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1、第二章第二章第二章第二章 80X86 80X86 80X86 80X86 80X86 80X86 80X86 80X86计算机组织结构计算机组织结构计算机组织结构计算机组织结构 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU
2、2.2 80X86 CPU 的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 内存组织结构内存组织结构内存组织结构内存组织结构 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 2.4 80X86 CPU 的工作模式的工作模式的工作模式的工作模式 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 存储器管理机制存储器管理机制存储器管理机制存储器管理机制 2.1 80X86 2.1 80X8
3、6 2.1 80X86 2.1 80X86 计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构 2.1.12.1.12.1.12.1.1中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器 2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 总线结构总线结构总线结构总线结构 2.1.32.1.32.1.32.1.3存储器存储器存储器存储器 2.1.4 2.1.4 2.1.4 2.1.4 外部设备外部设备外部设备外部设备 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 2.1 80X86 计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构 微型计算机硬件系统结构主要是由三
4、部分组成，微型计算机硬件系统结构主要是由三部分组成， 它们是：中央处理器它们是：中央处理器 CPU(Central Processing CPU(Central Processing Unit)Unit)、存储器、存储器(Memory)(Memory)、输入输出、输入输出(Input(Input Output)Output)设备，如图设备，如图2-12-1所示。所示。 图 2-1 计算机的基本结构 2.1.12.1.12.1.12.1.1中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器 中 央 处 理 器 又 称 为 微 处 理 器中 央 处 理 器 又 称 为 微 处 理 器 (Microproce
5、ssor)(Microprocessor)，内部包括运算器、控，内部包括运算器、控 制器和寄存器三部分组成。制器和寄存器三部分组成。 运算器也称为算术逻辑部件，是用来执行运算器也称为算术逻辑部件，是用来执行 指令所要求的算术运算、逻辑运算和数据指令所要求的算术运算、逻辑运算和数据 传送等操作。传送等操作。 控制器是控制执行步骤；从内存中取出指控制器是控制执行步骤；从内存中取出指 令，分析指令的操作码令，分析指令的操作码, , 完成操作数的存完成操作数的存 取，发出相应的控制命令等。取，发出相应的控制命令等。 2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 总线结构总线结构总线结构总线结构 总线
6、负责传送地址、数据和控制信息，总线负责传送地址、数据和控制信息， 因此包括：因此包括： 数据总线数据总线DBDB（Data BusData Bus） 地址总线地址总线ABAB（Address BusAddress Bus） 控制总线控制总线CBCB（Control BusControl Bus） 三总线的主要任务是负责三总线的主要任务是负责CPUCPU与内存、外存、与内存、外存、 外部设备交换信息。外部设备交换信息。 1.1.1.1. 数据总线数据总线数据总线数据总线DBDBDBDB 数据总线是用来传送数据的。数据总线是用来传送数据的。CPUCPU与内存、与内存、I/OI/O设备之设备之 间通
7、过数据总线传送数据，间通过数据总线传送数据，80 x8680 x86系列的数据总线有系列的数据总线有8 8位、位、 1616位、位、3232位和位和6464位。位。 2.2.2.2.地址总线地址总线地址总线地址总线ABABABAB 地址总线是用来传送地址的。地址总线是用来传送地址的。 内存中的每个字节都内存中的每个字节都 对应着一个唯一的地址。地址总线的位数与寻址空间有着对应着一个唯一的地址。地址总线的位数与寻址空间有着 直接的关系。例如：直接的关系。例如：8086/80888086/8088地址总线地址总线2020根，则可访问的根，则可访问的 地址为：地址为： 2 220 20 =1 =1，
8、048048，576 = 1M576 = 1M 则则8086/80888086/8088最大可用的存储空间为最大可用的存储空间为1M1M字节。字节。 3.3.3.3.控制总线控制总线控制总线控制总线CB CB CB CB 控制总线是传送控制信息的。控制总线是传送控制信息的。 2.1.32.1.32.1.32.1.3 存储器存储器存储器存储器 存储器存储器是计算机的记忆部件是计算机的记忆部件, ,包括内存包括内存( (主存主存) )和外部存储器和外部存储器 ( (辅助辅助存储器存储器),), 存储器中存放的是指令和数据。存储器由存储器中存放的是指令和数据。存储器由 若干存储单元构成若干存储单元构
