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1、微机原理及应用微机原理及应用The Principle & Application of Microcomputer教材及参考书教材及参考书教材教材李继灿主编，新编李继灿主编，新编16/32位微型计算机原理及应位微型计算机原理及应用用(第第3版版)，清华大学出版社，清华大学出版社，2004参考书参考书周明德编著，微型计算机系统原理及应用周明德编著，微型计算机系统原理及应用(第第4版版)，清华大学出版社，清华大学出版社，2002年年戴明萼编著，微型计算机技术及应用戴明萼编著，微型计算机技术及应用(第第3版版)，清华大学出版社，清华大学出版社，2003年。年。课程安排课程安排共共*学分，学分，40
2、学时学时上课时间：周二、周四晚上课时间：周二、周四晚上课地点：上课地点：4202章节目录章节目录第一章第一章微机系统导论微机系统导论第二章第二章微机运算基础微机运算基础第三章第三章8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统第四章第四章8086/8088汇编语言程序设计汇编语言程序设计第一章第一章微机系统导论微机系统导论1.1微机系统组成微机系统组成1.2微机硬件系统结构微机硬件系统结构1.3微处理器组成微处理器组成1.4存储器概述存储器概述1.5微机工作过程微机工作过程1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标n主要内容主要内容第一章第一章微机系统导论微机系统导论l理解微机硬、
3、软件系统的功能及其相互之间理解微机硬、软件系统的功能及其相互之间的关系的关系l理解微机硬件系统各组成部分功能与作用，理解微机硬件系统各组成部分功能与作用，掌握各种信息的不同流向掌握各种信息的不同流向l理解理解CPU对存储器的读对存储器的读/写操作及其区别写操作及其区别l着重理解和熟练掌握程序执行的过程着重理解和熟练掌握程序执行的过程l着重掌握微处理器的几个基本指标着重掌握微处理器的几个基本指标n学习要求学习要求前言前言世界上第一台数字电子计算机世界上第一台数字电子计算机1946年在美国宾夕法尼亚大学莫尔年在美国宾夕法尼亚大学莫尔电机学院诞生，取名为电机学院诞生，取名为ENIAC(Electro
4、nicNumericalIntegratorandCalculator).n第一台计算机第一台计算机该计算机共用该计算机共用18000多个电子管、多个电子管、6000余个开关、余个开关、7000个电阻、个电阻、10000个电容器和个电容器和50万条连线，重达万条连线，重达30吨，占地吨，占地170平方米，耗平方米，耗电电140千瓦，运算速度千瓦，运算速度5000次加法次加法/秒。秒。尽管该计算机有诸多不足，如存储器容量小，体积大、耗电多、尽管该计算机有诸多不足，如存储器容量小，体积大、耗电多、可靠性差、使用不便等，但当时人们对它的速度还是相当满意，可靠性差、使用不便等，但当时人们对它的速度还是
5、相当满意，它的诞生它的诞生宣布了电子计算机时代的到来。宣布了电子计算机时代的到来。前言前言n第一台计算机第一台计算机前言前言第一代电子计算机第一代电子计算机特点使用特点使用电子管电子管，20世纪世纪40年代末和年代末和50年代初年代初获得重大发展；获得重大发展；n计算机发展经历计算机发展经历4代代第二代电子计算机第二代电子计算机于于20世纪世纪50年代中期问世，年代中期问世，晶体管晶体管代替电子代替电子管，并增加了浮点运算；管，并增加了浮点运算；1964年年4月月IBM360系统问世，成为使用系统问世，成为使用集成电路集成电路的的第三代电子计第三代电子计算机算机的著名代表；的著名代表；70年以
6、后，出现使用年以后，出现使用超大规模集成电路超大规模集成电路的的第四代电子计算机第四代电子计算机，目前使用的计算机都属于第四代计算机；目前使用的计算机都属于第四代计算机；前言前言80年代开始研制年代开始研制第五代计算机第五代计算机，目标是打破以往计算机固有的体，目标是打破以往计算机固有的体系结构，使计算机具有像人一样的思维、推理和判断能力，向智系结构，使计算机具有像人一样的思维、推理和判断能力，向智能化发展，称为能化发展，称为“智能计算机智能计算机”。n计算机发展经历计算机发展经历4代（续）代（续）目前科学家们正在使计算机朝着目前科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能巨型化、微型
7、化、网络化、智能化和多功能化化和多功能化的方向发展。的方向发展。巨型机巨型机的研制、开发和利用，代表着一个国家的经济实力和科学的研制、开发和利用，代表着一个国家的经济实力和科学水平；水平；微型机微型机的研制、开发和利用，标志着一个国家科学普及的程度。的研制、开发和利用，标志着一个国家科学普及的程度。前言前言第第1代微处理器：代微处理器：1972年研制的年研制的8位微处理器位微处理器Intel8008，主要采，主要采用工艺简单、速度较低的用工艺简单、速度较低的P沟道沟道MOS电路；电路；n微处理器发展经历微处理器发展经历6代代第第2代微处理器：代微处理器：1973年研制的，主要采用速度较快的年研
8、制的，主要采用速度较快的N沟道沟道MOS技术的技术的8位微处理器。代表产品有位微处理器。代表产品有Intel的的Intel8085、Motorola的的M6800、Zilog的的Z80等；等；第第3代微处理器：代微处理器：1978年研制的，主要采用年研制的，主要采用H-MOS新工艺的新工艺的16位位微处理器。其典型产品是微处理器。其典型产品是Intel的的Intel8086；前言前言第第4代微处理器：代微处理器：1985年起采用超大规模集成电路的年起采用超大规模集成电路的32位微处理位微处理器、典型产品有器、典型产品有Intel的的Intel80386、Zilog的的Z8000、惠普公式、惠普
9、公式的的HP-32等；等；n微处理器发展经历微处理器发展经历6代代第第5代微处理器：代微处理器：1993年年Intel公司推出第五代公司推出第五代32位微处理器芯片位微处理器芯片Pentium,外部数据总线为外部数据总线为64位，工作频率为位，工作频率为66-200MHZ；第第6代微处理器：代微处理器：1998年年Intel公司推出公司推出PentiumII、Celeron，后，后来又推出来又推出PentiumIII.第六代都是更先进的第六代都是更先进的32位高档微处理器，工位高档微处理器，工作频率为作频率为300-860MHZ，主要用于高档微机或服务器。，主要用于高档微机或服务器。1.1微机
10、系统组成微机系统组成1.1.1基本定义基本定义1大、中、小型大、中、小型中央处理器中央处理器（CPU-CentralProcessingUnit）。）。微处理器微处理器（MPU-MicroprocessorUnit）微处理器（微处理器（uP,MP-microprocessor）：）：由一片或几片大规模集由一片或几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，也称为成电路组成的，具有运算器和控制器功能的中央处理器，也称为微处理机。微处理机。因特尔高性能家用台式机微处理器因特尔高性能家用台式机微处理器1.1微机系统组成微机系统组成1.1.1基本定义基本定义2微型计算机微型计算机(mi
11、crocomputer):简称简称uC或或MC，以微处理器为，以微处理器为核心，配上存储器、输入输出核心，配上存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的接口电路及系统总线所组成的计算机，又称为主机或微电脑。计算机，又称为主机或微电脑。把微处理器、存储器、输入输出把微处理器、存储器、输入输出接口电路组装在接口电路组装在一块一块或或多块多块电路电路板上或集成在单片板上或集成在单片芯片芯片上，分别上，分别称为称为单板机、多板机或单片微型单板机、多板机或单片微型计算机。计算机。1.1微机系统组成微机系统组成1.1.1基本定义基本定义3微型计算机系统（微型计算机系统（microcomputersyste
12、m）：）：简称简称uCS或或MCS，指以，指以微型计算机微型计算机为中心，配上相应的外为中心，配上相应的外围设备、电源和辅助电路（通称围设备、电源和辅助电路（通称硬件硬件），以及指挥微），以及指挥微型计算机工作的系统型计算机工作的系统软件软件所构成的系统。所构成的系统。uCS、uC、uP相互关系相互关系1.1微机系统组成微机系统组成n微机微机硬件硬件系统组成系统组成微处理器：微处理器：微机的计算、控制中心，用来实现算术、逻辑运算以微机的计算、控制中心，用来实现算术、逻辑运算以及其他操作，并对全机进行控制。及其他操作，并对全机进行控制。存储器（主存或内存）：存储器（主存或内存）：用来存储可以供微
13、处理器直接运行的程用来存储可以供微处理器直接运行的程序或处理的数据。序或处理的数据。输入输入/输出输出(I/O)：接口芯片是微处理器与外部输入接口芯片是微处理器与外部输入/输出设备之间输出设备之间的接口。的接口。1.1微机系统组成微机系统组成n微机微机硬件硬件系统组成系统组成原料原料物资分配部门物资分配部门生产线生产线生产出成品生产出成品仓库仓库到市场上销售到市场上销售程序指令程序指令控制单元控制单元逻辑运算单元逻辑运算单元处理后的数据处理后的数据存储单元存储单元交由应用程序使用交由应用程序使用1.1微机系统组成微机系统组成n微机微机硬件硬件系统组成系统组成目前，最流行的实际微机硬件系统组成：
14、目前，最流行的实际微机硬件系统组成：主机板：主机板：包括包括CPU、CPI外围芯片组、主存储器外围芯片组、主存储器RAM、BIOS芯片与总线插槽；芯片与总线插槽；外设接口卡：外设接口卡：如显卡、声卡、网卡；如显卡、声卡、网卡；外部设备：外部设备：如硬盘、光驱、显示器、打印机、键盘、调制如硬盘、光驱、显示器、打印机、键盘、调制解调器与鼠标；解调器与鼠标；电源电源等部件。等部件。1.1微机系统组成微机系统组成n软件软件的分级结构的分级结构计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。系统软件：系统软件：是指不需要用户干预的能生成、准备和执行其他是指不需
15、要用户干预的能生成、准备和执行其他程序所需的一组程序。程序所需的一组程序。用户软件：用户软件：是各用户为解题或实现检测与实时控制等不同任是各用户为解题或实现检测与实时控制等不同任务所编制的应用程序，它也称为应用软件。务所编制的应用程序，它也称为应用软件。1.1微机系统组成微机系统组成n软件软件的分级结构的分级结构操作系统操作系统是一套复杂的系统程序。用于提供人机接口和管理、是一套复杂的系统程序。用于提供人机接口和管理、调度计算机的所有硬件与软件资源。调度计算机的所有硬件与软件资源。它所包含的系统程序的具体分类尚不完全统一。其中，最为它所包含的系统程序的具体分类尚不完全统一。其中，最为重要的重要
16、的核心部分是常驻监控程序。核心部分是常驻监控程序。计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内存中，它通过接计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内存中，它通过接受用户命令，并启用操作系统执行相应的操作。受用户命令，并启用操作系统执行相应的操作。1.1微机系统组成微机系统组成n软件软件的分级结构的分级结构操作系统包括操作系统包括I/O驱动程序和文件管理程序。驱动程序和文件管理程序。I/O驱动程序：驱动程序：用于执行用于执行I/O操作；操作；文件管理程序：文件管理程序：用于管理存放在外存（或海量存储器）中的用于管理存放在外存（或海量存储器）中的大量数据集合。大量数据集合。当用户程序或其他系统程序需要使用
17、当用户程序或其他系统程序需要使用I/O设备时，通常并不设备时，通常并不是该程序执行操作，而是由操作系统利用是该程序执行操作，而是由操作系统利用I/O驱动程序来执驱动程序来执行任务。行任务。文件管理程序与文件管理程序与I/O驱动程序配合使用驱动程序配合使用，用于文件，用于文件的存取、复制和其他处理。的存取、复制和其他处理。此外，系统软件还可以包括各种高级语言翻译程序、汇编程此外，系统软件还可以包括各种高级语言翻译程序、汇编程序、文本编辑程序以及辅助编写其他程序的程序。序、文本编辑程序以及辅助编写其他程序的程序。1.1微机系统组成微机系统组成应当指出：应当指出：硬件系统和软件系统是相辅相成的，共同
18、构成微硬件系统和软件系统是相辅相成的，共同构成微型计算机系统，缺一不可。型计算机系统，缺一不可。现代的计算机硬件系统和软件系统之间的分界线并不明显，现代的计算机硬件系统和软件系统之间的分界线并不明显，总的趋势是两者统一融合，在发展上相互促进。总的趋势是两者统一融合，在发展上相互促进。人是通过软件系统与硬件打交道，通常，由人使用程序设计人是通过软件系统与硬件打交道，通常，由人使用程序设计语言编制应用程序，在系统软件的干预下使用硬件系统。语言编制应用程序，在系统软件的干预下使用硬件系统。1.2微机硬件系统结构微机硬件系统结构硬件系统结构：硬件系统结构：按总体布局的设计要求将各部件构成某个系统按总体
19、布局的设计要求将各部件构成某个系统的连接方式。的连接方式。用用总总线将各个部件连接起来，面向系统的总线结构。线将各个部件连接起来，面向系统的总线结构。n典型的微机典型的微机硬件硬件系统结构系统结构1.2微机硬件系统组成微机硬件系统组成系统总线：系统总线：用来传递信息的公共导线，可以是带状的扁平电用来传递信息的公共导线，可以是带状的扁平电缆线，也可是印刷电路板上的一层极薄的金属连线。缆线，也可是印刷电路板上的一层极薄的金属连线。所有信息都是通过总线在所有信息都是通过总线在CPU、M、I/O中间传送。中间传送。根据传送信息的内容与作用，总线分为根据传送信息的内容与作用，总线分为3类：类：数据总线（
20、数据总线（DataBus,DB）地址总线（地址总线（AddressBus,AB）控制总线（控制总线（ControlBus,CB）总线结构：总线结构：系统中各部件均挂在总线上，可使微机系统的结系统中各部件均挂在总线上，可使微机系统的结构比较简单，易于维护，并有更大的灵活性和更好的可扩展构比较简单，易于维护，并有更大的灵活性和更好的可扩展性。性。1.2微机硬件系统组成微机硬件系统组成根据总线结构组织方式不同，分为：根据总线结构组织方式不同，分为：单总线、双总线、双重总线。单总线、双总线、双重总线。u单总线结构：单总线结构：M和和I/O使用同一组信息通道，采取分时操作。使用同一组信息通道，采取分时操
21、作。结构简单，成本低。中低档微机采用此结构。结构简单，成本低。中低档微机采用此结构。n微机微机总线总线结构结构1.2微机硬件系统组成微机硬件系统组成u双总线结构：双总线结构：M和和I/O各有一组连通各有一组连通CPU的总线，可同时操的总线，可同时操作。拓宽了总线宽度，提高了传输效率。高档微机采用此作。拓宽了总线宽度，提高了传输效率。高档微机采用此结构。结构。CPU负担加重，可采用专门处理芯片（智能负担加重，可采用专门处理芯片（智能I/O接口）接口）减轻负担。减轻负担。n微机微机总线总线结构结构1.2微机硬件系统组成微机硬件系统组成u双重总线结构：具有双重总线结构：具有局部局部总线与总线与全局全
22、局总线，并行操作。总线，并行操作。提高了数据处理和传输效率，高档微机和工作站采用此结构。提高了数据处理和传输效率，高档微机和工作站采用此结构。n微机微机总线总线结构结构1.3微处理器组成微处理器组成由运算器、控制器、内部寄存器阵列三部分组成。由运算器、控制器、内部寄存器阵列三部分组成。n微处理器结构微处理器结构1.3微处理器组成微处理器组成又称为算术逻辑单元（又称为算术逻辑单元（ArithmeticandLogicUnit,ALU）用来进行用来进行算术或逻辑运算算术或逻辑运算，以及，以及位移循环位移循环等操作。等操作。参加运算的两个操作数：参加运算的两个操作数：一个来自累加器（一个来自累加器（
23、Accumulator）另一个来自内部数据总线：数据寄存器另一个来自内部数据总线：数据寄存器DR（DataRegister）寄存器阵列寄存器阵列RA运算结果送回至累加器运算结果送回至累加器A暂存。暂存。1.3.1运算器运算器1.3微处理器组成微处理器组成1.3.2控制器控制器1.指令寄存器（指令寄存器（InstructionRegister,IR）存放从存储器取出的存放从存储器取出的将要执行的指令将要执行的指令（操作码）。（操作码）。2.指令译码器（指令译码器（InstructionDecoder,ID）对指令寄存器对指令寄存器IR中的指令译码，确定该指令中的指令译码，确定该指令执行什么操作。
24、执行什么操作。3.可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（ProgrammableLogicArray,PLA）也称为定时与控制电路，产生取指令和执行指令所需的各种也称为定时与控制电路，产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。微操作控制信号。1.3微处理器组成微处理器组成由运算器、控制器、内部寄存器阵列三部分组成。由运算器、控制器、内部寄存器阵列三部分组成。n微处理器结构微处理器结构1.3微处理器组成微处理器组成1.3.3内部寄存器内部寄存器包括若干个包括若干个功能不同功能不同的寄存器或寄存器组。的寄存器或寄存器组。1.累加器累加器A（Accumulator）算术逻辑运算时，运算前：保存一个操作
25、数算术逻辑运算时，运算前：保存一个操作数运算后：保存结果运算后：保存结果2.数据寄存器数据寄存器DR（DataRegister）暂存数据或指令：暂存数据或指令：从从M读出时，读出时，若读出的是若读出的是指令：指令：经经DR暂存的指令，经内存暂存的指令，经内存DB送到送到IR，若读出的是若读出的是数据：数据：经内部经内部DB，送到相关寄存器或运算器。，送到相关寄存器或运算器。u计算机可以从时间和空间上区分指令和数据指令是用来确定“做什么”和“怎么做”；数据是“做”的时候需要原始数据；在时间上：取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存中取出或往内存中写入的是数据；在空间上：在内存中取出指令送
26、控制器，而执行周期从内存取的数据送运算器，往内存写入的数据也是来自于运算器。1.3微处理器组成微处理器组成1.3微处理器组成微处理器组成1.3.3内部寄存器内部寄存器3.程序计数器程序计数器PC（ProgramCounter）存放正待取出的指令的地址。存放正待取出的指令的地址。根据根据PC中的指令地址，准备从中的指令地址，准备从M中取出将要执行的指令。中取出将要执行的指令。程序按顺序逐条执行，程序按顺序逐条执行，PC具有自动加具有自动加1的功能。的功能。4.标志寄存器标志寄存器F（FlagRegister）寄存执行指令时所产生的寄存执行指令时所产生的结果结果或状态的或状态的标志标志信号信号。，
