数十六进制数8421BCD000000 0000880000 1000110000 0001990000 1001220000 001010A0001 0000330000 001111B0001 0001440000 010012C0001 0010550000 010113D0001 0011660000 011014E0001 0100770000 011115F0001 0101返回图图1-1 微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构返回第第2章典型微处理器章典型微处理器 2.1 8086 CPU内部结构内部结构 2.2 8086 CPU的引脚功能的引脚功能 2.3 80 x86/Pentium系列系列CPU技术发展技术发展 2.1 8086 CPU内部结构内部结构2.1.1 8086 CPU 的内部功能结构的内部功能结构1.Intel 8086 CPU 的组成结构的组成结构 Intel 8086 CPU 从功能上分为总线接口单元从功能上分为总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit）和执行单元）和执行单元 EU（Execute Unit）两部分，见）两部分，见图图 2-1。Intel 8086 CPU 采用指令流水线结构，访问存储器与执行指令的操作采用指令流水线结构，访问存储器与执行指令的操作 分别由分别由 BIU 和和 EU 分别承担，分别承担，EU 和和 BIU 分工合作、并行操作。分工合作、并行操作。返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构2.寄存器结构寄存器结构（1）通用寄存器（）通用寄存器（General Register）数据寄存器共有数据寄存器共有 AX、BX、CX、DX 4 个，均可作为个，均可作为 16 位寄存位寄存器使用，也可作为独立器使用，也可作为独立 8 位寄存器使用，如位寄存器使用，如 AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。它们具有良好的通用特性，可。它们具有良好的通用特性，可 选用编程。有少选用编程。有少数指令，隐含使用寄存器。数指令，隐含使用寄存器。(2）段寄存器（）段寄存器（Segment Register）8086CPU 将存储器分段管理，把将要运行的程序各模块分别放将存储器分段管理，把将要运行的程序各模块分别放在不同的存储段中。每个存在不同的存储段中。每个存 储段用一个段寄存器来指示它的首地址储段用一个段寄存器来指示它的首地址（即段首址），同时给出访问存储单元的偏移量。通用（即段首址），同时给出访问存储单元的偏移量。通用 寄存器的特定、寄存器的特定、隐含使用见隐含使用见表表 2-1。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构（3）指令指针寄存器）指令指针寄存器 IP（Instruction Pointer）IP 是指令的地址指针寄存器。在程序运行期间，是指令的地址指针寄存器。在程序运行期间，CPU 自动修改自动修改 IP 的值，使它始终保持正在执行指令的下一条指令代码的起始地址的的值，使它始终保持正在执行指令的下一条指令代码的起始地址的偏移量。偏移量。（4）标志寄存器（）标志寄存器（Flags Register）16 位标志寄存器的作用反映位标志寄存器的作用反映 CPU 在程序运行时的某些状态，该在程序运行时的某些状态，该寄存器又称为程序状态字寄存器又称为程序状态字 PSW（Program Status Word）寄存器，该）寄存器，该寄存器中有寄存器中有 9 个标志位，其中个标志位，其中 6 个标志位（个标志位（CF，PF，AF，ZF，SF，OF）作为状态标志，记载了刚刚执行完算术运算或逻辑运算指令）作为状态标志，记载了刚刚执行完算术运算或逻辑运算指令后的某些特征。后的某些特征。另外另外 3 个标志位（个标志位（TF，IF，DF）作为控制标志，对）作为控制标志，对执行的指令时起控制作用。执行的指令时起控制作用。图图 2-3 中除指明中除指明 控制标志位外，其余均为控制标志位外，其余均为状态标志位。状态标志位。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构2.1.2 存储器组织存储器组织1存储器的组成存储器的组成 存储器是由若干存储单元组成的存储整体。每个存储单元的唯一存储器是由若干存储单元组成的存储整体。每个存储单元的唯一地址编号称为物理地址（地址编号称为物理地址（Physical Address）。）。8086CPU 共有共有 20 根地根地址线，可直接寻址址线，可直接寻址 220=1MB 内存空间，地址范围是内存空间，地址范围是 00000H0FFFFFH。8086/8088 存储器相邻字节地址单元数据构成一个字数据，用低存储器相邻字节地址单元数据构成一个字数据，用低地址值的字节单元地址作地址值的字节单元地址作 为该字单元地址，一个字数据的高为该字单元地址，一个字数据的高/低低 8 位位存储在高存储在高/低地址字节单元中。低地址字节单元中。