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1、内存操作,读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容 不改变 写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的 内容被覆盖,第2章 微型计算机概述,主要内容,计算机概论 微型计算机的基本结构 8086微处理器 存储器的结构,计算机中常用术语,bit位即一个二进制位 1Kb=1024bit=210bit 1Mb=10241024bit=220bit 1Gb=230bit=1024Mb 1Tb=240bit=1024Gb Byte字节，一个字节由8位二进制数组成 1 Byte=8bit，1KB=1024 Byte,2.1.2 计算机的工作原理 P2,将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放
2、入存储器保存 指令按其在存储器中存放的顺序执行 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行 以运算器为核心，所有的执行都经过运算器,冯 诺依曼机的特点：,2.2.1 微型计算机系统概述 P5,微型计算机系统,算术逻辑部件,累加器、寄存器,控制部件,内部总线,存储器(ROM.RAM),输入输出接口,系统总线,微处理器,微型计算机,外部设备,系统软件,应用软件,2.2 微型计算机,微型计算机系统组成,硬件系统,软件系统,微型计算机系统,系统软件 应用软件,外部设备,微型计算机 （主机）,微处理器（CPU） 存储器 输入/输出接口 系统总线,明确3个概念的区别,微处理器（Microprocess
3、or） 微型计算机中的核心芯片 微型计算机（Microcomputer） 通常属于微型计算机系统的硬件系统，又称为“微机”、“微型机” 微型计算机系统（Microcomputer system） 指由硬件系统和软件系统共同组成的完整的计算机系统,存储器（Memory）,存储器又叫内存或主存，是微型计算机的存储和记忆部件，用于存放数据和当前执行的程序。,有关内存储器的几个概念：,内存单元的地址和内容 内存容量 内存操作 内存分类,内存单元的地址和内容,每个单元都对应一个地址，以实现对单元内容的寻址。,10110110,38F04H,内存地址,单元内容,注意观察：地址线根数、单元地址、存储单元、位
4、,存储器由寄存器组成, 可以看作是一个寄存器堆, 每个存储单元实际上相当于一个缓冲寄存器。,微处理器的组成和功能,微处理器(Microprocessor)微型计算机的运算及控制部件，也称为中央处理单元（CPU） 组成由算术逻辑单元（ALU） 、寄存器组R、 控制部件CU和内部总线组成。 功能保存少量的数据、计算功能、控制功能、 编程功能,内存分类,内存按工作方式可分为: 随机存取存储器（RAM）可读可写 只读存储器（ROM）可读不可写,输入/输出接口,接口是CPU与外部设备间的桥梁,CPU,I/O接口,外设,(1)数据缓冲寄存(2)信号电平或信号类型的转换(3)实现CPU与外设间的运行匹配,接
5、口的功能,思考,数据总线：用来传输数据，数据总线是双向的。,数据总线上传送的一定是数据吗？,答：在微型机中，数据的含义也是广义的。 数据总线上传送的不一定是真正的数据， 还有可能是指令代码、状态量或控制量。,数 据 总 线,2.2.2 微型计算机的结构,微型计算机的结构采用的是总线结构。 总线是传输信号的一组导线，作为微机各部件之间信息传输的公共通道。,微型计算机总线结构,数据总线 DB 双向 地址总线 AB 单向 控制总线 CB 双向,内存容量,存储单元一般以字节为单位 内存容量指内存所能存放信息的最大字节数（即最大存储单元个数） 存储单元个数与地址线根数有关,地址总线： 专门用来传送地址信
