重庆大学计算机硬件基础复习.ppt

2）总线,所谓总线，就是一组用于信息公共传输的信号线，连在总线上的所有部件均能使用的公共线路，但使用必须是分时的按传输信息方向，总线分为只能单方向传输信息的单向总线和可以双向传送信息的双向总线按传输信息类别，总线分为传输数据信息的数据总线（Data Bus ,DB）、传输地址信息的地址总线（Address Bus ，AB ）和传输控制信息的控制总线（Control Bus, CB）3）数据总线、地址总线、控制总线,用于实现CPU与内存储器或I/O设备间的信息交换DB是双向总线DB的位数越多（宽），一次传输的数据信息量就越大，8位DB一次只能传输1个字节的数据信息，而64位DB则一次可以传输8个字节的数据信息数据总线DB,用来确定CPU要访问的内存单元或I/O端口的地址信号，它是由微处理器发出，故AB为单向总线AB的位数越宽，寻址的空间就越大对于地址总线为16位的微处理器而言，即有AB15～AB0 16条地址线，寻址范围为216=64KB；对于地址总线为32位微处理器而言，其寻址范围为232=4GB地址总线AB,CPU有20条地址线，可寻址的地址空间为 220=1MB80486CPU有32条地址线，可寻址的存储空间为 232=4GB (210=1KB=1024B; 211=2KB; 212=4KB; 213=8KB; 214=16KB ; 215=32KB; 216=64KB; 217=128KB; 218=256KB; 219=512KB; 230=1GB),逻辑与：“∧” “·“表示与 (逻辑与)是逻辑运算符。

and“ “逻辑与”相当于生活中说的“并且”，就是两个条件都同时成立的情况下“逻辑与”的运算结果才为“真” 逻辑运算符把各个运算的变量（或常量）连接起来组成一个逻辑表达式逻辑或，是逻辑运算符 (“or“) “逻辑或”相当于生活中的“或者”，当两个条件中有任一个条件满足，“逻辑或”的运算结果就为“真”异或（xor）是一个数学运算符它应用于逻辑运算异或符号为“^”两个值不相同，则异或结果为真反之，为假 不同为1,相同为0,如1001异或1010等于0011. 异或也叫半加运算，其运算法则相当于不带进位的二进制加法：二进制下用1表示真，0表示假，则异或的运算法则为：0异或0=0，1异或0=1，0异或1=1，1异或1=0，这些法则与加法是相同的，只是不带进位第二节 微处理器的内部硬件结构及简单工作过程,1.微处理器,微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心它主要由运算器、控制器和寄存器组三个主要部件以及内总线组成① 运算器,由累加器（Accumulator，A）、暂存器（Temporary，TMP）、算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）、标志寄存器（Flag Registers，F）和一些逻辑电路组成。

累加器,算术逻辑单元,标志寄存器,如：两无符号数A、B进行比较 ：,=,若A－B 后有 ZF=1，则 A B若A－B 后有 CF=1，则 A B,＜,若是带符号数进行大小比较，能用CF标志来判断？,例：A=FFH，B=01H；A－B=FEH，此时CF=0，A＞B？,对带符号数的大小判断有两种方法,例：若A＞0 ，B＜0 ，应有A＞B 成立,① A=100D，B=－50D，A－B有：,1 0 0 1 0 1 1 0 B,SF = 1 A＜B ？,② A=15D，B=－5D，A－B有：,0 0 0 1 0 1 0 0 B,SF = 0 A＞B ？,所以对带符号数的大小判断应先判溢出标志 OF 即：,（见下页程序例）,程序如下：ORG 1000H 地址 对应机器码 1：MOV A，5CH (01011100H)92D； 1000H: B0H 5CH 2：ADD A，2EH (00101110H)46D； 1002H: 04H 2EH 3：JO 100AH ；溢出转移 1004H: 70H 0AH 4：MOV (0200H),A ; 1006H: A2H 00H 02H 5: HLT ; 1009H: F4H,0 1 0 1 1 1 0 0,0 0 1 0 1 1 1 0,,1 0 0 0 1 0 1 0,＋,有溢出,② 控制器,实现取指令、分析指令（指令译码）和执行指令。

