第02章 微型计算机结构(2)幻灯片资料.ppt

汇编语言程序设计,第三章 微型计算机的结构,理论：4 学时,汇编语言,第三章 微型计算机的结构,,,3.1,微型处理机的结构,,,3.2,存储器,,,寻址方式,3.3,,,3.1.1 8086/8088微处理机的结构,,,3.1,微型处理机的结构,第三章 微型计算机的结构,1、执行部件EU 算术逻辑部件 寄存器组 标志寄存器 执行部件控制电路,2、总线接口部件BIU 段寄存器组 指令指针 地址加法器 指令队列缓冲器 输入输出控制电路,3.1.1 8086/8088微处理机的结构,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,,,,BIU,EU,EU和BIU的功能： 1、执行部件EU 完成指令的译码、运算及其他操作的执行； 2、总线接口部件BIU 负责CPU与存储器、I/O接口电路连接，形成片外的地址总线和数据总线，完成数据的传送；,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,执行部件EU 由4部分组成：算术逻辑部件、寄存器组、标志寄存器、执行部件控制电路 算术逻辑运算部件（ALU）：完成算术运算、逻辑运算 寄存器组：由8个16位寄存器组成 AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP 其中AXDX可分为两个8位寄存器，分别命名为AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH SI、DI 、BP、SP、不能分成8位寄存器使用,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,寄存器组 一般情况下，这8个16位寄存器(AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP) 可互换地使用，称其为通用寄存器； ALDH这8个8位寄存器也可互换地使用。

如：ADD AX，BP 与 ADD BP，AX相同 AND BX，CX 与 SUB CX，BX相同 每个寄存器又有特殊用法第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,寄存器的特殊用法,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,寄存器的特殊用法（续）,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,标志寄存器 标志寄存器长度为16位，其中9个位有定义控制标志：3 个标志位，用于控制CPU的运行方式状态标志：6 个标志位，用于表示运算结果的状态第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,CF： Carry Flag, 进位标志, 两数相加,最高位向前的进位 或两数相减最高位向前的借位 注：CPU总是把参加运算的操作数当作无符号数置CF标志 AF： Auxiliary Carry Flag, 辅助进位标志, 两数相加,第 3位向前的进位; 或两数相减第3位向前的借位 （该标志仅供CPU执行BCD码运算调整指令时用，编程人员 不能直接测试）第三章 微型计算机的结构,状态标志（6位）,3.1 微型处理机的结构,状态标志（续）,PF：Parity Flag, 奇偶标志, 两数操作(算术或逻辑),结果 的低8位中含有1的位数是偶还是奇。

ZF：Zero Flag, 零标志, 操作结果为0则ZF为1 SF：Sign Flag, 符号标志, 操作结果的符号位(即最高位 的状态) OF：Overflow Flag, 溢出标志, 算术操作,结果超过目标所 能容纳的范围 注： CPU总是把参加运算的操作数当作带符号数 置OF标志第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,控制标志（3位）,DF：Direction Flag，方向标志，用于控制数据串操作指令 访问存储器时，存储单元地址变化的方向（SI、DI增 量还是减量） TF：Tape Flag，陷阱标志，用来控制单步中断当TF=1 时，8086CPU每执行一条指令后，产生内部单步中断， 转去执行单步中断服务程序 IF：Interrupt，中断标志，用来控制CPU是否可以执行中断 当IF=1时，CPU可以中断现行程序执行，转去执行中断 服务程序第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,执行部件控制电路 从指令队列中取得一条指令代码 指令译码 产生指令功能所要求的各种控制信号 通过上述3种操作周而复始的进行，使得计算机能够完成程序所要完成的功能。