6、息，地址总线是单向的,地 址 总 线,（一）计算机CPU动作的基本步骤 在时钟信号协调下，产生一系列控制信号，控制CPU 各部分。基本步骤如下： 从内存取指令，同时IP修正； 识别，分析操作码； 如果需要，从M中取数； 执行； 如果需要，向M送结果； 每一条指令执行时重复执行15。,BIU与EU的动作管理,控制总线:用来传输控制信号。 包括: CPU送往存储器和I/O接口的控制信号，如读信号、写信号。 存储器和I/0接口送到CPU的信号，如时钟信号、中断请求信号、准备就绪信号。,控 制 总 线,一.总线接口部件 二.执行部件 三.总线接口和执行部件的动作管理,2.3 8086微处理器,8086
7、CPU编程结构图,执行部件(EU)和总线接口部件(BIU),BIU负责CPU与存储器、I/O端口之间的数据传送，包括取指令、存储器数据读写、I/O端口数据读写。 取指令BIU负责从内存取出指令，送到指令队列中排队 存储器数据读操作、I/0端口数据读操作在执行指令时所需的操作数，由BIU负责从指定的内存单元或I/O端口中取出，传送给EU部分去执行 存储器数据写操作、I/O端口数据写操作BIU负责把EU的执行结果传送到指定的内存单元或I/0端口中 EU负责指令的执行,8086CPU分EU和BIU，每部分负责不同工作。条件允许时，可按特定规则有管理地并行工作： 取指由BIU完成，给出CS、IP，并修
8、正IP； 识别由EU完成; 取数由BIU完成，EU给出偏、段地址，BIU获物理地址，取数； 执行由EU完成; 送结果由BIU完成，EU给出段：偏,BIU求得物理地址，并送结果。 BIU与EU工作不冲突，可并行。,(二) 8086CPU的动作管理,BUS,传统CPU,8086 CPU,BIU,EU,(三)8086CPU与传统CPU的不同,串行,并行,指令指针IP（Instruction pointer),指令存于CS代码段 IP为下一条执行指令的第一个字节的段内偏移地址 CS:IP为下一条执行指令的逻辑地址 IP的默认段寄存器为CS,BIU中的寄存器,指令指针寄存器,16位代码段寄存器,16位数
9、据段寄存器,16位堆栈段寄存器,16位附加段寄存器,标志寄存器F,溢出标志,方向标志,中断标志,跟踪标志,符号标志,进位标志,奇偶标志,辅助进位标志,零标志,标志的分类,状态标志用来记录程序运行结果的状态信息。 OF SF ZF AF PF CF 控制标志可由程序根据需要用指令设置。 DF IF TF,溢出标志OF（Overflow Flag）,若有符号数的运算结果有溢出， 则OF1；否则 OF0,方向标志DF（Direction Flag）,用于串操作指令中，控制地址的变化方向： 设置DF0，存储器地址自动增加（默认方式） 设置DF1，存储器地址自动减少,CLD指令复位方向标志：DF0 ST
10、D指令置位方向标志：DF1,中断标志IF（Interrupt-enable Flag）,用于控制外部可屏蔽中断请求是否可以被CPU响应： 设置IF1，则允许中断 设置IF0，则禁止中断,CLI指令复位中断标志：IF0 STI指令置位中断标志：IF1,跟踪标志TF（Trap Flag）,用于控制CPU进入单步操作方式： 设置TF0，CPU正常工作； 设置TF1，CPU单步执行指令。,有符号数的最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负 符号标志与最高位相同 所以，符号标志可以表示运算结果是正还是负,运算结果最高位为1，则SF = 1；否则SF = 0,符号标志SF（Sign Flag）,EU中的
11、寄存器,通用寄存器,专用寄存器,BX 基数寄存器,CX 计数寄存器,DX 数据寄存器,基数指针,目的变址寄存器,源变址寄存器,标志寄存器,AX 累加器,堆栈指针,零标志ZF（Zero Flag）,若运算结果为0，则ZF = 1；否则ZF = 0,注意：ZF为1表示的结果是0,辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）,运算时，D3位向D4位（低半字节）有进位或借位时，AF = 1；否则AF = 0。,AF主要由CPU内部使用,用户一般不必关心,奇偶标志PF（Parity Flag）,当运算结果最低字节中“1”的个数为偶数时，PF = 1；否则PF = 0,PF只反映最低8位中