27、。，标志位的具体设置与功能和微处理器型号有关。标志位的具体设置与功能和微处理器型号有关。根据检测有关的标志位是根据检测有关的标志位是0或或1，可按不同条件决定程序的，可按不同条件决定程序的流向。流向。1.3微处理器组成微处理器组成1.3.3内部寄存器内部寄存器5.地址寄存器地址寄存器AR（AddressRegister）存放正要取出的指令的地址或操作数的地址，存放正要取出的指令的地址或操作数的地址，根据此地址从根据此地址从M中取出指令。中取出指令。取指令时：取指令时：将将PC中存放的指令地址送至中存放的指令地址送至AR，根据此地址从，根据此地址从M中取出指令；中取出指令；取操作数时：取操作数时
28、：将操作数地址通过内部将操作数地址通过内部DB送到送到AR，再根据此，再根据此地址从地址从M中取出操作数；中取出操作数；向存储器存入数据时：向存储器存入数据时：首先将待写入数据的地址送到首先将待写入数据的地址送到AR，再根据此地址向再根据此地址向M写入数据。写入数据。6.寄存器阵列寄存器阵列RA（RegisterArray）若干若干通用通用寄存器和寄存器和专用专用寄存器。其设置和微处理器型号有关寄存器。其设置和微处理器型号有关1.4存储器概述存储器概述1.4.1基本概念基本概念存储器是微机的存储器是微机的存储和记忆部件存储和记忆部件，用来存放程序和数据（包括原始数用来存放程序和数据（包括原始数
29、据、中间结果和最终结果）。据、中间结果和最终结果）。在计算机内部，程序和数据都是在计算机内部，程序和数据都是用用0、1二进制代码的形式二进制代码的形式来表示来表示的。每一个的。每一个0或或1就叫做就叫做1位信息。位信息。1.4存储器概述存储器概述1.4.1基本概念基本概念字节（字节（byte）:8位位二进制代码为二进制代码为1个字节。个字节。字（字（word）：）：2个字节个字节组成组成1个字，表示个字，表示16位位数据。数据。字长：字长：计量处理二进制代码位长的单位，表示计算机数据总线计量处理二进制代码位长的单位，表示计算机数据总线上上1次能够处理的信息的位数。如：次能够处理的信息的位数。如
30、：8位机，位机，16位机，位机，32位机等位机等内存（主存）：内存（主存）：内存划分为很多个存储单元（称内存单元）。内存划分为很多个存储单元（称内存单元）。每个存储单元存放每个存储单元存放1个字节的二进制信息，表示数据或指令。个字节的二进制信息，表示数据或指令。存储容量：存储容量：存储单元的总数目，取决于存储单元的总数目，取决于地址线地址线的根数。的根数。地址：地址：赋予每个存储单元赋予每个存储单元1个编号，通常用个编号，通常用16进制数进制数表示。表示。1.4存储器概述存储器概述1.4.2存储器组成存储器组成假定存储器由假定存储器由256个单元组成，每个单元存储个单元组成，每个单元存储8位二
31、进制信息。位二进制信息。即即2568位的读位的读/写存储器。写存储器。1.4存储器概述存储器概述1.4.2存储器组成存储器组成控制电路：控制电路：控制存储器的读控制存储器的读/写操作过程。写操作过程。随机存取：随机存取：所有存储单元均可随机被访问，既可以读出也所有存储单元均可随机被访问，既可以读出也可以写入信息。可以写入信息。存储体：存储体：若有若有8根地址线，存储容量为根地址线，存储容量为个单元。个单元。地址编号地址编号00HFFH（0000000011111111）地址译码器：地址译码器：接受来自接受来自AB送来的地址码。送来的地址码。经译码器译码。选中相应的某个存储单元。经译码器译码。选
32、中相应的某个存储单元。从中读出信息或写入信息。从中读出信息或写入信息。随机存取存储器由随机存取存储器由存储体、地址译码器、控制电路存储体、地址译码器、控制电路组成。组成。1.4存储器概述存储器概述1.4.3读操作过程读操作过程（非破坏性读出（非破坏性读出nondestructivereadout,NDRO）CPU的的AR先将地址先将地址04H放放到到AB上，经地址译码器译上，经地址译码器译码选中码选中04H单元；单元；CPU发出发出“读读”信号给信号给M，指示它准备把被寻址的指示它准备把被寻址的04H单元中的内容单元中的内容97H放到放到DB上；上；在在“读读”信号作用下，信号作用下，M将将0
33、4H单元内容单元内容97H放到放到DB上，经它送至上，经它送至DR，然后由，然后由CPU取走取走该内容。该内容。例如：例如：CPU要读出要读出M的的04H单元内容单元内容10010111（97H）1.4存储器概述存储器概述CPU的的AR先将地址先将地址08H放到放到AB上，经上，经地址译码器译码选地址译码器译码选中中08H单元；单元；CPU把把DR中的内容中的内容26H放到放到DB上；上；CPU发出发出“写写”信号给信号给M，将内容，将内容26H写入被寻址写入被寻址的的08H单元。单元。例如：例如：CPU要把要把DR中的内容中的内容00100110（26H），写），写入入M的的08H单元。单元
34、。1.4.3写写操作过程操作过程（破坏单元中原来的内容）（破坏单元中原来的内容）1.5微机工作过程微机工作过程微机的工作过程就是微机的工作过程就是执行程序执行程序的过程，而程序由指令序列的过程，而程序由指令序列组成。组成。执行每一条指令，都包括执行每一条指令，都包括取指令取指令与与执行指令执行指令两个基本阶段。两个基本阶段。因此微机的工作过程，也就是因此微机的工作过程，也就是不断地取指令和执行指令的不断地取指令和执行指令的过程。过程。执行程序的过程，就是执行执行程序的过程，就是执行指令序列指令序列的过程。的过程。1.5微机工作过程微机工作过程假定程序已由输入设备存放到内存中。当计算机从停机假定
35、程序已由输入设备存放到内存中。当计算机从停机状态进入运行状态时，首先把状态进入运行状态时，首先把第第1条指令条指令所在的地址赋给所在的地址赋给程序计数器程序计数器PC，然后机器进入取指阶段。，然后机器进入取指阶段。1.5微机工作过程微机工作过程在取指阶段，在取指阶段，CPU从内存中读出的内容必为指令，于是，从内存中读出的内容必为指令，于是，DR便把它送至便把它送至IR；然后由指令译码器译码，控制器发出相应的控；然后由指令译码器译码，控制器发出相应的控制信号，制信号，CPU便知道该条指令要执行什么操作。便知道该条指令要执行什么操作。在取指阶段结束后，在取指阶段结束后，机器就进入执指阶段，这时，机
36、器就进入执指阶段，这时，CPU执行指执行指令所规定的具体操作。当一条指令执行完毕后，就转入了下一令所规定的具体操作。当一条指令执行完毕后，就转入了下一条指令的取指阶段。条指令的取指阶段。周而复始地循环，一直进行到程序中遇到周而复始地循环，一直进行到程序中遇到暂停指令暂停指令时方才结束。时方才结束。1.5微机工作过程微机工作过程取指阶段，取指阶段，是由一系列相同的操作组成的，因此取指阶段的时是由一系列相同的操作组成的，因此取指阶段的时间总是相同的，它称为间总是相同的，它称为公操作公操作。执指阶段执指阶段由不同的时间顺序组成，取决于被执行指令的类型。由不同的时间顺序组成，取决于被执行指令的类型。因
37、此执指阶段的时间从一条指令到下一条指令变化相当大。因此执指阶段的时间从一条指令到下一条指令变化相当大。8位机中，位机中，1个存储单元只能存放个存储单元只能存放1个字节，而指令根据其所个字节，而指令根据其所含内容不同而有含内容不同而有单单字节、字节、双双字节、字节、3字节、最多字节、最多4字节之分。字节之分。指令通常包括指令通常包括操作码操作码（OperationCode）和）和操作数操作数（Operand）操作码：操作码：表示计算机执行什么具体操作。表示计算机执行什么具体操作。操作数：操作数：表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址，表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址，也称之为也称之为地
38、址码地址码。程序执行过程实例程序执行过程实例例：计算例：计算3+2=？编写程序前，须首先查阅所使用的位处理器的编写程序前，须首先查阅所使用的位处理器的指令表指令表，它是，它是某种微处理器所能执行的全部操作命令汇总，某种微处理器所能执行的全部操作命令汇总，不同系列的微不同系列的微处理器各自具有不同的指令表。处理器各自具有不同的指令表。人们给每条指令规定了一个缩写词，称作人们给每条指令规定了一个缩写词，称作助记符。助记符。机器码机器码用二进制和十六进制两种形式表示，计算机和程序用二进制和十六进制两种形式表示，计算机和程序员用它来表示指令。员用它来表示指令。名称名称助助记符符机器机器码说明明移移动指
39、令指令MOVA,n10110000nB0n将立即数将立即数n放入累加器放入累加器A中中加法指令加法指令ADDA,n00000100n4n将累加器将累加器A中的数据与立即数中的数据与立即数n相相加，加，结果放在累加器果放在累加器A中。中。暂停停HLT11110100F4停止所有操作停止所有操作程序执行过程实例程序执行过程实例例：计算例：计算3+2=？根据指令表，用根据指令表，用助记符助记符形式和形式和十进制十进制表示的加法运算的程序可表达为：表示的加法运算的程序可表达为：MOVA,3ADDA,2HLT模型机并不认识助记符和十进制数，只认识二进制表示的模型机并不认识助记符和十进制数，只认识二进制表
40、示的操作码和操作数，因此，必须操作码和操作数，因此，必须按二进制的形式来写程序按二进制的形式来写程序，即用对应的操作码代替每个助记符，用相应的二进制数代即用对应的操作码代替每个助记符，用相应的二进制数代替每个十进制数。替每个十进制数。MOVA,3变成变成1011000000000011操作码（操作码（MOVA,n）操作数（操作数（3）ADDA,2变成变成0000010000000010操作码（操作码（ADDA,n）操作数（操作数（2）HLT变成变成11110100操作码（操作码（HLT）程序执行过程实例程序执行过程实例整个程序是整个程序是3条指令条指令5个字节。个字节。微处理器和存储器均用微处
41、理器和存储器均用8位字或位字或1个字节存放与处理信息个字节存放与处理信息，把这段程序存入存储器时，共需要占把这段程序存入存储器时，共需要占5个存储单元。个存储单元。假设把它存放在存储器最前面的假设把它存放在存储器最前面的5个单元里，则该程序将个单元里，则该程序将占有从占有从00H04H这这5个单元。个单元。程序执行过程实例程序执行过程实例当程序存入存储器当程序存入存储器M后，开始微机内部执行程序的具体操后，开始微机内部执行程序的具体操作过程作过程开始执行程序时，必须先给开始执行程序时，必须先给程序计数器程序计数器PC赋以第赋以第1条指令条指令的首地址的首地址00H。然后就进入。然后就进入第第1
42、条指令的取指阶段。条指令的取指阶段。取取第第1条指令的第条指令的第1字节字节的操作过程如下：的操作过程如下：程序执行过程实例程序执行过程实例(取第取第1条指令的操作条指令的操作)程序执行过程实例程序执行过程实例把把PC的内容的内容00H送到送到AR;一旦一旦PC的内容可靠地送入的内容可靠地送入AR，PC自动加自动加1，即由，即由00H变为变为01H，注意，此时，注意，此时AR的内容并没有变化的内容并没有变化；把把AR的内容的内容00H放在放在AB上，并送至上，并送至M，经地址译码器，经地址译码器译码译码，选中相应的，选中相应的00H单元；单元；CPU发出发出读读命令。命令。程序执行过程实例程序
43、执行过程实例在读命令控制下，把所选中的在读命令控制下，把所选中的00H单元中内容单元中内容即第即第1条指令的操作码条指令的操作码B0H读到读到DB上上;把读出的内容把读出的内容B0H经经DB送到送到DR；取指阶段的最后一步是取指阶段的最后一步是指令译码指令译码，因为取出的是指令，因为取出的是指令的操作码，故的操作码，故DR把它送到把它送到IR，然后再送到，然后再送到ID；经过译码，经过译码，CPU“识别识别”出这个操作码出这个操作码B0H就是就是MOVA,n指令，于是，它指令，于是，它“通知通知”控制器发出执行这条指令的各控制器发出执行这条指令的各种种控制命令，这就完成了第控制命令，这就完成了
44、第1条指令的取指阶段。条指令的取指阶段。然后转入执行第然后转入执行第1条指令的阶段。条指令的阶段。程序执行过程实例程序执行过程实例经过对操作码经过对操作码B0H译码后，译码后，CPU就就“知道知道”这是一条把这是一条把下下一单元中的操作数取入累加器一单元中的操作数取入累加器A的双字节指令的双字节指令MOVA,n，所以执行第所以执行第1条指令就必须把指令第条指令就必须把指令第2字节中的操作数字节中的操作数03H取出来。取出来。取取第第1条指令的第条指令的第2字节字节的过程如下：的过程如下：程序执行过程实例程序执行过程实例(取立即数的操作取立即数的操作)程序执行过程实例程序执行过程实例取第取第2条
45、指令的过程条指令的过程与取第与取第1条指令的过程相同条指令的过程相同，只是在，只是在取指阶段的最后一步，读出的指令操作码取指阶段的最后一步，读出的指令操作码04H由由DR把它把它送到送到IR，经过译码发出相应的控制信息。，经过译码发出相应的控制信息。取取第第2条指令的第条指令的第1字节字节的过程如下：的过程如下：当当ID对指令译码后，对指令译码后，CPU就就“知道知道”操作码操作码04H表示一表示一条条加法指令，意即以累加器加法指令，意即以累加器A中的内容作为一个操作数，另中的内容作为一个操作数，另一个操作数在指令的第一个操作数在指令的第2字节中。字节中。程序执行过程实例程序执行过程实例(取第
46、取第2条指令的操作条指令的操作)程序执行过程实例程序执行过程实例(取第取第2条指令的操作条指令的操作)程序执行过程实例程序执行过程实例程序的最后一条指令是程序的最后一条指令是HLT，可以用类似上面的取指过程，可以用类似上面的取指过程把它取出。把它取出。当把当把HLT指令的操作码指令的操作码F4H取入取入DR后，因是取指阶段，后，因是取指阶段，故故CPU将操作码将操作码F4H送送IR，再送指令译码器，再送指令译码器ID；经译码，经译码，CPU“已知已知”是暂停指令，于是控制器停止是暂停指令，于是控制器停止产生各种控制命令，使计算机停止全部操作。产生各种控制命令，使计算机停止全部操作。此时，程序已
47、完成此时，程序已完成3+2的运算，并且和数的运算，并且和数5已放在累加器中。已放在累加器中。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标主要选项：主要选项：主板主板+CPU、硬盘、显示器、显卡、声卡与光驱等多、硬盘、显示器、显卡、声卡与光驱等多媒体套件媒体套件、内存以及机箱等。、内存以及机箱等。微机系统性能：微机系统性能：主板与主板与CPU、外设配置、总线结构以及软件配置、外设配置、总线结构以及软件配置微机系统的主要性能指标分以下几个方面：微机系统的主要性能指标分以下几个方面：最佳整体性能评估与最佳购买性能评估最佳整体性能评估与最佳购买性能评估主板的结构与性能主板的结构与性能微处理器的性
48、能指标微处理器的性能指标硬盘的性能指标硬盘的性能指标允许配置的外设数量允许配置的外设数量总线的性能指标总线的性能指标软件的配置软件的配置1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标1.最佳整体性能评估与最佳购买性能评估最佳整体性能评估与最佳购买性能评估u最佳整体性能评估（最佳整体性能评估（5方面）方面）性能（性能（67%、可用性（、可用性（17%）、特征（）、特征（8%）、技术创新（）、技术创新（4%）、）、价格（价格（4%）u最佳购买性能评估最佳购买性能评估与整体性能评估相比，其评估项目基本相同，但各项权重不同。与整体性能评估相比，其评估项目基本相同，但各项权重不同。价格（价格（50%
49、）、性能（）、性能（30%）、可用性（）、可用性（10%）、特征（）、特征（10%）1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标2.主板的结构与性能主板的结构与性能u主板主板又称母版、主机板、系统板等，是微机系统当中最要的部件，又称母版、主机板、系统板等，是微机系统当中最要的部件，其结构和性能如何将直接影响到微机各部件之间的相互配其结构和性能如何将直接影响到微机各部件之间的相互配合及其整体性能。合及其整体性能。主板上集中了微机的主要部件和接口电路：主板上集中了微机的主要部件和接口电路：CPU、内存条和高速缓存芯片、系统芯片组等、内存条和高速缓存芯片、系统芯片组等直接直接装在主板上；装在主
50、板上；硬盘、软驱和光驱通过硬盘、软驱和光驱通过数据总线数据总线与主板相连；与主板相连；鼠标、键盘和各种扩充卡经鼠标、键盘和各种扩充卡经外设接口或扩展槽外设接口或扩展槽装或接插在主板上。装或接插在主板上。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标2.主板的结构与性能主板的结构与性能u主板结构主板结构主板结构：根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形主板结构：根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。须遵循。现在主板结构主要现在主板结构主要有有AT、ATX(AT
51、extended)两种基两种基本类型，本类型，NLX是最是最新结构的主板。新结构的主板。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标2.主板的结构与性能主板的结构与性能u主板的主要性能指标主板的主要性能指标微处理器支持的能力：包括微处理器支持的能力：包括CPU插槽类型、插槽类型、CPU种类、外频种类、外频范围、电压范围；范围、电压范围；系统芯片组的类型；系统芯片组的类型；是否集成显卡、声卡、调制解调器、网卡；是否集成显卡、声卡、调制解调器、网卡；支持内存和高速缓存的类型和容量；支持内存和高速缓存的类型和容量；系统系统BIOS的版本、功能，是否支持即插即用；的版本、功能，是否支持即插即用；
52、扩充插槽及扩充插槽及I/O接口的数量、类型；接口的数量、类型；主板的电压输出范围。主板的电压输出范围。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标3.微处理器的性能指标微处理器的性能指标u字长：字长：CPU内部一次能同时处理的数据的位数。内部一次能同时处理的数据的位数。字长标志计算精度，字长越长，精度越高，但制造工艺越复杂。字长标志计算精度，字长越长，精度越高，但制造工艺越复杂。微机的字长有微机的字长有1、4、8、16、32位等多种，相应的就有位等多种，相应的就有1位机、位机、4位机等。目前，一般用户最常用的是位机等。目前，一般用户最常用的是32位机位机u内存容量：以字节为单位计算的。内