第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,总线接口部件BIU 总线接口部件由5部分组成： 段寄存器组、指令指针、地址加法器、指令队列缓冲器、输入输出控制电路 段寄存器组：共有4个16位的段寄存器段寄存器用于指令寻址内存单元时，指出段基地址（简称段地址）第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,段寄存器组 CS：Code Segment，代码段寄存器，存放当前被执行程序的段地址 DS：Data Segment，数据段寄存器，当前运行程序使用操作数的段地址 SS：Stack Segment，堆栈段寄存器，当前运行程序使用堆栈的段地址 ES：Extra Segment，附加段寄存器，当前运行程序使用操作数的段地址第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,指令指针寄存器IP（Instruction Pointer) 16寄存器，用于存放将要执行的指令地址的偏移量它与CS联合形成将要执行指令的物理地址 地址加法器 用于计算指令访问内存单元的物理地址 计算方法：将段寄存器的值送入加法器并左移4位，然后再与16位的偏移地址相加，形成20位的物理地址 如：CS 0001 0010 0011 0100 0000 IP + 0001 0010 0011 0100 0001 0011 0101 0111 0100 20位物理地址,,,第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,指令队列缓冲器 是一个6个字节的先进先出缓冲器。

当BIU与存储器或I/O设备不进行数据交换时，BIU就从存储器中取指令填充指令队列 输入输出控制电路 把形成的20位物理地址经地址总线送到片外地址总线，然后经数据总线进行数据或指令代码的传输 请看8088微处理机工作过程演示第三章 微型计算机的结构,3.1 微型处理机的结构,8088的指令执行示例,课间休息,第三章 微型计算机的结构,,,3.1,微型处理机的结构,,,3.2,存储器,,,寻址方式,3.3,3.2.1 8086/8088存储器 存储器容量 8086系统内存最大容量为1MB 物理地址范围：00000HFFFFFH 物理地址与逻辑地址 物理地址：每个存储单元都有一个唯一的编号，这个编号我们称之为这个单元的物理地址 逻辑地址：在编写程序时，使用16位的段地址和16位的偏移地址来表示数据或指令在内存的地址，这个地址成为逻辑地址第三章 微型计算机的结构,,,3.2,存储器,存储器的分段结构,存储器容量是1MB，要寻址每一个存储单元必须用20位信息来表示单元地址而8086CPU是一个16位结构，用户编程所用的地址指示器都是16位的，无法形成寻址所需的20位的地址空间，所以采用存储器分段结构。

每段的最大容量为64KB 每段的起始地址必须能被16整除这个地址的高16位通常称为段地址 段与段可以互相独立、相连、重叠或部分重叠第三章 微型计算机的结构,3.2 存储器,存储器的分段结构,,,,,,,,,,,,,00000H,FFFFFH,,,SS (16位),堆栈段：,0000B,,DS (16位),数据段：,0000B,,ES (16位),附加段：,0000B,,CS (16位),代码段：,0000B,第三章 微型计算机的结构,3.2 存储器,存储器的分段结构,第三章 微型计算机的结构,3.2 存储器,物理地址与逻辑地址的转换 物理地址对于每个存储单元来说是唯一的 而用逻辑地址来表示这个物理地址时，就可以有多种形式 如：物理地址 0001 0010 0011 0100 0101 12345H 用逻辑地址可表示为如下多种形式： 0001 0010 0011 0100 : 0000 0000 0000 0101 1234:0005H 0001 0010 0011 0000 : 0000 0000 0100 0101 1230:0045H 0001 0000 0000 0000 : 0010 0011 0100 0101 1000:2345H .,第三章 微型计算机的结构,3.2 存储器,物理地址形成,设：CS=9482H, IP=2350H，则实际地址为: 1001 0100 1000 0010 + 0010 0011 0101 0000 1001 0110 1011 0111 0000,,,,段基地址,偏移地址,段基地址,0000,,,,,,20位物理地址,,15 0,15 0,19 0,15 0,3 0,左移4位,左移4位,,地址加法器,（逻辑地址到物理地址转换）,第三章 微型计算机的结构,3.2 存储器,逻辑地址转换为物理地址,作业,1. 8086/8088 CPU由哪两个部件组成，各完成什么功能？ 2. 8086/8088 CPU由哪些寄存器组成，各有什么功能？ 3. IBM PC内存容量最大为多少KB？要寻址这样大的空间，需要多少根地址线？ 4. IBM PC的存储为什么采用分段结构？ 5. CS、DS、ES和SS段是否都可以存放数据？ 6. 试述实际地址（物理地址）和逻辑地址的关系，举例说明。