12、“1”的个数是 偶或奇，即使是进行16位字操作.,进位标志CF（Carry Flag）,当无符号数的运算结果的最高位有进位或借位(即溢出)时，CF = 1；否则CF = 0。,进位标志CF与溢出标志OF的区别,进位标志CF表示无符号数运算结果是否超出范围(即溢出)；若CF=1，运算结果仍然正确 溢出标志OF表示有符号数运算结果是否超出范围(即溢出)；若OF=1，运算结果不正确,8086CPU有20条地址线,存储器按字节编址 最大可寻址空间为220B1MB 物理地址范围从00000HFFFFFH,如何解决16位寄存器提供20位地址的问题呢？,办法：存储器分段,8086CPU将1MB空间分成许多逻
13、辑段(Segment) 每个存储单元地址都可用（段地址+偏移地址）来表示 段地址的低4位为0000B(8086规定：从0地址开始，每16字节为一小段，段地址必须从任一小段的首地址开始，即逻辑段从16字节的整数边界开始) 段地址的高16位(段基址)存在段寄存器(DS,CS,SS,ES)中 偏移地址存在16位寄存器中,每个段长64KB,2.4 存储器的结构,一 存储器的分段,二 存储器的地址,存储器的逻辑地址,存储器的物理地址,段长64KB,段长64KB,段长64KB,段长64KB,00000,10550,250A0,8FFB0,EFF00,FFFFF,代码段,数据段,附加段,堆栈段,1055,2
14、50A,8FFB,EFF0,CS,DS,ES,SS,存储器的物理地址和逻辑地址,每一个存储单元可以看成具有两种类型的地址：物理地址和逻辑地址 逻辑地址相对地址、两部分都是16位 物理地址绝对地址、20位,逻辑地址 = 段基址:偏移地址,物理地址 = 段基址 X 10H + 偏移地址,逻辑段在整个存储空间浮动，即段与段之间可以部分重叠、 连续排列或断续排列。 对于任何一个物理地址,可以被包含在多个相互重叠的逻辑段中，只要有段地址和段内偏移地址就可以访问到这个物理地址所对应的存储空间。,例题,一个物理地址可以有多个逻辑地址,逻辑地址1460:100、1380:F00 物理地址14700H 1470
15、0H,多字节数据存放方式,多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元： 存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址； 表达时，用低地址表示多字节数据占据的地址空间。,存储器采用“高高低低”的存储规则,例题,低地址,2号“字”单元的内容为： 0002H = 1256H 2号“双字”单元的内容为： 0002H = 67341256H,数据类型 字节：D7-D0 字： D15-D0 双字：D31-D0,在代码段，段地址为10550H 操作数物理地址为： 105510H+0204H = 10754H 在数据段，段地址为250A0H 操作数物理地址为： 250A10H+0204H = 252A4H 在附加
16、段，段地址为2EF00H 操作数物理地址为： 2EF010H+0204H = 2F104H 在堆栈段，段地址为8FF00H 操作数物理地址为： 8FF010H+0204H = 90104H,例:已知(CS)=1055H,(DS)=250AH,(ES)=2EF0H,(SS)=8FF0H 某操作数偏移地址=0204H。 计算各段的段地址、操作数在各段的物理地址。,1. 若某指令存放在代码段为CS=789AH，指令指针为 IP=2345H处，该指令存放单元的物理地址是 ( ) A. 0H B. 7ACE5H C. 2ACE5HD. 79BDFH 2. 8086系统中，若某存储器单元的物理地址2ABCDH，且该存储单元的偏移地址为0AADH，则该存储单元所在的段基址应为（ ） 3. 有一个字数据区，它的起始地址为70A0:DDF6H，问 这个数据区首、末字节单元的物理地址分别是 （ ）和（ ）,2A12H,B,习 题,7E7F6,7E