53、存容量：以字节为单位计算的。8位机中，位机中，16条地址线，寻址范围是条地址线，寻址范围是16位机中，位机中，20条地址线，寻址范围是条地址线，寻址范围是32位机中，位机中，32条地址线，寻址范围是条地址线，寻址范围是1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标3.微处理器的性能指标微处理器的性能指标u指令系统：微机的核心部件微处理器都有各自的指令系统。指令系统：微机的核心部件微处理器都有各自的指令系统。16位微处理器位微处理器Intel8086，有，有24种寻址方式，种寻址方式，148条基本指令，能条基本指令，能满足单任务、单用户系统的多种应用需要。满足单任务、单用户系统的多种应用需要
54、。1985年和年和1989年，年，Intel先后推出了先后推出了32位微处理器位微处理器80386与与80486，能胜任多任务与多用户系统的复杂任务。，能胜任多任务与多用户系统的复杂任务。1993年至今，年至今，Intel连续推出了连续推出了Pentium/PentiumMMX/PRO/II/III/4系列微处理器，能顺利实现对多媒体信息的实时系列微处理器，能顺利实现对多媒体信息的实时处理。处理。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标3.微处理器的性能指标微处理器的性能指标u主频：主频：指指CPU的时钟频率，以的时钟频率，以Hz为单位。是判定微处理器为单位。是判定微处理器执行性能的
55、一个基本指标。执行性能的一个基本指标。8086最高主频为最高主频为10MHzPentium主频为主频为100MHzPentiumII最高主频为最高主频为450MHzPentiumIII最高主频为最高主频为850MHzPentium4最高主频已达到最高主频已达到3.8GHzMIPS(MillionInstructionPerSecond):每秒内执行的百万条指令数，每秒内执行的百万条指令数，是微处理器执行速度的一种度量方式。是微处理器执行速度的一种度量方式。8086执行速度为执行速度为0.41.3MIPSPentiumIII执行速度为执行速度为300MIPS1.6微机系统的主要性能指标微机系统的
56、主要性能指标4.硬盘的性能指标硬盘的性能指标u容量：容量：用户优先考虑的指标。用户优先考虑的指标。以以MB和和GB为单位，硬盘的容量有为单位，硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、100BG、120GB、160GB、200GB等。等。u速度：速度：硬盘速度在微机系统中的作用仅次于硬盘速度在微机系统中的作用仅次于CPU和内存。和内存。主轴电机转速：主轴电机转速：4200/5400/7200/10000rpm硬盘缓存容量：硬盘缓存容量：2MB和和8MB缓存是现今主流硬盘所缓存是现今主流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中采用，而在服务器或特殊应用领域中缓存容量设置达到了缓存容量设置达到了16
57、MB、64MB等等u安全性：安全性：提高抗外界震动或抗瞬间冲击以及数据传输纠错，提高抗外界震动或抗瞬间冲击以及数据传输纠错，众多厂家开发了一些硬盘安全技术和软件。众多厂家开发了一些硬盘安全技术和软件。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标5.匀速配置的外设数量匀速配置的外设数量允许挂接的外设数量越多越好，微机的功能越强。允许挂接的外设数量越多越好，微机的功能越强。常规的常规的人机交互人机交互设备：如键盘、鼠标、显示器、打印机等。设备：如键盘、鼠标、显示器、打印机等。常用的常用的通讯设备通讯设备：如网卡和调制解调器。：如网卡和调制解调器。扫描仪扫描仪。1.6微机系统的主要性能指标微机
58、系统的主要性能指标6.总线的性能指标总线的性能指标总线结构是微机性能的重要指标之一。总线结构是微机性能的重要指标之一。ISA(IndustryStandardArchitecture)是是工业标准体系工业标准体系结构总线结构总线的简称，是的简称，是PC/AT机及其兼容机所使用的机及其兼容机所使用的16位位标准标准体系扩展总线，又称体系扩展总线，又称PC-AT总线，其数据传输率为总线，其数据传输率为16MB/s。EISA(ExtendedISA),数据和地址总线均增加为数据和地址总线均增加为32位位，数，数据传输率为据传输率为33MB/s，适合，适合32位微机系统。位微机系统。1.6微机系统的主
59、要性能指标微机系统的主要性能指标6.总线的性能指标总线的性能指标PCI(PeripheralComponentInterconnect)是是外设互连外设互连总线总线的简称，是的简称，是Intel公司推出的公司推出的32/16位位标准总线，数据传标准总线，数据传输率为输率为132MB/s。用于。用于Pentium以上的微机系统。以上的微机系统。AGP(AcceleratedGraphicsPort)是加速图形接口，是是加速图形接口，是专门为提高视频带宽而设计的总线规范。数据传输率提高到专门为提高视频带宽而设计的总线规范。数据传输率提高到266MB/s(x1模式模式)、532MB/s(模式模式)或
60、或1.064GB/s(x4模式模式)。1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标6.总线的性能指标总线的性能指标总线的宽度：总线的宽度：单位时间内总线上可传输的数据量，以单位时间内总线上可传输的数据量，以MB/s为单位。为单位。总线的位宽：总线的位宽：能同时传输的数据位数，如能同时传输的数据位数，如16位、位、32位、位、64位等。位等。工作频率一定的条件下，总线宽度与总线位宽成正比。工作频率一定的条件下，总线宽度与总线位宽成正比。总线的主要性能指标包括：总线的主要性能指标包括：总线的工作频率：总线的工作频率：也称为总线的也称为总线的时钟频率时钟频率，以，以MHZ为单位。用于协调总线上
61、为单位。用于协调总线上的各种操作的时钟频率。工作频率越高，则总线带宽越宽。的各种操作的时钟频率。工作频率越高，则总线带宽越宽。总线宽度总线宽度=(总线位宽总线位宽/8)*总线工作频率总线工作频率(MB/s)1.6微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标7.软件的配置软件的配置指微机系统配置的指微机系统配置的操作系统操作系统和和应用程序应用程序。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows1.01985年年11月，月，MicrosoftWindows1.0发布，最初售价为发布，最初售价为100美元；美元；MicrosoftWindows1.0是微软第一次对个人电是微软第一次
62、对个人电脑操作平台进行用户图形界面的尝试。脑操作平台进行用户图形界面的尝试。Windows1.0本质上本质上宣告了宣告了MS-DOS操作系统的终结。操作系统的终结。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows2.01987年年12月月9日，日，Windows2.0发布，这个版本的发布，这个版本的Windows图形界面，有不少地方借鉴了同期的图形界面，有不少地方借鉴了同期的MacOS中的一些设计中的一些设计理念，但这个版本依然没有获得用户认同。之后又推出了理念，但这个版本依然没有获得用户认同。之后又推出了Windows386和和Windows286版本，有所改进，并为之后版本，
63、有所改进，并为之后的的Windows3.0的成功做好了技术铺垫。的成功做好了技术铺垫。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows3.01990年年5月月22日，日，Windows3.0正式发布，由于在界面正式发布，由于在界面/人人性化性化/内存管理多方面的巨大改进，终于获得用户的认同。内存管理多方面的巨大改进，终于获得用户的认同。之后微软公司趁热打铁，于之后微软公司趁热打铁，于1991年年10月发布了月发布了Windows3.0的多语版本，为的多语版本，为Windows在非英语母语国家的推广起到了在非英语母语国家的推广起到了重大作用。重大作用。Windows操作系统发展赏析
64、操作系统发展赏析nWindows3.21994年，年，Windows3.2的中文版本发布，相信国内有不少的中文版本发布，相信国内有不少Windows的先驱用户就是从这个版本开始接触的先驱用户就是从这个版本开始接触Windows系系统的；由于消除了语言障碍，降低了学习门槛，因此很快在统的；由于消除了语言障碍，降低了学习门槛，因此很快在国内流行了起来。国内流行了起来。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows951995年年8月月24日，微软推出了具有里程碑意义的日，微软推出了具有里程碑意义的Windows95。Windows95是第一个独立的是第一个独立的32位操作系统，并实
65、现真位操作系统，并实现真正意义上的图形用户界面，使操作界面变的更加友好。正意义上的图形用户界面，使操作界面变的更加友好。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows981998年年6月，微软公司推出了的月，微软公司推出了的Windows98。与。与Internet的的紧密集成是紧密集成是Windows98最重要的特性，它使用户能够在共最重要的特性，它使用户能够在共同的界面上以相同方式简易、快捷地访问本机硬盘、同的界面上以相同方式简易、快捷地访问本机硬盘、Internet和和Internet上的数据，让互联网真正走进个人应用。上的数据，让互联网真正走进个人应用。Windows操
66、作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindows2000Windows2000Professional于于2000年年初发布，是第一个年年初发布，是第一个基于基于NT技术的纯技术的纯32位的位的Windows操作系统，实现了真正意操作系统，实现了真正意义上的多用户。义上的多用户。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindowsXP2001年年10月月25日，日，Windows家族中极具开创性的版本家族中极具开创性的版本WindowsXP(Experience)面世。面世。Windows操作系统发展赏析操作系统发展赏析nWindowsVistaVista是微软的下一代操作系统，以前叫
67、做是微软的下一代操作系统，以前叫做Longhorn。05年年7月月22日微软对外宣布正式名称是日微软对外宣布正式名称是WindowsVista。这个版。这个版本的最大特色就是：贴近用户，了解用户的感受，从而方便本的最大特色就是：贴近用户，了解用户的感受，从而方便用户。用户。Dos操作系统简介操作系统简介DOS是是DiskOperationsystem(磁盘操作系统磁盘操作系统)的简称，是的简称，是19851995年的个人电脑上使用的一种主要的操作系统。年的个人电脑上使用的一种主要的操作系统。DOS操作系统首先由操作系统首先由IBM公司开发，称为公司开发，称为IBMDOS；后由；后由MicroS
68、oft公司收购，称为公司收购，称为MSDOS。DOS的版本由最早的的版本由最早的DOS1.00版本，版本，发展到后来的发展到后来的DOS2.00、DOS2.10、DOS2.13、DOS3.00、DOS4.00、DOS5.00、DOS6.00、DOS6.10、DOS6.22等等版本。等等版本。现在的现在的Windows还是建筑在它的基础还是建筑在它的基础上上“启动启动”的；并保留了的；并保留了DOS的操作的操作界面和使用功能。界面和使用功能。第二章第二章微机运算基础微机运算基础2.1进位计数制进位计数制2.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换2.3二进制编码二进制编码2.4二进制数的运算二进制
69、数的运算2.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示2.6带符号数的表示法带符号数的表示法n主要内容主要内容第二章第二章微机运算基础微机运算基础u理解进位计数制的基本特点；理解进位计数制的基本特点；u理解掌握各种进位计数制之间相互转换的方法；理解掌握各种进位计数制之间相互转换的方法；u掌握常用二进制编码掌握常用二进制编码BCD码和码和ASCII码；码；u熟练掌握二进制数的各种算术运算与逻辑运算方法；熟练掌握二进制数的各种算术运算与逻辑运算方法；u理解数的定点和浮点表示法；理解数的定点和浮点表示法；u理解和熟练掌握补码及其运算与溢出。理解和熟练掌握补码及其运算与溢出。n学习要求学习要求2.1进位计
70、数制进位计数制n基本概念基本概念进位计数制进位计数制(简称进位制简称进位制)：利用符号按照利用符号按照进位原则进位原则来计数的来计数的方法，一种进位计数制包含一组方法，一种进位计数制包含一组数码符号数码符号和两个基本因素和两个基本因素(基数，权基数，权)。数码数码(Number)：用不同的用不同的数字符号数字符号来表示一种数制的数值，来表示一种数制的数值，这些数字符号称为这些数字符号称为“数码数码”。例如：例如：十进制数码十进制数码(0,1,2,9)基数基数(Radix,也称为底数也称为底数)：数制中所使用的数制中所使用的数码个数数码个数称为称为该计数制的该计数制的“基数基数”。例如：例如：十
71、进制有十进制有10个数码，因此基数为个数码，因此基数为10，逢十进一。，逢十进一。2.1进位计数制进位计数制n基本概念基本概念位权位权(Weight)：某数制中，每一位所具有的值称为某数制中，每一位所具有的值称为“位权位权”，用基数的，用基数的n次幂来表示。次幂来表示。例如：十进制中位权表示为，例如：十进制中位权表示为，（百分位），（百分位），（十分位），（十分位），（个位），（个位），（十位）。（十位）。结论：在各种进位计数制中，十进制是人们最熟悉的，二结论：在各种进位计数制中，十进制是人们最熟悉的，二进制在计算机内使用，八进制和十六进制则可看成二进制进制在计算机内使用，八进制和十六进制则可
72、看成二进制的压缩形式。的压缩形式。2.1进位计数制进位计数制n十进制（十进制（DecimalNumber）数码：数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9基数：基数：10位权：位权：10i规则：逢十进一规则：逢十进一表示：表示：32343.43D或者（或者（32343.43）1031042103310241013100410-1310-2位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权2.1进位计数制进位计数制n二进制（二进制（BinaryNumber）数码：数码：0，1基数：基数：2位权：位权：2i规则：逢二进一规则：逢二进一表示：表示：1101.11B或者或者(1101.11)2
73、例例1求求(1100101.101)2的等值十进制的等值十进制(1100101.101)2=126+125+024+023+122+021+120+12-1+02-2+12-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=(101.625)10即即(1100101.101)2=(101.625)10结论：计算机内部使用的是结论：计算机内部使用的是二进制编码二进制编码(也称为基也称为基2码码)，容易实现、规则简单、，容易实现、规则简单、运算方便运算方便2.1进位计数制进位计数制n八进制（八进制（OctaleNumber）数码：数码：0，1，2，3，4，5，6，7，基数：基数：8位权：位权
74、：8i规则：逢八进一规则：逢八进一表示：表示：257O或者（或者（257）8例例1八进制转换成十进制八进制转换成十进制(257)8=282+581+780=128+40+7=(175)102.1进位计数制进位计数制n十六进制（十六进制（HexadecimalNumber）数码：数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F基数：基数：16位权：位权：16i规则：逢十六进一规则：逢十六进一表示：表示：257H或者或者(257)16例例1十六进制转换成十进制十六进制转换成十进制(257)16=2162+5161+7160=2256+516+7=(599)10逢二进一逢二进一R
75、=20，12i-11011B(1011)2逢八进一逢八进一R=80,1,78i-1145O(145)8逢十进一逢十进一R=100,1,910i-1145D(145)10逢逢16进一进一R=160,1,9A,B,F16i-115EH(15E)16n小结小结1 1数字后加字母或数字加下标数字后加字母或数字加下标2.1进位计数制进位计数制不绕的好不绕的好常常用用计计数数制制的的表表示示方方法法n小结小结2 22.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数u方法方法1：按权展开按权展开多项式和多项式和的形式的形式u方法
76、方法2：整数部分、小数部分整数部分、小数部分分别转换分别转换整数整数部分（从最高位开始，连续乘部分（从最高位开始，连续乘2）小数小数部分（从最低位开始，连续除部分（从最低位开始，连续除2）2 66 0233 1216 028 024 022 021 1 0即即（66）10=（1000010）22.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数整数整数部分（除部分（除2逆取余）逆取余）除除2取余，逆序取余，逆序排列排列2.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n十进制数转换为
77、二进制数十进制数转换为二进制数小数小数部分（乘部分（乘2顺取整）顺取整）（0.625）10的等值二进制数 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0 0.5002=1.000 1 即（0.625）10=（0.101）2 所以，（66.625）10=（1000010.101）2这里要说明的是，十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数乘乘2取整，顺序取整，顺序排列排列0.6875取整数部分取整数部分21.375010.375020.7500021.500010.500021.000010.0000结果结果(0.6875)10=(0.1011)22.22.2进位数制之间的转换进