1MB 存储空间划分成若干段，每个段限长存储空间划分成若干段，每个段限长 64KB，都是可独立寻，都是可独立寻址逻辑单元。每个段在物址逻辑单元。每个段在物 理存储器中的段基址是理存储器中的段基址是 16 的整数倍。各个的整数倍。各个逻辑段在物理存储器中可以是邻接、间隔、部分重叠逻辑段在物理存储器中可以是邻接、间隔、部分重叠 和完全重叠的。和完全重叠的。一个物理存储单元可映像到一个或多个逻辑段。一个物理存储单元可映像到一个或多个逻辑段。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构2逻辑地址与物理地址逻辑地址与物理地址 8086/8088 系列微机的存储单元都有物理地址和逻辑地址系列微机的存储单元都有物理地址和逻辑地址（Logical Address）两个地址。）两个地址。CPU 与存储器之间的数据交换使用与存储器之间的数据交换使用物理地址，程序设计使用逻辑地址，不直接使用物理地物理地址，程序设计使用逻辑地址，不直接使用物理地 址，这有利于址，这有利于存储器的动态管理。一个逻辑地址由段基址和偏移量（存储器的动态管理。一个逻辑地址由段基址和偏移量（OFFSET）两）两部分组成，部分组成，偏移量表示某存储单元与它所在段的段基址之间的字节距偏移量表示某存储单元与它所在段的段基址之间的字节距离，通常将根据寻址方式计算出的偏移量称为有效地址离，通常将根据寻址方式计算出的偏移量称为有效地址 EA（Effective Address）。）。CPU 访问存储器时，访问存储器时，BIU 把逻辑地址转换成物理地址。转换方把逻辑地址转换成物理地址。转换方法为：法为：将逻辑地址中的段基址左移位，形成将逻辑地址中的段基址左移位，形成 20 位的段首址；位的段首址；加加 16 位的偏移量，产生位的偏移量，产生 20 位的物理地址。位的物理地址。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构3堆栈设置与操作堆栈设置与操作 堆栈（堆栈（Stack）主要用于暂存数据和保护现场数据，应用于过程）主要用于暂存数据和保护现场数据，应用于过程调用或中断处理时的断点信调用或中断处理时的断点信 息暂存。堆栈是由特定存储单元构成的一息暂存。堆栈是由特定存储单元构成的一个存储区，堆栈数据操作遵循先进后出（个存储区，堆栈数据操作遵循先进后出（FILOFirst In Last Out）原则。堆栈的基本结构见）原则。堆栈的基本结构见图图 2-4。（1）堆栈设置）堆栈设置 采用软件方法设置堆栈。用软件在存储器中划出一块特定存储区采用软件方法设置堆栈。用软件在存储器中划出一块特定存储区域作为堆栈区。堆栈区的一端固定，另一端浮动，固定端叫栈底域作为堆栈区。堆栈区的一端固定，另一端浮动，固定端叫栈底（Bottom），占用低地址，浮动端叫栈顶（），占用低地址，浮动端叫栈顶（Top），占用高地址；数），占用高地址；数据存取在栈顶进行，堆栈指针据存取在栈顶进行，堆栈指针 SP 指示现行堆栈栈顶数据位置，堆栈指示现行堆栈栈顶数据位置，堆栈结构见结构见图图 2-4。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构 8086CPU 寻址的堆栈是由堆栈段寄存器指定的一段存储区。通常，寻址的堆栈是由堆栈段寄存器指定的一段存储区。通常，堆栈段中所包含的存储堆栈段中所包含的存储 单元字节数就是堆栈深度（即堆栈长度）。栈单元字节数就是堆栈深度（即堆栈长度）。栈底是堆栈段最大单元地址，栈顶由堆栈指针底是堆栈段最大单元地址，栈顶由堆栈指针 SP 指向，指向，SP 值是段基址值是段基址与栈顶之间的偏移量，与栈顶之间的偏移量，SP 的初始化值是堆栈的深度。的初始化值是堆栈的深度。8086CPU 寻址的堆栈最大寻址的堆栈最大 64KB，如用户程序要扩大堆栈区域或，如用户程序要扩大堆栈区域或更换堆栈区（已设置几个更换堆栈区（已设置几个 堆栈段），可用重新设置堆栈段寄存器堆栈段），可用重新设置堆栈段寄存器 SS 的办法来实现。在用户程序中每次更换堆栈段寄存的办法来实现。在用户程序中每次更换堆栈段寄存 器时，必须给器时，必须给 SP 赋新值。赋新值。8086/8088 的堆栈操作对象是字数据。的堆栈操作对象是字数据。上一页返回下一页2.1 8086 CPU内部结构内部结构（2）堆栈操作）堆栈操作 堆栈的基本操作有设置堆栈、进栈和出栈三种操作。堆栈的基本操作有设置堆栈、进栈和出栈三种操作。堆栈的设置主要是对堆栈段寄存器堆栈的设置主要是对堆栈段寄存器SS和堆栈指针和堆栈指针SP的赋值。进栈的赋值。进栈就是把字数据压入堆栈。就是把字数据压入堆栈。出栈是从堆栈顶部弹出一个字数据送回寄存器或字存储单元中。出栈是从堆栈顶部弹出一个字数据送回寄存器或字存储单元中。上一页返回2.2 8086CPU 的引脚功能的引脚功能2.2.18086/8088 的引脚信号和功能的引脚信号和功能 8086 和和 8088 的引脚信号图如的引脚信号图如图图 2-5 所示。所示。8086/8088 各引脚信各引脚信号的功能如下：号的功能如下：AD15AD0（Address Data Bus）地址）地址/数据复用引脚数据复用引脚 在在 80