9、成, ,存储单元的最小单位是字节。将所有的存储单元的最小单位是字节。将所有的 存储单元按顺序编号，即每一个字节有一个唯一的编号，存储单元按顺序编号，即每一个字节有一个唯一的编号， 这些编号称为存储单元的地址这些编号称为存储单元的地址( (也称为物理地址也称为物理地址) )。 IBM PCIBM PC机及其兼容机的存储器系统结构基本是相同的，存机及其兼容机的存储器系统结构基本是相同的，存 储器系统主要分为储器系统主要分为3 3个主要部分：个主要部分： 程序暂驻区程序暂驻区(TPA)(TPA) 系统内存区系统内存区 扩展存储区扩展存储区(XMS) (XMS) 2.1.4 2.1.4 2.1.4 2
10、.1.4 外部设备外部设备外部设备外部设备 在微机系统中最常用的外部设备有：在微机系统中最常用的外部设备有： 键盘键盘 显示器显示器 打印机打印机 外部存储器等外部存储器等 CPUCPU与外部设备交换信息是通过与外部设备交换信息是通过I/OI/O接口电路接口电路 来完成的。来完成的。 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器 2.2.1.2.2.1.通用寄存器通用寄存器 2.2.2 2.2.2 控制寄存器控制寄存器 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86
11、CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 2.2 80X86 CPU 的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器 寄存器分为寄存器分为3 3 3 3类：类： 通用寄存器通用寄存器 、 控制寄存器、段寄存器。控制寄存器、段寄存器。 图 2-3 80X86寄存器组 2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.通用寄存器通用寄存器通用寄存器通用寄存器 80 x86CPU80 x86CPU的通用寄存器包括：的通用寄存器包括：4 4个个3232位数据寄存位数据寄存 器，器，2 2个个3
12、232位指针寄存器，位指针寄存器，2 2个个3232位变址寄存器。位变址寄存器。 8 8个个8 8位通用寄存器：位通用寄存器： AL AL、AHAH、BLBL、BHBH、CLCL、 CHCH、DLDL、DHDH。 8 8个个1616位通用寄存器：位通用寄存器：AXAX、BXBX、CXCX、DXDX、SISI、 DIDI、BPBP、SPSP。 8 8个个3232位通用寄存器：位通用寄存器：EAXEAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX、 ESIESI、EDIEDI、EBPEBP、ESPESP。 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 数据寄存器数据寄存器数据寄存器数据寄存器 （A
13、XAXAXAXAXAXAXAX、BXBXBXBXBXBXBXBX、CXCXCXCXCXCXCXCX、DXDXDXDXDXDXDXDX） 4 4个个1616位数据寄存器位数据寄存器AXAX、BXBX、CXCX、DXDX， 8 8位寄存器位寄存器AHAH、ALAL、BHBH、BLBL、CHCH、CLCL、DHDH、DLDL。 4 4个个3232位通用寄存器：用于位通用寄存器：用于8038680386以上的机型：以上的机型：EAXEAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX。 每个寄存器为每个寄存器为3232位位 可分为可分为1 1个个1616位、位、2 2个个8 8位寄存器使用。如位寄存器使用
14、。如EAXEAX为为3232位寄存器，也可将位寄存器，也可将 EAXEAX分为分为AXAX（1616位寄存器）或位寄存器）或AHAH（8 8位寄存器）或位寄存器）或ALAL（8 8位寄存器）。位寄存器）。 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 指针寄存器（指针寄存器（指针寄存器（指针寄存器（SPSPSPSPSPSPSPSP、ESPESPESPESPESPESPESPESP，BPBPBPBPBPBPBPBP、EBPEBPEBPEBPEBPEBPEBPEBP、IPIPIPIP、EIPEIPEIPEIP） SP SP、ESPESP: :堆栈指针寄存器，存放当前堆栈段栈顶的偏移地址，堆栈指针
15、寄存器，存放当前堆栈段栈顶的偏移地址，ESES与与 SSSS堆栈寄存器配合存取堆栈中的数据。在实模式方式堆栈寄存器配合存取堆栈中的数据。在实模式方式( (SP)SP)，保护模式，保护模式 ( (ESP)ESP)。 BP BP、EBPEBP为基址指针寄存器，在间接寻址时，用来存放基地址，是相对为基址指针寄存器，在间接寻址时，用来存放基地址，是相对 于堆栈段的基地址。于堆栈段的基地址。 IP IP、EIPEIP为指令指针寄存器，是存放当前正在执行的指令的下一条指令为指令指针寄存器，是存放当前正在执行的指令的下一条指令 的偏移地址，该寄存器所指的地址为代码段的偏移地址。的偏移地址，该寄存器所指的地址为代码段的偏移地址。 3. 3. 3. 3. 变址寄存器变址寄存器变址寄存器变址寄存器 SI SI、ESIESI为源变址寄存器，为源变址寄存器，间接寻址时，在指令中用于地址寄存器和变间接寻址时，在指令中用于地址寄存器和变 址寄存器，在串操作时用于源串的地址。址寄存器，在串操作时用于源串的地址。 DI EDI DI EDI为目的变址寄存器，为目的变址寄存器，间接寻址时，在指令中用于地址寄存器和变间接寻址时