78、位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n八进制数与二进制数之间的转换八进制数与二进制数之间的转换u二进制转换为八进制二进制转换为八进制整数整数部分：部分：从小数点从小数点左边左边第一位开始，每第一位开始，每3位位一组，最高位不足补一组，最高位不足补0小数小数部分：部分：从小数点从小数点右边右边第一位开始，每第一位开始，每3位位一组，最低位不足补一组，最低位不足补0u八进制转换为二进制八进制转换为二进制将八进制数的每将八进制数的每1位，用位，用3位二进制数替代，去掉无意义的零。位二进制数替代，去掉无意义的零。2.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制
79、之间的转换n十六进制数与二进制数之间的转换十六进制数与二进制数之间的转换u二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制整数整数部分：部分：从小数点从小数点左边左边第一位开始，每第一位开始，每4位位一组，最高位不足补一组，最高位不足补0小数小数部分：部分：从小数点从小数点右边右边第一位开始，每第一位开始，每4位位一组，最低位不足补一组，最低位不足补0u十六进制转换为二进制十六进制转换为二进制将十六进制数的每将十六进制数的每1位，用位，用4位二进制数替代，去掉无意义的零。位二进制数替代，去掉无意义的零。法则：以小数点为界，一位八进制数对应三位二进制法则：以小数点为界，一位八进制数对应三位二进制数，一位
80、十六进制数对应四位二进制数。数，一位十六进制数对应四位二进制数。【注意注意】小数部分不足之处应补零小数部分不足之处应补零【例例】(2C1.D)16=(001011000001.1101)22C1D【例例】(71.23)8=(111001.010011)27123【例例】(1101101110.110101)2=(36E.D4)1636ED4记住842111112.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n总结：总结：将二进制数将二进制数1101101001100011转换成十六进转换成十六进制数。制数。【答案答案】DA63【解析解析】将此二进制数按每将此
81、二进制数按每4位为一组分成位为一组分成4组。组。1101101001100011DA63查表得出结果一致。所以二进制数查表得出结果一致。所以二进制数1101101011000011对应十六进制数为对应十六进制数为DA63。 2.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n例题：例题：2.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n总结总结1：1.二进制、八进制、十六进制数二进制、八进制、十六进制数转换为转换为十进制数，只需按照十进制数，只需按照位权展开位权展开，然后，然后求和求和即可。即可。2.十进制数十进制数转换为转
82、换为二进制数（或者八进制、十六进制数），二进制数（或者八进制、十六进制数），整数部分整数部分采用采用“除除2（或（或8、16）逆取余）逆取余”方法，即第一个余方法，即第一个余数为最低位，最后一个余数为最高位。数为最低位，最后一个余数为最高位。小数部分小数部分采用采用“乘乘2（或（或8、16）顺取整）顺取整”方法，即第一个整方法，即第一个整数为最高位，最后一个整数为最低位。数为最高位，最后一个整数为最低位。注意：注意：小数转换不一定能算尽，只能算到一定精度的位数为止，小数转换不一定能算尽，只能算到一定精度的位数为止，故要产生一些误差。不过当位数足够多时，这个误差就很小了。故要产生一些误差。不过当
83、位数足够多时，这个误差就很小了。2.22.2进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换进位数制之间的转换n总结总结2：3.二进制数二进制数转换为转换为八进制数（或十六进制数），以八进制数（或十六进制数），以小数点为小数点为分界线分界线，3位（或位（或4位）分为一组，最左与最右一组不足位）分为一组，最左与最右一组不足3位位（或（或4位）时补零，然后每位）时补零，然后每3位（或位（或4位）写成对应的八进制位）写成对应的八进制数（或十数（或十六进制数）即可。六进制数）即可。八进制数（或十六进制数）八进制数（或十六进制数）转换为转换为二进制数，每二进制数，每1位用相应的位用相应的3位（或位
84、（或4位）二进制数代替即可，去除最高位前面和最低位位）二进制数代替即可，去除最高位前面和最低位后面多余的零。后面多余的零。2.32.3二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码n二进制编码的十进制二进制编码的十进制(BCD-BinaryCodedDecimal)十进制十进制 BCDBCD码码十进制十进制 BCDBCD码码00 0000 00008 8 1000100011 0001 00019 9 1001100122 0010 001010 10 0001 0001 0001000133 0011 001111 11 0001 0001 0001000144 0100 010012 12 00
85、01 00100001 001055 0101 010113 13 0001 00110001 001166 0110 011014 14 0001 01000001 010077 0111 011115 15 0001 01010001 0101BCD码：码：用二进制代码进行十进制编码，它既具有二进制码的形式（四位二进用二进制代码进行十进制编码，它既具有二进制码的形式（四位二进制码），又有十进制数的特点（每四位二进制数就是一位十进制数）。制码），又有十进制数的特点（每四位二进制数就是一位十进制数）。二进制与二进制与BCD码之间的转换需经过码之间的转换需经过十进制。十进制。2.32.3二进制编
86、码二进制编码二进制编码二进制编码n二进制编码的十进制二进制编码的十进制(BCD-BinaryCodedDecimal)例例1：十进制数十进制数256，BCD码为码为（256）D=(001001010110)BCD例例2：十进制数十进制数0.764，BCD码为码为（0.764）D=(0.011101100100)BCD2.32.3二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码n二进制编码的十进制二进制编码的十进制(BCD-BinaryCodedDecimal)例例3：BCD码转换为十进制数码转换为十进制数(011000101000.100101010100)BCD=（628.954）D例例4：二进制数
87、转换为为二进制数转换为为BCD码码(1011.01)B=(123+022+121+120+02-1+12-2)D=11.25D=(00010001.00100101)BCD2.32.3二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码n二进制编码的十进制二进制编码的十进制(BCD-BinaryCodedDecimal)8421码：码：编码值与编码值与ASCII码字符码字符0到到9的低的低4位码相同。易于实现位码相同。易于实现人机联系，但比纯二进制编码效率低。人机联系，但比纯二进制编码效率低。余余3码：码：是在是在8421码的基础上，把每个代码都加码的基础上，把每个代码都加0011码而形成的，码而形成的，
88、它的它的主要优点主要优点是执行十进制数相加时，能正确地产生进位信号，是执行十进制数相加时，能正确地产生进位信号，而且还给减法运算带来了方便。而且还给减法运算带来了方便。格雷码：格雷码：循环码中的一种，任何两个相邻的代码只有一个二进制循环码中的一种，任何两个相邻的代码只有一个二进制位的状态不同，有利于抗干扰。位的状态不同，有利于抗干扰。2.32.3二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码n字母与字符的编码字母与字符的编码美国国家信息交换标准码，美国国家信息交换标准码，ASCII码码(AmericannationalStandardCodeforInformationInterchaange)可显
89、示字符（可显示字符（94个）：个）：阿拉伯数字阿拉伯数字(10个个)：09英文大小写字母英文大小写字母(52个个)：AZ,az西文符号西文符号(32个个)：如：如!,等等控制符控制符(34个个)：如如NUL(空白空白)，CR(回车回车)，等等7位位ASCII码表示码表示种不同的字符，包括：种不同的字符，包括：2.32.3二进制编码二进制编码二进制编码二进制编码n7位位ASCII码表码表2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算一种数制的基本算术运算：一种数制的基本算术运算：加加法和法和减减法。法。利用加法和减法可进行利用加法和减法可进行乘乘法、法、除
90、除法以及法以及其它其它数值运算数值运算2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制加法二进制加法运算法则：运算法则：0+0=00+1=11+1=10(产生了进位产生了进位1)1+1+1=11(产生了进位产生了进位1)2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制二进制加法加法实例实例1例例1：1101和和1011相加相加1111进位进位1101被加数被加数+1011加数加数11000和和结论：结论：两个二进制数相加时，每一位是两个二进制数相加时，每一位是被加数、加数被加数、加数和低位的和低位的进位
91、进位三个数的相加。三个数的相加。2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制二进制加法加法实例实例2例例2：10001111B和和10110101B相加相加10111111进位进位10110101被加数被加数+10001111加数加数101000100和和结论：结论：两个二进制数相加时，每一位是两个二进制数相加时，每一位是被加数、加数被加数、加数和低位的和低位的进位进位三个数的相加。三个数的相加。2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制减法二进制减法运算法则：运算法则：0-0=01-1=01
92、-0=10-1=1(产生了借位产生了借位1)2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制二进制减法减法实例实例1例例1：11011B和和1101B相减相减0101011借位后的被减数借位后的被减数11011被减数被减数01101减数减数1110差差结论：结论：两个二进制数相减时，每一位是两个二进制数相减时，每一位是被减数、减数被减数、减数和低位的和低位的借位借位三个数的相减。三个数的相减。首先首先求被减数与借位的差，求被减数与借位的差，再再用这个差当作被减数，从中减去用这个差当作被减数，从中减去减数。减数。2.42.4二进制运算二进制运算二进制
93、运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制二进制减法减法实例实例1例例2：11000100B和和00100101B相减相减1011110110借位后的被减数借位后的被减数11000100被减数被减数00100101减数减数10011111差差2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制乘法（边乘、边加的方法）二进制乘法（边乘、边加的方法）运算法则：运算法则：00=011=110=001=02.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算u二进制乘法（边乘、边加的方法）二进制乘法（边乘、边加的方法）例例1：1111B和和1101
94、1B相乘相乘1111被乘数被乘数1101乘数乘数1111第第1次部分积次部分积000001111第第2次部分积次部分积11111001011第第3次部分积次部分积111111000011第第4次部分积次部分积结论：结论：从乘数的从乘数的低位低位开始，用开始，用乘数乘数的每一位分别去乘的每一位分别去乘被乘数被乘数，所得的各所得的各中间结果中间结果的最低有效位与相应的乘数位对齐，最后的最低有效位与相应的乘数位对齐，最后把这些中间结果同时把这些中间结果同时相加相加即得到最后乘积。即得到最后乘积。2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制除法：方法二
95、进制除法：方法1应用乘法规则可实现除法运算，从被除数最高位开始，找到应用乘法规则可实现除法运算，从被除数最高位开始，找到足以减去出书的位数商足以减去出书的位数商1，再从被除数就爱你去出书，依次，再从被除数就爱你去出书，依次除下去除下去例如：例如：100011B除以除以101B000111商商除数除数101）100011被除数被除数101111余数余数101101余数余数1010余数余数2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制的算术运算二进制的算术运算u二进制除法：方法二进制除法：方法2余数余数(最初为被除数最初为被除数)左移左移1位，减除数；余数大于等于除数，位，减除数；余
96、数大于等于除数，商为商为1，否则商为，否则商为0.例如：例如：100011B除以除以101B100011被除数被除数商商100011被除数左移一位被除数左移一位101减去除数，够减商为减去除数，够减商为11111余数余数1111余数左移一位余数左移一位101减去除数，够减商为减去除数，够减商为1101余数余数101余数左移一位余数左移一位101减去除数，够减商为减去除数，够减商为10最高位最高位最低位最低位2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算计算机中，计算机中，0和和1两种取值表示的变量称之为两种取值表示的变量称之为逻辑变量逻辑变量，代表，
97、代表所研究问题的两种状态或可能性。所研究问题的两种状态或可能性。3种逻辑运算：种逻辑运算：逻辑加法逻辑加法(或运算或运算)，逻辑乘法，逻辑乘法(与运算与运算)，逻，逻辑否定辑否定(非运算非运算)逻辑运算只在对应位之间进行运算逻辑运算只在对应位之间进行运算2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算u与运算与运算运算法则：运算法则：00=011=110=001=0与运算表示与运算表示符号符号：“”或或“”或或“”结论：结论：只有参与运算的逻辑变量都取指为只有参与运算的逻辑变量都取指为1时，其与运算的时，其与运算的结果才等于结果才等于1。2.42.4二
98、进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算u或运算或运算运算法则：运算法则：00=011=110=101=1或运算表示或运算表示符号符号：“+”或或“”结论：结论：只要参与运算的逻辑变量中有一个为只要参与运算的逻辑变量中有一个为1，其或运算的，其或运算的结果就为结果就为1。2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制数的逻辑运算二进制数的逻辑运算u非运算非运算运算法则：运算法则：0=11=0非运算又称为逻辑否定。逻辑变量非运算又称为逻辑否定。逻辑变量上方加一横线上方加一横线表示。表示。2.42.4二进制运算二进制运算二进制运算二进制运算n二进制
99、数的逻辑运算二进制数的逻辑运算u异或运算异或运算运算法则：运算法则：0 0=01 1=00 1=11 0=1异或运算表示符号异或运算表示符号 结论：结论：参加运算的两个逻辑变量相同时，异或参加运算的两个逻辑变量相同时，异或运算的结果等于运算的结果等于0，当两个逻辑变量不相同时，当两个逻辑变量不相同时，异或运算的结果为异或运算的结果为1。2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示在计算机中，用二进制表示一个带小数点的数有两种方法，在计算机中，用二进制表示一个带小数点的数有两种方法，即即定点定点表示和表示和浮点浮点表示。表示。相应地，计算机按数的表示方法不
100、同也可以分为定点计算机相应地，计算机按数的表示方法不同也可以分为定点计算机和浮点计算机两大类。和浮点计算机两大类。所谓所谓定点定点表示，就是小数点在数中的位置是表示，就是小数点在数中的位置是固定固定的；的；所谓所谓浮点浮点表示，就是小数点在数中的位置是表示，就是小数点在数中的位置是浮动浮动的。的。2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示定点数：定点数：小数点固定在数的某个位置，即小数点固定在数的某个位置，即阶码是固定值阶码是固定值。计。计算机中没有专门表示小数点的位，小数点的位置是算机中没有专门表示小数点的位，小数点的位置是约定约定的。的。任意一个二
101、进制数可表示为：纯小数或纯整数与一个任意一个二进制数可表示为：纯小数或纯整数与一个2的整的整数次幂的乘积，即：数次幂的乘积，即：S数数N的的尾数尾数，表示了数，表示了数N的全部有效数字的全部有效数字P数数N的的阶码阶码，确定了小数点的位置，确定了小数点的位置2阶码的阶码的底底n定点表示定点表示(FixedPointNumber)2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示如假定如假定P=0，且尾数，且尾数S为纯小数时，这时定点数只能表示小数。为纯小数时，这时定点数只能表示小数。定点数的两种表示法，在计算机中均有采用。究竟采用哪种定点数的两种表示法，在计算
102、机中均有采用。究竟采用哪种方法，均是事先约定的。如用纯小数进行计算时，其运算结方法，均是事先约定的。如用纯小数进行计算时，其运算结果要用适当的比例因子来折算成真实值。果要用适当的比例因子来折算成真实值。n定点表示定点表示(FixedPointNumber)如假定如假定P=0，且尾数，且尾数S为纯整数时，这时定点数只能表示整数。为纯整数时，这时定点数只能表示整数。符号符号尾数尾数符号符号尾数尾数2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示计算机中，数的正负是用计算机中，数的正负是用0(正正)和和1(负负)来表示。来表示。无符号时，无符号时，00000000
103、11111111,即即0255；有符号时，有符号时，-1111111+1111111，即，即-127+127.n定点表示定点表示(FixedPointNumber)例如：例如：8位二进制数，最左边第位二进制数，最左边第1位表示符号位表示符号(称为符号位称为符号位)。其余其余7位可用来表示尾数。位可用来表示尾数。定点纯整数表示范围：定点纯整数表示范围：2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示定点纯小数定点纯小数表示范围：表示范围：结论：结论：定点数表示法简单直观，但是数值表示的范围太小，定点数表示法简单直观，但是数值表示的范围太小，运算时容易产生溢出。
104、运算时容易产生溢出。n定点表示定点表示(FixedPointNumber)0.0000010.11111n-1个个0N位位2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示浮点数：浮点数：小数点的位置可以变动，即小数点的位置可以变动，即阶码可以取不同的值阶码可以取不同的值。浮点表示法类似于十进制中的科学记数法。浮点表示法类似于十进制中的科学记数法。计算机中表示一个浮点数，要分为计算机中表示一个浮点数，要分为阶码和尾数阶码和尾数两个部分来表两个部分来表示。示。n浮点表示浮点表示(FloatingPointNumber)阶码阶码P：二进制整数表示，可为正数和负数，
105、二进制整数表示，可为正数和负数，Pf表示阶码符号；表示阶码符号；尾数尾数S：二进制表示，可为正数和负数，二进制表示，可为正数和负数，Sf表示尾数符号。表示尾数符号。Pf阶码阶码Sf尾数尾数阶码符号阶码符号尾数符号尾数符号2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示浮点数可以表示成多种形式：浮点数可以表示成多种形式：0.11026=1.1025=0.00011029为了不丢失有效数字，提高运算精度，采用二进制为了不丢失有效数字，提高运算精度，采用二进制浮点规格浮点规格化数。化数。n浮点表示浮点表示(FloatingPointNumber)浮点规格化：尾数浮
106、点规格化：尾数S的绝对值小于的绝对值小于1而大于或等于而大于或等于1/2，即，即小数点后小数点后面的一位必须是面的一位必须是1。2.52.5数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示数的定点与浮点表示n浮点表示浮点表示(FloatingPointNumber)浮点表示和定点表示相比，浮点表示和定点表示相比，多了一个阶码部分。多了一个阶码部分。浮点表示范围（浮点表示范围（m位阶码，位阶码，n位尾数）：位尾数）：例：二进制数例：二进制数+1011.101，可写成，可写成2+1000.1011101(相当于相当于十进制数十进制数11.625)，其浮点数表示为，其浮点数表示为阶码最小值阶码
107、最小值阶码最大值阶码最大值2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数与真值机器数与真值机器数：数据在计算机中连同数码化的符号位一起表示的编码数。机器数：数据在计算机中连同数码化的符号位一起表示的编码数。符号数码化：将符号用符号数码化：将符号用“0正正1负负”表示，并以二进制数的最表示，并以二进制数的最高位高位(D7位位)作为符号位。作为符号位。符号位符号位真值：把机器数实际代表的数称为机器数的真值。真值：把机器数实际代表的数称为机器数的真值。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类
108、和表示方法D7作为符号位作为符号位(0正正1负负)，D6D0位为原来的二进制数值位。位为原来的二进制数值位。例例1：正数正数X=+105的原码表示：的原码表示：u原码原码例例2：负数负数X=-105的原码表示：的原码表示：X原原=111010012.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u原码原码例例3：0的原码表示为：的原码表示为：+0原原=00000000-0原原=100000008位二进制，原码表示范围为：位二进制，原码表示范围为：+(127)D-(127)D结论：结论：原码表示简单易懂，与真值的转换很方便。
109、但在计原码表示简单易懂，与真值的转换很方便。但在计算机中进行加法运算时比较麻烦。算机中进行加法运算时比较麻烦。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u反码反码正数的反码：正数的反码：表示与其原码相同，即符号位用表示与其原码相同，即符号位用“0”表示正，表示正，数字位为数值本身。数字位为数值本身。例：例：2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u反码反码负数的反码：负数的反码：将它的将它的正数按位正数按位(包括符号位包括符号位)取反
110、取反形成的。形成的。例：例：2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u反码结论反码结论l“0”的反码有两种表示法：的反码有两种表示法：00000000表示表示“+0”，11111111表示表示“-0”.l8位二进制反码的数值范围：位二进制反码的数值范围：+(127)D-(127)Dl一个带符号数用反码表示时，一个带符号数用反码表示时，最高最高位为符号位。位为符号位。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u补码（微机中采用补码表示法
111、）补码（微机中采用补码表示法）同一加法电路即可实现同一加法电路即可实现有有符号数的相加，也可实现符号数的相加，也可实现无无符号数符号数的相加，且可通过加法来实现的相加，且可通过加法来实现减法减法运算：运算：简化逻辑运算，提高速度，降低成本、简化逻辑运算，提高速度，降低成本、2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法例：例：假设目前正确时间为假设目前正确时间为6点整，有一钟表停在点整，有一钟表停在10点整，如点整，如何校准？何校准？逆时针拨逆时针拨4格，格，即即10-4=6顺时针拨顺时针拨8格，格，到到12点后从点后
112、从0开始重新计时，开始重新计时，即即10+8=12(自动丢失自动丢失)+6=6模：模：循环计数系统中所表示的最大数循环计数系统中所表示的最大数(-4)与与(+8)对模对模12互为补数，同余数互为补数，同余数结论：结论：对于某一确定的模对于某一确定的模(12)，某数，某数(10)减去绝对值小于模的另一个数减去绝对值小于模的另一个数(4)，总可以，总可以用某数用某数(10)加上加上“另一数的负数另一数的负数(-4)与其与其模模(12)之和之和(8)”(即补数即补数)来代替。来代替。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示
113、方法例：例：64-10=64+(-10)=64+256-10=64+246=256+54=54u补码（微机中采用补码表示法）补码（微机中采用补码表示法）字长为字长为8位的二进制数制中，位的二进制数制中，模模为为28=256D01000000000010100100000064105401000000111101101001101106424654结论：结论：(-10)与与(+246)对模对模256互为补数，同余数；互为补数，同余数；246D=11110110B就是就是(-10)的补码表示；的补码表示；负数表示为它的补码，减法转换为加法。负数表示为它的补码，减法转换为加法。自动丢失自动丢失2.6
114、2.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法正数的补码：正数的补码：与其原码相同，即符号位用与其原码相同，即符号位用“0”表示正，数字表示正，数字位为数值本身。位为数值本身。例：例：u补码（微机中采用补码表示法）补码（微机中采用补码表示法）2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法负数的补码：负数的补码：反码加反码加1，连同符号位，按位取反再加，连同符号位，按位取反再加1。例：例：u补码（微机中采用补码表示法）补码（微机中采用补码表示法）2.6
115、2.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n机器数的种类和表示方法机器数的种类和表示方法u补码结论补码结论+0补补=-0补补=000000008位二进制补码所能表示的数值为位二进制补码所能表示的数值为-128+127最小的负数最小的负数10000000B(-128D)当当1个带符号数用个带符号数用8位二进制补码表示时，最高位为符号位二进制补码表示时，最高位为符号位，其余位，其余7位为数字位。位为数字位。例：例：X补补=10011011B表示一个负数表示一个负数将将0011011按位取反后，再加按位取反后，再加1，得到，得到1100101X=-1100101=-101
116、D2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n补码的加法运算补码的加法运算符号位与数字位符号位与数字位一起一起参加运算，运算参加运算，运算结果也是补码结果也是补码；X补补+Y补补=(2n+X)+(2n+Y)=2n+(X+Y)=X+Y补补结论：结论：两数补码之和，等于两数和的补码。两数补码之和，等于两数和的补码。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=01000000，Y补补=00001000例例1：X=+10000000，Y=+0001000，求两数的补码之和。，求两数的补码之和。X补补=01000000)Y
117、补补=00001000X补补+Y补补=0100100064+)+872结论：结论：两数两数和为正和为正，正数的补码等于原码，即，正数的补码等于原码，即：X补补+Y补补=X+Y原原=01001000，真值为，真值为+72。n补码的加法运算补码的加法运算2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=00000111，Y补补=11101101例例2：X=+0000111，Y=-0010011，求两数的补码之和。，求两数的补码之和。X补补=00000111)Y补补=11101101X补补+Y补补=11110100+7+)-19-12结论：结论：两数两数和为
118、负和为负，将负数的补码还原为原码，即，将负数的补码还原为原码，即：X+Y原原=(X+Y)补补补补=10001100，真值为，真值为-12。n补码的加法运算补码的加法运算2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=11100111，Y补补=11111010例例2：X=-0011001，Y=-0000110，求两数的补码之和。，求两数的补码之和。X补补=11100111)Y补补=11111010X补补+Y补补=111100001-25+)-6-31结论：结论：两数两数和为负和为负，将负数的补码还原为原码，即，将负数的补码还原为原码，即：X+Y原原=(
119、X+Y)补补补补=10011111，真值为，真值为-31。n补码的加法运算补码的加法运算自动自动丢失丢失2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n补码的减法运算补码的减法运算两数补码之差，等于两数差的补码。两数补码之差，等于两数差的补码。X补补+Y补补=X补补+-Y补补=(2n+X)+2n+(-Y)=2n+(X-Y)=X-Y补补结论：结论：两数补码之和，等于两数和的补码。两数补码之和，等于两数和的补码。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=01000000，-Y补补=11111000例例1：X=+1000
120、0000，Y=+0001000，求两数的补码之差。，求两数的补码之差。X补补=01000000)-Y补补=11111000X补补+-Y补补=100111000+64-)+8+56结论：结论：两数两数差为正差为正，正数的补码等于原码，即，正数的补码等于原码，即：X-Y补补=X-Y原原=00111000，真值为，真值为+56。n补码的减法运算补码的减法运算自动自动丢失丢失2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=00000111，-Y补补=00010011例例2：X=+0000111，Y=-0010011，求两数的补码之差。，求两数的补码之差。X补
121、补=00000111)-Y补补=00010011X补补+-Y补补=00011010+7-)-19+26结论：结论：两数两数差为正差为正，正数的补码为原码，即，正数的补码为原码，即：X-Y原原=X-Y补补=00011010，真值为，真值为+26。n补码的减法运算补码的减法运算2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法解：解：X补补=11100111，-Y补补=00000110例例3：X=-0011001，Y=-0000110，求两数的补码之差。，求两数的补码之差。X补补=11100111)-Y补补=00000110X补补+-Y补补=11101101-25-)-6
122、-19结论：结论：两数两数差为负差为负，将负数的补码还原为原码，即，将负数的补码还原为原码，即：X-Y原原=(X-Y)补补补补=10010011，真值为，真值为-19。n补码的减法运算补码的减法运算2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数字长为带符号数字长为n，最高位表示符号，其余，最高位表示符号，其余n-1位表示数值，位表示数值，补码运算范围补码运算范围为为-2n-1+2n-1-1,如运算结果超出此范围，称补码如运算结果超出此范围，称补码溢出溢出(简称溢出简称溢出)。溢出时，将造成运算错误。溢出时，将造成运算错误。溢出：指带符号数的补码运算溢出。溢
123、出：指带符号数的补码运算溢出。字长字长n=8，二进制数补码运算范围为：二进制数补码运算范围为：-28-1+28-1-1，即，即-128+127，如果运算结果超出此范围，则产生溢出。如果运算结果超出此范围，则产生溢出。n溢出及其判断方法溢出及其判断方法字长字长n=16，补码运算范围为：补码运算范围为：-216-1+216-1-1，即，即-32768+32767，如果运算结果超出此范围，则产生溢出。如果运算结果超出此范围，则产生溢出。2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n溢出及其判断方法溢出及其判断方法解：解：X补补=01000000，Y补补=0100000
124、1X补补=01000000)Y补补=01000001X补补+Y补补=10000001+64-)+65+129结论：结论：两数两数正数相加正数相加，结果应该为正数，结果应该为正数+129，但，但运算结运算结果却为负数果却为负数-127，发生错误的原因是运算时，发生错误的原因是运算时产生了溢出产生了溢出。例例1：X=+1000000，Y=+1000001，求两数的补码之和。，求两数的补码之和。X补补+Y补补=10000001，X+Y=-1111111(-127)2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n溢出及其判断方法溢出及其判断方法解：解：X补补=100000
125、01，Y补补=11111110X补补=10000001)Y补补=11111110X补补+Y补补=101111111-127+)-2-129结论：结论：两数两数负数相加负数相加，结果应该为负数，结果应该为负数-129，但，但运算结运算结果却为正数果却为正数+127，发生错误的原始是运算时，发生错误的原始是运算时产生了溢出产生了溢出。例例2：X=-1111111，Y=-0000010，求两数的补码之和。，求两数的补码之和。X补补+Y补补=01111111，X+Y=+1111111(+127)自动自动丢失丢失2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n溢出及其判断方
126、法溢出及其判断方法根据参加运算的根据参加运算的两个数符号两个数符号及及运算结果符号运算结果符号判断。判断。V=1，表示有溢出；，表示有溢出；V=0，表示无溢出。，表示无溢出。u判断溢出的方法判断溢出的方法利用利用双进位状态双进位状态来判断，即符号位相加的进位状来判断，即符号位相加的进位状态态 数值部分的最高位相加的进位状态。数值部分的最高位相加的进位状态。V=D7C D6C2.62.6带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法带符号数的表示法n溢出及其判断方法溢出及其判断方法u溢出与进位：不同性质的概念，二者之间无必然联系。溢出与进位：不同性质的概念，二者之间无必然联系。进位：运算结果的
127、最高位向更高位的进位。进位：运算结果的最高位向更高位的进位。如有进位：如有进位：D7C=1若若D6C=1，则，则V=D7C D6C=1 1=0，表示，表示无无溢出；溢出；若若D6C=0，则，则V=D7C D6C=1 0=1，表示，表示有有溢出。溢出。如无进位：如无进位：D7C=0若若D6C=1，则，则V=D7C D6C=0 1=1，表示，表示有有溢出；溢出；若若D6C=0，则，则V=D7C D6C=0 0=0，表示，表示无无溢出。溢出。第三章第三章8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统3.18086/8088微处理器微处理器3.28086/8088系统的最小系统的最小/最大工作方式
128、最大工作方式3.38086/8088的存储器的存储器3.48086/8088的指令系统的指令系统n主要内容主要内容u透彻理解与熟练掌握透彻理解与熟练掌握8086/8088内部组成结构、内部组成结构、寄存器结构与总线周期等寄存器结构与总线周期等u深入理解深入理解存储器的分段设计存储器的分段设计u正确理解与熟练掌握正确理解与熟练掌握物理地址和逻辑地址关系物理地址和逻辑地址关系u理解堆栈及其操作理解堆栈及其操作u理解理解“段加偏移段加偏移”寻址机制寻址机制u掌握寻址方式掌握寻址方式u掌握掌握6大类指令系统的基本方法大类指令系统的基本方法n学习要求学习要求第三章第三章8086/8088微处理器及其系统
129、微处理器及其系统Intel系列系列CPU一直占着主导地位一直占着主导地位Intel8086/8088、Z8000和和MC68000为代表的为代表的16位微处理器是位微处理器是第第3代代产品，其性能已达到中、高档产品，其性能已达到中、高档小型计算机的水平。小型计算机的水平。8086/8088后续的后续的80286、80386、80486以及以及Pentium系列系列CPU结构与功能已经发生很大变化，结构与功能已经发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，仍然但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，仍然是经典是经典8086/8088CPU的延续与提升。的延续与提升。其它系列流行的其它系列流
130、行的CPU(如如AMD公司的公司的6X86MX/MII等等)也与也与80X86CPU兼容兼容。第三章第三章8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统3.18086/8088微处理器微处理器8086是是Intel系列的系列的16位位微处理器。微处理器。采用采用HMOS工艺，集成工艺，集成2.9万个万个晶体管晶体管，单一的，单一的+5V电源，电源，40条条引脚，双列直插式引脚，双列直插式封装封装，时钟时钟频率频率510MHz，最快的指令，最快的指令执行执行时间时间为为0.4us。8086有有16根数据线，根数据线，20根地址线，寻址根地址线，寻址1MB的存储单元和的存储单元和64KB的的I
131、/O端口。端口。8088是准是准16位微处理器，内部寄存器、运算器以及内部数位微处理器，内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是据总线都是16位，但位，但外部数据总线为外部数据总线为8条。条。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.18086/8088CPU的内部结构的内部结构从功能上讲，可分为两个独立的部分，并行重叠操作：从功能上讲，可分为两个独立的部分，并行重叠操作：http:/ 8086/80888086/8088的引脚功能引脚图如下，的引脚功能引脚图如下，其中带括号的引脚功能为最大模式下的功能其中带括号的引脚功能为最大模式下的功能3.18086/8088微处理器微处理器3.1.4
132、8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续1)分时复用分时复用地址地址/数据总线数据总线：AD15AD0(引脚引脚39，2-16，16根根)传送地址传送地址时：单向，三态时：单向，三态输出输出传送数据传送数据时：双向，三态时：双向，三态输入输出输入输出通过通过分时复用分时复用利用利用40条引脚实现条引脚实现20位地址、位地址、16位数据即众多控位数据即众多控制信号和状态信号的传输。制信号和状态信号的传输。T1状态：输出要寻址的存储器或状态：输出要寻址的存储器或I/O端口端口地址地址；T2状态：浮置成状态：浮置成高阻高阻状态，为传输数据做准备；状态，为传输数据做准备；T3状态：用于
133、传输状态：用于传输数据数据；T4状态：状态：结束结束总线周期。总线周期。当当CPU响应中断以及系统总线响应中断以及系统总线“保持响应保持响应”时，复用线都被浮时，复用线都被浮置成置成高阻高阻状态。状态。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续2)分时复用分时复用地址地址/状态总线状态总线：A19/S6A16/S3(引脚引脚3538，4根根)输出，输出，三态。三态。T1状态：输出状态：输出地址地址的最高位；的最高位；T2T4状态：输出状态：输出状态状态信息。信息。访问存储器：访问存储器：T1状态时输出的状态时输出的A19A16送到
134、送到锁存器锁存器（8282）锁存，与锁存，与AD15AD0组成组成20位的地址信号；位的地址信号；访问访问I/O端口：端口：不使用不使用这这4条引线，条引线，A19A16=0。S6为为0，8086当前与总线当前与总线相连相连。S5表明中断允许标志位表明中断允许标志位IF的当前设置。的当前设置。S4和和S3指示当前正在使用哪个指示当前正在使用哪个段寄存器段寄存器。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续3)S4S3状状态00当前正在使用当前正在使用ES01当前正在使用当前正在使用SS10当前正在使用当前正在使用CS，或未用任何段寄
135、存器，或未用任何段寄存器11当前正在使用当前正在使用DSS4、S3的代码组合和对应的状态的代码组合和对应的状态3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续4)电源线和地线：电源线和地线：3根根1个个电源线电源线Vcc（引脚（引脚40）:输入电压输入电压+5V10%2个个地线地线GND（引脚（引脚1，20）：均接地）：均接地3.18086/8088微处理器微处理器8086/8088的引脚特性的引脚特性数据数据/地址、状态地址、状态/地址复用线的特点地址复用线的特点减少了减少了8086CPU的引脚线的引脚线需解决需解决数据数据/地址线的
136、分离地址线的分离控制线的特点控制线的特点功能各异：不同控制线具有不同的作用功能各异：不同控制线具有不同的作用方向确定：仅为单相输入或输出方向确定：仅为单相输入或输出电平触发：不同控制线有不同的电平触发方式电平触发：不同控制线有不同的电平触发方式电源线电源线VCC:+5VGND:地地控制总线：控制总线：8根根a)BHE/S7(引脚引脚34)：高：高8位数据总线允许位数据总线允许/状态状态复用复用，三，三态，态，输出输出BHE在总线周期的在总线周期的T1状态时输出，状态时输出，S7在在T2T4时输出。时输出。8086中，当中，当BHE/S7引脚上输出引脚上输出BHE信号时，表示信号时，表示总线上高
137、总线上高8位位AD15AD8的数据有效。存储体寄库选择控制。的数据有效。存储体寄库选择控制。8088中，中，34引脚不是引脚不是BHE/S7，而是被赋予另外的信号：，而是被赋予另外的信号：最小最小方式时，它为方式时，它为SS0，最大方式时，它恒为高电平。，最大方式时，它恒为高电平。S7在在8086中未被赋予定义。中未被赋予定义。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续5)3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续6)b)RD(引脚引脚32)：读控制，三态，：读控制，
138、三态，输出，低有效输出，低有效RD=0时，时，CPU将执行对将执行对M/IO端口的读操作。端口的读操作。对内存单元还是对对内存单元还是对IO端口读取数据，取决于端口读取数据，取决于M/IO(8086)或或M/IO(8088)信号。信号。在一个在一个读操作读操作的总线周期中，的总线周期中，RD信号在信号在T2、T3、Tw状态状态均为低电平，以保证均为低电平，以保证CPU读有效。读有效。在系统总线在系统总线“保持响应保持响应”期间，期间，RD被浮空。被浮空。“Ready”输入引脚，接收来自于内存输入引脚，接收来自于内存单元或单元或I/O端口向端口向CPU发来的发来的“准备好准备好”状态信号，表明内
139、存单元或状态信号，表明内存单元或I/O端口端口已经准备好进行读写操作。该信号是已经准备好进行读写操作。该信号是协调协调CPU与内存单元或与内存单元或I/O端口之间进端口之间进行信息传送的联络信号。行信息传送的联络信号。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续7)c)READY(引脚引脚22):“准备好准备好”信号，信号，输入，高有效输入，高有效，由所，由所寻址的寻址的M或或IO设备发出。设备发出。READY=1时，表示时，表示M或或IO设备已设备已准备就绪准备就绪，马上可以进，马上可以进行依次数据传输。行依次数据传输。CPU在每
140、个总线周期的在每个总线周期的T3状态开始状态开始对对READY信号信号采样采样。当当READY=0时，表示时，表示M或或IO设备尚未准备好，则设备尚未准备好，则CPU在在T3状态之后状态之后自动插入一个或几个等待状态自动插入一个或几个等待状态Tw，直到，直到READY变为高电平，进入变为高电平，进入T4状态，完成数据传送过程。状态，完成数据传送过程。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续8)d)TEST(引脚引脚23):等待测试信号，等待测试信号，输入，低有效。输入，低有效。当当CPU执行执行WAIT指令指令时，进入空转等待状
141、态，且每隔时，进入空转等待状态，且每隔5个个时钟周期时钟周期对该线的输入进行对该线的输入进行一次测试一次测试：若若TEST=1时，时，CPU将停止取下条指令而将停止取下条指令而继续处于等待继续处于等待状状态，重复执行态，重复执行WAIT，直到，直到TEST=0时，等待状态时，等待状态结束结束，CPU才继续往下执行被暂停的指令。才继续往下执行被暂停的指令。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续9)e)INTR(引脚引脚18):可可屏蔽中断请求，屏蔽中断请求，输入，高有效。输入，高有效。INTR=1时，表示时，表示外设提出了中断请
142、求外设提出了中断请求，8086在每个指令在每个指令周期的周期的最后一个最后一个T状态状态去采样此信号。去采样此信号。若若IF=1，CPU响应中断，停止执行当前的指令序列，并转响应中断，停止执行当前的指令序列，并转去执行中断服务程序。去执行中断服务程序。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续10)f)NMI(引脚引脚17):非非屏蔽中断请求，输入，屏蔽中断请求，输入，上升沿触发上升沿触发此请求此请求不受不受IF状态的影响状态的影响，也，也不能用软件屏蔽不能用软件屏蔽，只要此信，只要此信号一出现，号一出现，CPU就会在现行指令结束
143、后引起中断。就会在现行指令结束后引起中断。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续11)g)RESET(引脚引脚21):复位信号，复位信号，输入，高电平有效输入，高电平有效。与与8284A（时钟发生（时钟发生/驱动器）的复位驱动器）的复位输出输出端相连；端相连；8086/8088要求复位脉冲宽度要求复位脉冲宽度不得小于不得小于4个时钟周期个时钟周期，而，而初次初次接通电源时所引起的复位，则要求维持的高电平接通电源时所引起的复位，则要求维持的高电平不不能小于能小于50S。复位后，复位后，CPU的主程的主程序流程恢复到启动时序流程恢
144、复到启动时的循环待命初始状态。的循环待命初始状态。内部寄存器内部寄存器状状态标志寄存器志寄存器IPCSDSSSES指令指令队列列缓冲器冲器清除清除0000HFFFFH0000H0000H0000H清除清除3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续12)h)CLK(引脚引脚19):系统时钟，系统时钟，输入输入通常与通常与8284A时钟发生器的时钟时钟发生器的时钟输出输出端端CLK相连，该时钟相连，该时钟信号的低信号的低/高之比常采用高之比常采用2:1(占空比占空比1/3)。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/
145、8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续13)其它控制线（引脚其它控制线（引脚2431）：）：8个个这些控制线的性能，根据这些控制线的性能，根据方式控制线方式控制线（引脚（引脚33）MN/MX所处的状态而定。所处的状态而定。MN/MX=1，8086工作于最小方式，全部信号由工作于最小方式，全部信号由CPU提供；提供；MN/MX=0，8086工作于工作于最大最大方式，控制信号由方式，控制信号由8288总线控总线控制器提供。制器提供。3.18086/8088微处理器微处理器3.1.48086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续14)时序：时序：计算机操作运行的时间顺序。计算机操作
146、运行的时间顺序。时序：三总线上出现的信息不但时序：三总线上出现的信息不但有严格的顺序，而且有准确的时有严格的顺序，而且有准确的时间，成为定时或时序。间，成为定时或时序。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式条件条件最小工作模式：控制线最小工作模式：控制线MN/MX=H最大工作模式：控制线最大工作模式：控制线MN/MX=L特点特点最小工作模式：控制线由最小工作模式：控制线由CPU自身产生自身产生最大工作模式：控制线由芯片最大工作模式：控制线由芯片8288产生产生应用应用最小工作模式：硬件简单，用于专用机最小工作模式：硬件简单，用于专用机最大工作模式：硬件复杂，用于系统
147、机最大工作模式：硬件复杂，用于系统机注：掌握最小工作模式，了解最大工作模式注：掌握最小工作模式，了解最大工作模式3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式MN/MX接接电源电压电源电压，系统处于，系统处于最小最小方式，即方式，即单处理器单处理器系统方式；系统方式；时钟信号发生器时钟信号发生器8284A；外接晶体的基本振荡频率为；外接晶体的基本振荡频率为15MHz，经，经8284A三分频后，送给三分频后，送给CPU作系统作系统时钟时钟CLK。8位位地址锁存器地址锁存器8282：锁存后地址信号，在整个周期保持不变。：锁存后地址信号，在整个周期保持不变。三态输出的三态输出的8
148、位位数据总线收发器数据总线收发器8286：用于增加系统的驱动能力。：用于增加系统的驱动能力。等待状态产生电路：等待状态产生电路：向向8284A的的RDY端提供一个信号，经同步端提供一个信号，经同步后，向后，向CPU的的READY线发线发“准备就绪准备就绪”信号，信号，通知通知CPU数据传送已完成，可退出当前总线数据传送已完成，可退出当前总线周期。周期。3.2.1最小方式最小方式3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1最小方式最小方式(续续1)3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1最小方式最小方式(续续2)a）INTA(I
149、nterruptacknowledge)引脚引脚24中断响应信号，中断响应信号，输出，低有效输出，低有效CPU对来自外设的中断请求作出响应，发对来自外设的中断请求作出响应，发两个连续负脉冲两个连续负脉冲。第一个第一个脉冲：脉冲：通知通知外设端口，中断请求被允许；外设端口，中断请求被允许；第二个第二个脉冲：外设往数据总线上脉冲：外设往数据总线上发送发送中断类型码。中断类型码。b）ALE：(addresslatchenable)引脚引脚25地址锁存允许信号，地址锁存允许信号，输出，高有效。输出，高有效。CPU在每个总线周期在每个总线周期T1状态状态发出，作为地址锁存器的地址发出，作为地址锁存器的地
150、址锁存信号。锁存信号。中断：是中断：是CPU与外部设备交换信息的一种方式。计算机在与外部设备交换信息的一种方式。计算机在执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部请执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部请求时，处理器就暂时中断正在执行的正常程序，而转去执行求时，处理器就暂时中断正在执行的正常程序，而转去执行对异常事件或某种外设的请求的处理操作。对异常事件或某种外设的请求的处理操作。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1最小方式最小方式(续续3)c）DEN：(dataenable)引脚引脚26数据允许信号，数据允许信号，输出，三态，低有效
151、输出，三态，低有效为为总线收发器总线收发器OE端提供控制信号，决定是否允许数据通过。端提供控制信号，决定是否允许数据通过。d)DT/R：(dataenable)引脚引脚27数据收发控制信号，数据收发控制信号，输出，三态输出，三态控制总线收发器的数据控制总线收发器的数据传送方向传送方向高高电平时：数据电平时：数据发送发送低低电平时：数据电平时：数据接收接收3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1最小方式最小方式(续续3)e)M/IO：(memory/inputandoutput)引脚引脚28存储器存储器/输入输出控制信号，输入输出控制信号，输出，三态输出，三态
152、用于用于区分区分CPU访问访问M还是还是IO。高电平高电平:访问访问M:低电平低电平:访问访问IO。f)WR:(write)引脚引脚29写控制信号，写控制信号，输出，三态，低有效输出，三态，低有效表示表示CPU当前进行当前进行M或或IO的的写写操作。操作。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1最小方式最小方式(续续3)g)HOLD：(holdrequest)引脚引脚30总线保持请求信号，总线保持请求信号，输入，高有效输入，高有效是系统中的是系统中的其它其它总线主控部件向总线主控部件向CPU发出的发出的请求占用总线请求占用总线的控制信号。的控制信号。h)HL
153、DA:(holdacknowledge)引脚引脚31总线保持应答信号，总线保持应答信号，输出，高有效输出，高有效与与HOLD配合使用的联络信号，配合使用的联络信号，有效期间有效期间，所有与三态门连接的引脚处于浮空，让，所有与三态门连接的引脚处于浮空，让出总线。出总线。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2最大方式最大方式MN/MX接地接地，系统处于，系统处于最大最大方式，含方式，含两个或多个两个或多个处理器，需要处理器，需要解决主处理器和协处理器之间解决主处理器和协处理器之间协调协调工作及工作及总线共享总线共享问题。问题。时钟发生时钟发生/驱动器驱动器82
154、84A：1片片8位位地址锁存器地址锁存器8282：3片片三态输出三态输出的的8位位数据线收发器数据线收发器8286：2片片等待状态产生电路：等待状态产生电路：协调协调Ready信号信号总线控制器总线控制器8288：对：对CPU发出的控制信号发出的控制信号变换、组合变换、组合，得到，得到对对M或或IO的读的读/写信号，对写信号，对8282和和8286的控制信号。的控制信号。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2最大方式最大方式(续续2)最小方式：控制信号最小方式：控制信号M/IO或或(M/IO)、WR、INTR、ALE、DT/R、DEN直接从直接从CPU的第
155、的第2429脚送出。脚送出。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2最大方式最大方式(续续4)3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2最大方式最大方式(续续6)b)LOCK(lock)引脚引脚29总线封锁信号，总线封锁信号，输出输出由由指令前缀指令前缀LOCK产生，产生，LOCK前缀后面一条指令执行完毕，前缀后面一条指令执行完毕，LOCK信号撤销。信号撤销。低电平时低电平时：CPU独占总线，系统中其它主要部件就不能占用独占总线，系统中其它主要部件就不能占用总线。总线。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最
156、大工作方式3.2.2最大方式最大方式(续续7)c)RQ/GT1、RQ/GT0：引脚：引脚30、31总线请求输入总线请求输入/总线允许输出总线允许输出供供CPU以外的两个处理器，用来发出使用总线的请求信号，以外的两个处理器，用来发出使用总线的请求信号，和接收和接收CPU对总线请求信号的回答信号。二者都是双向的，对总线请求信号的回答信号。二者都是双向的，信号在同一引线上传输，当方向相反，信号在同一引线上传输，当方向相反，RQ/GT0有更高优先有更高优先权。权。3.28086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2最大方式最大方式(续续7)d)MRDC(memoryreadco
157、mmand)对存储器读对存储器读MWTC:(memorywritecommand)对存储器写对存储器写AMWC(advancedmemorywritecommand)超前写存储器命令超前写存储器命令IOWC(I/Owritecommand)对对I/O写写IODC(I/Oreadcommand)对对I/O读读AIOWC(advancedI/Owritecommand)超前写超前写I/O命令命令3.38086/8088存储器存储器3.3.1存储器组织存储器组织20条条AB，寻址，寻址1M存储空间；存储空间；按字节组织，每个字节按字节组织，每个字节唯一唯一地址；地址；字节：字节：顺序存放顺序存放字：
158、字：低低位字节放在位字节放在低低地址中地址中高高位字节放在位字节放在高高地址中地址中双字节：双字节：低位字是偏移量低位字是偏移量高位字是段地址高位字是段地址规则字：规则字：低位低位字节存放在偶字节存放在偶数数地址地址非规则字：非规则字：低位低位字节存放在字节存放在奇数奇数地址地址3.38086/8088存储器存储器3.3.1存储器组织存储器组织(续续1)字节的存取需要字节的存取需要1个总线周期个总线周期3.38086/8088存储器存储器3.3.1存储器组织存储器组织(续续2)3.38086/8088存储器存储器3.3.1存储器组织存储器组织(续续3)3.38086/8088存储器存储器3.3
159、.1存储器组织存储器组织(续续4)地址总线地址总线A19A1可同时对高、低位库的存储单元寻址，可同时对高、低位库的存储单元寻址，A0或或BHE用于库的选择，分别接到库选择端用于库的选择，分别接到库选择端SEL。BHEA0操作操作使用的数据总线使用的数据总线00同时读同时读/写高低两个字节写高低两个字节AD15AD001只读只读/写奇地址的高位写奇地址的高位AD15AD810只读只读/写偶地址的高位写偶地址的高位AD8AD011不传送不传送3.38086/8088存储器存储器3.3.1存储器组织存储器组织(续续4)8088系统中，寻址空间系统中，寻址空间1MB，单一的单一的存储器，存储器，1M8
160、位。位。20跟地址线与跟地址线与8跟数据线分别同跟数据线分别同8088CPU的对应地址线和的对应地址线和数据线相连。数据线相连。8088CPU每访问每访问1次存储器次存储器只读只读/写写1个字节个字节信息。任何数信息。任何数据字都需要两次访问存储器才能完成读据字都需要两次访问存储器才能完成读/写操作。写操作。8088系统中，程序运行速度比在系统中，程序运行速度比在8086系统中系统中慢慢些。些。3.38086/8088存储器存储器3.3.2存储器分段存储器分段3.38086/8088存储器存储器3.3.2存储器分段存储器分段(续续1)每个段大小可以从一个字节开始，任意递增，每个段大小可以从一个
161、字节开始，任意递增，最多最多包含包含64KB长的连续存储单元；长的连续存储单元；每个段的每个段的20位起始地址（位起始地址（段基址段基址），是能被），是能被16整除整除的数，的数，即最后即最后4位为零，可通过程序在段寄存器中装入位为零，可通过程序在段寄存器中装入16位位段地段地址址来设置；来设置；段地址是段地址是20位段基址的前位段基址的前16位。位。1个程序所用的具体存储空间：个程序所用的具体存储空间：1个或多个个或多个逻辑段；逻辑段；段基地址存在段基地址存在CS、SS、DS、ES中，程序可以从中给出的中，程序可以从中给出的逻辑段中存取代码和数据；逻辑段中存取代码和数据；段区的分配是由段区的
162、分配是由操作系统操作系统完成的，系统允许程序员指定。完成的，系统允许程序员指定。3.38086/8088存储器存储器3.3.2存储器分段存储器分段(续续1)20位寻址操作变为位寻址操作变为16位寻址操作位寻址操作缩短了指令长度，提高了执行速度缩短了指令长度，提高了执行速度多在段内操作，少在段间操作多在段内操作，少在段间操作注：程序设计中变复杂寻址为简单寻址注：程序设计中变复杂寻址为简单寻址分段结构的优点：分段结构的优点：3.38086/8088存储器存储器3.3.3实际地址和逻辑地址实际地址和逻辑地址实际地址实际地址(也称为物理地址也称为物理地址)：CPU对存储器进行访问时的实对存储器进行访问
163、时的实际寻址所使用的地址，对际寻址所使用的地址，对8086/8088来讲，用来讲，用20位二进制数位二进制数或或5位十六进制数表示。位十六进制数表示。逻辑地址：逻辑地址：程序和指令中表示的一种地址，由段地址和偏移程序和指令中表示的一种地址，由段地址和偏移地址两部分组成，用无符号的地址两部分组成，用无符号的16位二进制或位二进制或4位十六进制表示。位十六进制表示。段地址：段地址：16位段寄存器直接给出的位段寄存器直接给出的16位地址。位地址。偏移地址偏移地址(也称为偏移量或偏移也称为偏移量或偏移)：由指令寻址时的寄存器组由指令寻址时的寄存器组合与位移量之和，合与位移量之和，16位的偏移量。表示所
164、寻址的地址单元距位的偏移量。表示所寻址的地址单元距离段起始地址之间的偏移。离段起始地址之间的偏移。3.38086/8088存储器存储器3.3.3实际地址和逻辑地址实际地址和逻辑地址(续续1)3.38086/8088存储器存储器3.3.3实际地址和逻辑地址实际地址和逻辑地址(续续2)3.38086/8088存储器存储器3.3.4堆栈堆栈8086系统中的堆栈是用系统中的堆栈是用段定义语句段定义语句在存储器中定义的一个在存储器中定义的一个堆栈段，如同其它逻辑段，可在堆栈段，如同其它逻辑段，可在1MB的存储空间中浮动。的存储空间中浮动。一个系统堆栈一个系统堆栈数目数目不受限制，栈长度不超过不受限制，栈
165、长度不超过64KB。堆栈由段寄存器堆栈由段寄存器SS和堆栈指针和堆栈指针SP来寻址来寻址SS：给出堆栈段的段地址：给出堆栈段的段地址SP：给定当前栈顶，即指出从堆栈的段基址到栈顶的偏移量。：给定当前栈顶，即指出从堆栈的段基址到栈顶的偏移量。栈顶栈顶是堆栈操作的唯一出口，是栈地址较小的一端。是堆栈操作的唯一出口，是栈地址较小的一端。3.38086/8088存储器存储器3.3.4堆栈堆栈(续续1)3.38086/8088存储器存储器（1）在进行连续的压入和弹出操作时，压入的次序与弹出的）在进行连续的压入和弹出操作时，压入的次序与弹出的次序正相反，即先压入的内容后弹出，这样可保证返回寄存器次序正相反
166、，即先压入的内容后弹出，这样可保证返回寄存器的内容不发生错误。的内容不发生错误。由于堆栈操作是按由于堆栈操作是按“后进先出后进先出”方式工作，因此在使用进栈指令方式工作，因此在使用进栈指令PUSH和和出栈指令出栈指令POP时应注意两点时应注意两点:（2）PUSH和和POP指令必须成对出现，否则会使地址出错，指令必须成对出现，否则会使地址出错，而造成整个程序执行出错。而造成整个程序执行出错。重点内容小结重点内容小结通用寄存器组，段寄存器，标志寄存器通用寄存器组，段寄存器，标志寄存器概念：时序、指令周期、总线周期、时钟周期、分时复概念：时序、指令周期、总线周期、时钟周期、分时复用总线、物理地址、逻
167、辑地址、偏移地址用总线、物理地址、逻辑地址、偏移地址总线端口单元与执行单元功能总线端口单元与执行单元功能20位物理地址形成位物理地址形成指令队列与堆栈指令队列与堆栈规则字与非规则字规则字与非规则字最小工作方式与最大工作方式特点最小工作方式与最大工作方式特点时钟发生时钟发生/驱动器驱动器8284A，地址锁存器，地址锁存器8282数据总线收发器数据总线收发器8286，总线控制器，总线控制器8288作用与特点作用与特点3.4.18086/8088指令系统特点指令系统特点8086与与8088指令系统由指令系统由8位位8080/8085指令系统扩展而来的，指令系统扩展而来的，同时又能在其后续的同时又能在
168、其后续的80x86系列的系列的CPU上正确运行。上正确运行。其主要特点是：其主要特点是：可变长可变长指令：指令格式比较复杂指令：指令格式比较复杂寻址方式寻址方式多样灵活，处理数据能力比较强多样灵活，处理数据能力比较强(字节字节/字、有符号字、有符号/无符号二进制数据、压缩型无符号二进制数据、压缩型/非压缩型十进制数据非压缩型十进制数据)。有重复指令、乘除运算指令，扩充了条件转移、移位有重复指令、乘除运算指令，扩充了条件转移、移位/循环循环指令。指令。增设了增设了加强软件中断功能和支持多处理器系统的相关指令。加强软件中断功能和支持多处理器系统的相关指令。3.4.28086/8088的指令格式的指
169、令格式指令由两部分构成：指令由两部分构成：操作码操作码(OP-Code)字段：字段：计算机所要执行的操作类型，由一组计算机所要执行的操作类型，由一组二进制代码表示。在汇编语言中用二进制代码表示。在汇编语言中用助助记符符代表。代表。操作操作码操作数或操作数地址操作数或操作数地址操作数操作数(Oprand)字段：字段：指令执行的操作所需的操作数，可是操指令执行的操作所需的操作数，可是操作数本身，或操作数地址，或操作数地址计算方法。作数本身，或操作数地址，或操作数地址计算方法。3.4.28086/8088的指令格式的指令格式无操作数：无操作数：控制类指令。控制类指令。操作操作码操作数或操作数地址操作
170、数或操作数地址双操作数：双操作数：源操作数源操作数(source)，目的操作数，目的操作数(destination)一一个操作数在寄存器中，另一个在寄存器或存储器中，或指令中个操作数在寄存器中，另一个在寄存器或存储器中，或指令中直接给出立即数。直接给出立即数。不允不允许两个都在存两个都在存储器中器中。单操作数：单操作数：只给出一个操作数地址，该操作数可在寄存器或存只给出一个操作数地址，该操作数可在寄存器或存储器中，或指令中直接给出立即数。储器中，或指令中直接给出立即数。3.4.28086/8088的指令格式的指令格式可变长指令，指令长度位可变长指令，指令长度位16个个字节。字节。其中其中B1和
171、和B2为为基本字节基本字节，B3B6根据不同指令作相应的安排。根据不同指令作相应的安排。指令格式：指令格式：指令格式：指令格式：3.4.28086/8088的指令格式的指令格式B1字节字节lOP指令操作码。指令操作码。lD表示方向。表示方向。D=1，REG字段所确定的寄存器为字段所确定的寄存器为目的目的；D=0，该寄存器为源。，该寄存器为源。lW表示字节或字处理方式。表示字节或字处理方式。W=1，表示字；，表示字；W=0，表示字节。，表示字节。指令格式：指令格式：3.4.28086/8088的指令格式的指令格式B2字节字节lMOD给定指令的寻址方式。（给定指令的寻址方式。（2位）位）MOD11
172、：存储器存储器方式，方式，有一个操作数位于存储器中：有一个操作数位于存储器中：MOD=00,没有没有位移量；位移量；MOD=01,只有只有低低8位位位移量，需将符号扩展位移量，需将符号扩展8位，形成位，形成16位；位；MOD=10,有有16位位位移量。位移量。MOD=11：寄存器寄存器方式，方式，两个操作数均在寄存器中，两个操作数均在寄存器中，一个由一个由REG字段确定，字段确定，一个由一个由R/M字段确定。字段确定。指令格式：指令格式：3.4.28086/8088的指令格式的指令格式B2字节字节REG用来确定确定某一操作数所在的用来确定确定某一操作数所在的寄存器寄存器编码编码R/M受受MOD
173、制约制约。MOD11，某操作数所在的寄存器编号；，某操作数所在的寄存器编号；MOD11，某操作数所在的存储单元有效地址，某操作数所在的存储单元有效地址EA，共，共24种计种计算方法。算方法。指令格式：指令格式：3.4.28086/8088的指令格式的指令格式指令格式：指令格式：涉及涉及BP寄存器寄存器寻址方式时，寻址方式时，SS为默认为默认的新寄存器；其他情的新寄存器；其他情况况DS为默认的段寄存器。为默认的段寄存器。3.4.28086/8088的指令格式的指令格式指令格式：指令格式：3.4.3寻址方式寻址方式指令格式：指令格式：指令执行中所需的操作数可能在指令执行中所需的操作数可能在寄存器寄
174、存器中，也可以在中，也可以在内存内存或或I/O端口端口中，对于不同的操作数均由不同的方法来存取它们。中，对于不同的操作数均由不同的方法来存取它们。特别是对于存放于特别是对于存放于存储单元存储单元的操作数，可以采用的操作数，可以采用多种不同的方多种不同的方式式进行寻址及存取！进行寻址及存取！3.4.3寻址方式寻址方式指令格式：指令格式：3.4.3寻址方式寻址方式1.固定寻址固定寻址有些单字节指令，规定有些单字节指令，规定CPU对某个对某个固定的寄存器固定的寄存器进行进行如：如：加法的加法的ASCII调整指令调整指令AAA，规定被调整的数总位于，规定被调整的数总位于AL中。中。该指令用来调整该指令
175、用来调整AL中的结果，指令编码为：中的结果，指令编码为：OPOP0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 137H3.4.3寻址方式寻址方式2.立即数寻址立即数寻址操作数就在指令中操作数就在指令中，当执行指令时，当执行指令时，CPU直接从指令队列中直接从指令队列中取得立即数，而取得立即数，而不必执行总线周期。不必执行总线周期。立即数可以是立即数可以是8位，或位，或16位；位；只能是只能是整数类型整数类型的源操作数；的源操作数；主要用来给寄存器赋初值；主要用来给寄存器赋初值；指令执行速度快。指令执行速度快。例如：加法指令例如：加法指令MOVAX，1680H表示将表示将1680H
176、送送AX，AH中为中为16H，AL中为中为80H;即高即高地址对应高字节，低低址对应低字节。地址对应高字节，低低址对应低字节。3.4.3寻址方式寻址方式3.寄存器寻址寄存器寻址3.4.3寻址方式寻址方式3.寄存器寻址寄存器寻址注意：注意：（1）当指令中的源操作数和目标操作数均为寄存器时，必须）当指令中的源操作数和目标操作数均为寄存器时，必须采用同样长度的寄存器采用同样长度的寄存器（2）两个操作数不能同时为段寄存器）两个操作数不能同时为段寄存器（3）目标操作数不能是代码段寄存器（）目标操作数不能是代码段寄存器（CS）3.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址存储器寻址3.4.3寻址方式寻址方式4.
177、存储器寻址：存储器寻址：直接寻址直接寻址当指令中的源操作数或目的操作数，采用直接给出被访问当指令中的源操作数或目的操作数，采用直接给出被访问内存单元的逻辑地址时，这种寻址方式称直接寻址。内存单元的逻辑地址时，这种寻址方式称直接寻址。例：例：MOVAX,3E4CH;AX(DS:3E4CH)源操作数采用直接寻址，指令中由方括号给出的是被访问源操作数采用直接寻址，指令中由方括号给出的是被访问内存单元的逻辑偏移地址，逻辑段地址隐含在内存单元的逻辑偏移地址，逻辑段地址隐含在DS中，物理地中，物理地址为址为(DS)10H+3E4CH3.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：直接寻址直接寻址最简
178、单、直观。最简单、直观。指令中直接以指令中直接以位移量位移量形式，输出操作数的有效地址形式，输出操作数的有效地址EA，即即EA=DISP。执行速度快，主要用于存取位于存储体中的简易变量。执行速度快，主要用于存取位于存储体中的简易变量。编码格式为：编码格式为：4个字节个字节312423222119181615870OPMODREGR/MDISP-LDISP-H如：如：MOVAX，1680H:表示将表示将1680H和和1681H两单元的取入两单元的取入AX中。中。3.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：间接寻址间接寻址内存单元的逻辑偏移地址通过寄存器间接给出；内存单元的逻辑偏移地址通
179、过寄存器间接给出；指指寄存器寻址方式寄存器寻址方式，操作数，操作数一定一定在存储器中；在存储器中；存储单元的存储单元的EA由由寄存器寄存器指出：基址寄存器指出：基址寄存器BX，基址指针，基址指针寄存器寄存器BP，变址寄存器，变址寄存器SI和和DI；书写时，寄存器带书写时，寄存器带方括号方括号；根据所采用的寄存器不同，分为根据所采用的寄存器不同，分为三种三种：基址寻址：基址寻址：BX或或BP+位移量位移量变址寻址：变址寻址：SI或或DI+位移量位移量基址加变址寻址：基址加变址寻址：BX或或BP+SI或或DI+位移量位移量3.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：间接寻址间接寻址13.
180、4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：间接寻址间接寻址23.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：间接寻址间接寻址33.4.3寻址方式寻址方式有效地址有效地址EA的计算方法如下：的计算方法如下：物理地址物理地址PA计算方法如下：计算方法如下：物理地址物理地址=DS10H+SI/DI/BX物理地址物理地址=SS10H+BP(1)不同的寄存器所隐含对应的段不同。采用不同的寄存器所隐含对应的段不同。采用SI、DI、BX寄存寄存器，数据存于数据段中；采用器，数据存于数据段中；采用BP寄存器，数据存于堆栈段中。寄存器，数据存于堆栈段中。(2)8086的寄存器的寄存器AX，CX，D
181、X一般不能在寄存器间接寻址中一般不能在寄存器间接寻址中使用。使用。3.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：实例实例13.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：实例实例23.4.3寻址方式寻址方式4.存储器寻址：存储器寻址：实例实例33.4.3寻址方式寻址方式5.其它寻址方式：其它寻址方式：25.2I/O端口端口寻址方式寻址方式直接端口寻址：直接端口寻址：以以8位位立即数方式在指令中直接给出。立即数方式在指令中直接给出。端口号范围端口号范围0255例如：例如：INAL,n间接端口寻址：间接端口寻址：通过通过DX间接寻址，间接寻址，16位端口地址放在位端口地址放在DX中。
182、中。端口号范围端口号范围065535例如：例如：OUTDX,AL3.4.3寻址方式寻址方式5.其它寻址方式：其它寻址方式：35.3转移类指令的转移类指令的寻址方式寻址方式8086/8088系统中，存储器采用分段结构，转移类指令有系统中，存储器采用分段结构，转移类指令有段内段内转移和转移和段间段间转移。转移。条件转移指令：条件转移指令：只允许实现段内转移，且只允许实现段内转移，且段内短转移段内短转移，即转移地址范围为，即转移地址范围为-128+127字节，由指令直接给出字节，由指令直接给出8位位地址偏移量。地址偏移量。无条件转移指令和调用指令：无条件转移指令和调用指令：段内短转移，段内直接转移，
183、段内间接转移，段间直接转移，段内短转移，段内直接转移，段内间接转移，段间直接转移，段间间接转移。段间间接转移。3.4.4指令的分类指令的分类8086指令系统中，包含指令系统中，包含133条基本指令，与寻址方式结合，再条基本指令，与寻址方式结合，再加上不同的数据形式，可构成上千种指令。加上不同的数据形式，可构成上千种指令。按功能指令可分为按功能指令可分为6类：类：数据传送类数据传送类算术运算类算术运算类逻辑运算与移位类逻辑运算与移位类串操作类串操作类处理器控制类处理器控制类1、数据传送类、数据传送类可完成可完成寄存器与寄存器寄存器与寄存器之间、之间、寄存器与存储器寄存器与存储器之间，之间，寄存器
184、寄存器与与I/O接口接口之间的字节或字传送。之间的字节或字传送。特点：特点：除除SAHF和和POPF不影响标志寄存器内容。不影响标志寄存器内容。共共14条，分为条，分为4小类：小类：u通用数据传送通用数据传送(5条条)u目标地址传送目标地址传送(3条条)u标志位传送标志位传送(4条条)uI/O数据传送数据传送(2条条)1、数据传送类、数据传送类1、数据传送类、数据传送类字节或字传送：字节或字传送：MOV目的，源目的，源字压入堆栈：字压入堆栈：PUSH源源字弹出堆栈：字弹出堆栈：POP目的目的字节或字交换：字节或字交换：XCHG目的，源目的，源字节翻译：字节翻译：XLAT通用数据传送指令通用数据
185、传送指令(5条条)1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送源操作数：源操作数：8/16位寄存器、存储器中的某个字节位寄存器、存储器中的某个字节/字，或者字，或者8/16位立即数；位立即数；目标操作数：目标操作数：8/16位寄存器、存储器中的某个字节位寄存器、存储器中的某个字节/字，不能为立即数；字，不能为立即数；MOVd,s;将源操作数将源操作数s指定的内容送到目的指定的内容送到目的d立即数立即数存储器存储器通用寄存器通用寄存器段寄存器段寄存器1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送|MOV指令可传送指令可传送8位数据，也可传送位数据，也可传送16位数据。位数据。|MO
186、V指令中的两个操作数指令中的两个操作数s和和d，必用必用1个寄存器，个寄存器，不允许不允许同为存储单元。同为存储单元。|不能用不能用CS和和IP做目的操作数。做目的操作数。|不允许不允许段寄存器之间直接数据传送。段寄存器之间直接数据传送。|不允许不允许立即数做目的操作数。立即数做目的操作数。|不能不能向段寄存器送立即数。向段寄存器送立即数。MOV指令需指令需注意问题：注意问题：1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送MOVAX，0：AX清清0，字传送，字传送MOVAL，12H：AL12H，字节传送，字节传送例例1：8/16位立即数送累加器位立即数送累加器AL和和AX的指令。的指令。
187、MOVAL，SIMOVDI，AL例例2：两个存储单元：两个存储单元(SI)和和(DI)之间传送数据。之间传送数据。1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送MOVAH,AL：AHAL,字节传送字节传送MOVDS,AX：DSAX，字传送，字传送MOVSI,BP：SIBP，字传送，字传送例例3：CPU内存寄存器之间内存寄存器之间(除除CS，IP外外)实现数据的任意传送。实现数据的任意传送。1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送MOVAL,BUFFER:AL内存单元内存单元BUFFER中字节内容中字节内容MOVAX,SI:AXSI间接寻址指示的内存两单元字内容间接寻址指示的内
188、存两单元字内容MOVDI,CX:DICX的内容的内容例例4：CPU内部通用寄存器与存储器之间实现的数据传送内部通用寄存器与存储器之间实现的数据传送1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送MOVAX,DATA:AX数据段首地址数据段首地址DATAMOVDS,AX:DSAX例例5：将数据段首地址：将数据段首地址DATA填入填入DS中中1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送特点：特点：s和和d可以是可以是16位位寄存器或存储器两相邻单元；寄存器或存储器两相邻单元；堆栈按堆栈按字字操作；操作；每执行一条入栈指令，堆栈地址指针每执行一条入栈指令，堆栈地址指针SP减减2，入栈的数
189、据，入栈的数据位于位于栈顶栈顶；高位字节先入栈，放在较高地址单元，低位字节后入栈，高位字节先入栈，放在较高地址单元，低位字节后入栈，放在较低地址单元：放在较低地址单元：“先进先出先进先出原则原则”执行执行弹出弹出指令时，过程相反，栈顶指针的值加指令时，过程相反，栈顶指针的值加2；CS段寄存器值可以入栈，但不能反过来弹出一个字到段寄存器值可以入栈，但不能反过来弹出一个字到CS。PUSHs:将源操作数将源操作数(16位位)压入堆栈压入堆栈POPd：将堆栈中当前栈顶两相邻单元数据字弹出到：将堆栈中当前栈顶两相邻单元数据字弹出到d1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送特点：特点：可以在通
190、用寄存器和累加器之间，通用寄存器之间交换；可以在通用寄存器和累加器之间，通用寄存器之间交换；通用寄存器与寄存器之间进行；通用寄存器与寄存器之间进行；两个存储单元之间不能交换；两个存储单元之间不能交换；不能使用立即数；不能使用立即数；段寄存器与段寄存器与IP不能作为一个源或目的操作数；不能作为一个源或目的操作数；XCHGd,s:将源操作数和目的操作数将源操作数和目的操作数(字或字节字或字节)相互对应交相互对应交换换位置。位置。1、数据传送类、数据传送类:通用数据传送通用数据传送将寄存器将寄存器AL中设定的一个字节数值变换为中设定的一个字节数值变换为内存内存一段连续表一段连续表格中的另一个相应代码
191、，以实现编码制的转换。格中的另一个相应代码，以实现编码制的转换。对于一些对于一些无规律无规律的代码转换比较方便。的代码转换比较方便。使用指令前：使用指令前：BX寄存器指向表的首地址寄存器指向表的首地址AL中存放待查的码，即某一项与表首址的距中存放待查的码，即某一项与表首址的距离。离。XLAT:通过查表来完成代码转换，用于实现字节翻译功能的通过查表来完成代码转换，用于实现字节翻译功能的指令。指令。执行执行XLAT命令命令XLAT LEDLED数码显示器由七段条形的发光二极管组成数码显示器由七段条形的发光二极管组成“ ”字形字形显示字段，用一只圆形的发光二极管做小数点。结构如图显示字段，用一只圆形
192、的发光二极管做小数点。结构如图6-6-1818（a a）所示。）所示。图图 LEDLED数码显示器结构数码显示器结构 在在LED数码显示器中，通常将各段发光二极管的阴极或阳极连在一数码显示器中，通常将各段发光二极管的阴极或阳极连在一起做公共端，这样可以使驱动电路简单。因此，起做公共端，这样可以使驱动电路简单。因此，LED数码显示器就有共数码显示器就有共阴极和共阳极两种接法。阴极和共阳极两种接法。1、数据传送类、数据传送类装入有效地址：装入有效地址：LEA目的，源目的，源装入装入DS寄存器：寄存器：LDS目的，源目的，源装入装入ES寄存器：寄存器：LES目的，源目的，源2、目标地址传送指令、目标
193、地址传送指令(3条条)要点：要点：地址传送指令用于将某个操作数的地址传送到寄存器中，地址传送指令用于将某个操作数的地址传送到寄存器中，以便作为地址指针使用。以便作为地址指针使用。LEA用于把操作数的用于把操作数的偏移地址偏移地址传送到指定的传送到指定的16位的寄存位的寄存器中。器中。LES/LDS用于把存放在存储单元中的用于把存放在存储单元中的32位位操作数地址操作数地址取取出传送到出传送到指定的段寄存器指定的段寄存器和一个和一个16位的寄存器位的寄存器中。中。1、数据传送类、数据传送类:目标地址传送目标地址传送用于指定源操作数用于指定源操作数(需是需是M操作数操作数)的的16位偏移地址位偏移
194、地址EA，传送到一个指定的传送到一个指定的16位通用寄存器中。位通用寄存器中。通常用来建立串操作指令所需的通常用来建立串操作指令所需的寄存器指针寄存器指针。LEAd,s:取有效地址指令取有效地址指令1、数据传送类：目标地址传送、数据传送类：目标地址传送例如：例如：LEAAX,0618H:将内存单元的偏移量将内存单元的偏移量0618H送送AX，指令，指令执行后，执行后，AX中的内容为中的内容为0618HLEASP,3768H:使堆栈指针使堆栈指针SP为为3768HLEABX,BP+DI:将内存单元的偏移量将内存单元的偏移量BP+DI送送BX，指令，指令执行后，执行后，BX中内容为中内容为BP+D
195、I的值。的值。注意和注意和LEA和和MOV指令区别指令区别1、数据传送类：目标地址传送、数据传送类：目标地址传送从源操作数所指定的存储单元开始，由从源操作数所指定的存储单元开始，由4个连续个连续存储单元中存储单元中取出某变量的地址指针取出某变量的地址指针(共共4个字节个字节)。将将前两个字节前两个字节(偏移地址偏移地址)传送到目标操作数所指定的传送到目标操作数所指定的16位位通用通用寄存器寄存器中，后两字节中，后两字节(段地址段地址)传送到传送到DS段寄存器中。段寄存器中。LDSd,s:取某变量的取某变量的32位地址指针的指令位地址指针的指令1、数据传送类：目标地址传送、数据传送类：目标地址传
196、送从源操作数所指定的存储单元开始，由从源操作数所指定的存储单元开始，由4个连续个连续存储单元中存储单元中取出某变量的地址指针取出某变量的地址指针(共共4个字节个字节)。将将前两个字节前两个字节(偏移地址偏移地址)传送到目标操作数所指定的传送到目标操作数所指定的16位位通用通用寄存器寄存器中，后两字节中，后两字节(段地址段地址)传送到传送到ES段寄存器中。段寄存器中。LESd,s:取某变量的取某变量的32位地址指针的指令位地址指针的指令1、数据传送类、数据传送类标志位传送指令（标志位传送指令（4条）条）将将FR低字节装入低字节装入AH寄存器：寄存器：LAHF将将AH内容装入内容装入FR低字节：低
197、字节：SAHF将将FR内容压入堆栈：内容压入堆栈：PUSHF从堆栈弹出从堆栈弹出FR内容：内容：POPF1、数据传送类、数据传送类标志卸出指令标志卸出指令LAHF:将标志寄存器将标志寄存器F的的低字节低字节传送到传送到AH寄存器中寄存器中LAHF指令将标志寄存器指令将标志寄存器FLAGS中的中的5个标志位：个标志位：SF（符（符号标志）、号标志）、ZF（零标志）、（零标志）、AF（辅助进位标志）、（辅助进位标志）、PF（奇（奇偶标志）和偶标志）和CF（进位标志）分别传送到（进位标志）分别传送到AH的对应位，如下的对应位，如下图所示。图所示。通过通过AH对标志寄存器的对标志寄存器的SF、ZF、A
198、F、PF、CF标志位复位。标志位复位。1、数据传送类、数据传送类SAHF;将将AH寄存器的寄存器的5个状态标志位传送到个状态标志位传送到标志寄存器标志寄存器SAHF和和LAHF指令的操作正好相反，它将指令的操作正好相反，它将AH中的第中的第7、6、4、2、0位分别传送到标志寄存器位分别传送到标志寄存器FLAGS的对应位。该指令的对应位。该指令的执行显然会影响标志位的执行显然会影响标志位SF、ZF、AF、PF和和CF，它们将分，它们将分别被别被AH的对应位的状态修改，但其它标志位不受影响。的对应位的状态修改，但其它标志位不受影响。LAHF与与SAHF指令的用途是为了指令的用途是为了方便修改某些状
199、态标志方便修改某些状态标志。先把标志传送到先把标志传送到AH，修改后再写回标志寄存器。，修改后再写回标志寄存器。1、数据传送类、数据传送类标志压栈指令标志压栈指令PUSHFPUSHF：将将16位标志寄存器位标志寄存器F的内容入栈保护，的内容入栈保护，SP减减2本指令为隐含寻址，源操作数为标志寄存器，目的操作数为本指令为隐含寻址，源操作数为标志寄存器，目的操作数为堆栈。主要用于保护标志寄存器的内容。堆栈。主要用于保护标志寄存器的内容。POPF：将当前栈顶和次栈顶中的数据字弹出，送回标志将当前栈顶和次栈顶中的数据字弹出，送回标志寄存器中。寄存器中。本指令为隐含寻址，源操作数为标志寄存器，目的操作数
200、为本指令为隐含寻址，源操作数为标志寄存器，目的操作数为堆栈。主要用于保护标志寄存器的内容。堆栈。主要用于保护标志寄存器的内容。经常经常成对出现成对出现，用在子程序和中断处理程序的首尾，用，用在子程序和中断处理程序的首尾，用来保护和恢复主程序设计的标志寄存器内容。必要时可用来保护和恢复主程序设计的标志寄存器内容。必要时可用来修改标志寄存器内容来修改标志寄存器内容中断：是中断：是CPU与外部设备交换信息的一种方式。计算机在与外部设备交换信息的一种方式。计算机在执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部请执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部请求时，处理器就暂时中断正在执行的正常
201、程序，而转去执行求时，处理器就暂时中断正在执行的正常程序，而转去执行对异常事件或某种外设的请求的处理操作。对异常事件或某种外设的请求的处理操作。1、数据传送类：、数据传送类：I/O数据传送数据传送I/O数据传送指令（数据传送指令（2条）条）输入字节或字：输入字节或字：IN累加器，端口累加器，端口输出字节或字：输出字节或字：OUT端口，累加器端口，累加器特点：特点：|I/O指令只能用累加器作为执行指令只能用累加器作为执行I/O数据传送的机构；数据传送的机构；|直接直接寻址寻址I/O指令：寻址范围指令：寻址范围0255；|间间接接寻址寻址I/O指令：寻址范围指令：寻址范围065535；|I/O设备
202、地址两种形式：固定端口和可变端口。设备地址两种形式：固定端口和可变端口。1、数据传送类：、数据传送类：I/O数据传送数据传送IN累加器，端口号：指定端口中内容输入到累加器累加器，端口号：指定端口中内容输入到累加器AL/AXINAL,PORT:AL(端口端口PORT)INAX,PORT:AX(端口端口PORT)OUTDX,AL:端口端口(DX)ALOUTDX,AX:端口端口(DX)AX端口号可由端口号可由8位立即数直接给出，也可由位立即数直接给出，也可由DX寄存器间接给出寄存器间接给出16位端口号。位端口号。1、数据传送类：、数据传送类：I/O数据传送数据传送OUT端口号端口号,累加器：累加器累
203、加器：累加器AL/AX中内容输出到指定端口中内容输出到指定端口OUTPORT,AL:(端口端口PORT)ALOUTPORT,AX:(端口端口PORT)AXOUTDX,AL:端口端口(DX)ALOUTDX,AX:端口端口(DX)AX端口号可由端口号可由8位立即数直接给出，也可由位立即数直接给出，也可由DX寄存器间接给出寄存器间接给出16位端口号。位端口号。1、数据传送类：、数据传送类：I/O数据传送数据传送例如：例如：OUTDX,ALCS=4000H,IP=0020H,DX=6A10H,AL=66H执行结果：执行结果：将累加器将累加器AL中的数据字节中的数据字节66H，输出到，输出到DX指定的端口指定的端口6A10H中。中。表示运算结果表示运算结果影响影响标志位标志位表示运算结果表示运算结果不影响不影响标志位标志位