③ 寄存器阵列,寄存器阵列主要包含两类寄存器，一是通用寄存器，供用户使用；二是一些用途固定的专用寄存器，如程序计数器、堆栈指示器程序计数器PC,用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址堆栈和堆栈指示器SP,堆栈是一块设在内存中按先进后出（First In Last Out，FILO）原则组织的存储区域，用于存放数据数据存入栈区称为压入（PUSH），从栈区中取出数据称为弹出（POP）四、简单工作过程,取指令、分析指令、执行指令,,在计算机中，无论数值还是数的符号，都只能用0、1来表示通常专门用一个数的最高位作为符号位：0表示正数，1表示负数18=00010010 -18=10010010符号位 符号位,例：机器数10000001 所表示的真值为-1，00101010所表示的真值为+42,一、 机器数和真值,,,二 、有符号数的原码、反码和补码在计算机中，机器数可以有不同的表示方法对有符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。

1. 原码最高位表示符号、数值位用二进制绝对值表示的方法[+1]原=00000001 [-1]原=10000001[+0]原=00000000 [-0]原=10000000原码表示简单、直观，与真值间转换方便但运算不方便，0有两种表示方法2. 反码正数的反码表示与原码相同；负数的反码是将其原码除符号位外取反得到[+3]反=00000011； [-3]反=11111100 3 .补码正数的补码表示与原码相同；负数的补码是将其原码除符号 外，其余各位外取反加1得到[+3]补=00000011； [-3]补=11111101n位补码表示数值的范围：-2n-1—+（2n-1-1）； 0的补码只有一个补码原码真值，而[X]原=[[X]补]补,三 、补码运算及溢出判别,1.补码运算[X±Y]补=[X]补+[±Y]补一个变为其相反数采用求补运算整数取反指令NEG，例:NEG BX例如：X=33，Y=45，求X+Y、X-Y[X]补=00100001,[Y]补=00101101， [-Y]补=11010011[X+Y]补= [X]补+ [Y]补=01001110[X-Y]补= [X]补+ [-Y]补=11110100 真值： X+Y=[[X+Y]补]补=01001110=(+78)10X-Y=[[X-Y]补]补=10001100=(-12)10,2. 溢出和溢出判断当结果超出补码表示范围称为溢出。

大于最高值称为正溢出，小于最小值称为负溢出计算机多采用“双高判别”法进行判断 即OF=C1⊕C2 设C1为次高位，C2为最高位，则C1、C2 同时有进、借位或无进、借位，不产生溢出；否则产生溢出例：55+66=00110111+01000010=01111001（正数）C1=C2=0 ；即C1、C2都无进借位， 故不溢出，结果正确；98+45=01100010+00101101=1001000（负数）C2=0,C1=1；即C1向C2有进借位，而C2向高位无进借位，产生溢出，结果不正确段寄存器为8086/8088采用存储器分段管理提供了主要的硬件支持8086/8088可寻址的存储器空间为1MB通过分段管理，把1MB的物理存储空间分成若干逻辑段，每段最大为64KB段的起始单元地址叫段基址存储器的分段方式不是唯一的，各段之间可以连续、分离、部分重叠和完全重叠这主要取决于对各个段寄存器的预置内容一个具体的存储单元的物理地址，可以属于一个逻辑段，也可以同属于几个逻辑段8086/8088的4个当前段分别称为：代码段、数据段、堆栈段、附加段,采用存储器分段管理后，存储器地址有物理地址和逻辑地址之分CPU访问存储器时，地址总线AB上送出的是物理地址。

编程时则采用逻辑地址，逻辑地址有段基址和段内偏移地址两部分组成，两者都是16位采用分时复用技术,段寄存器CS、DS、ES、SS,指令队列主要使8086/8088的EU和BIU并行工作，取指令操作、分析指令操作重叠进行，从而形成了两级指令流水线结构，减少了CPU为取指令而必须等待的时间，提高了CPU的利用率，加快了整机运行速度，也降低了对存储器存取速度的要求IP,指令的物理地址 ＝ 段基址×16＋偏移量,CS IP,IP ---指令指针寄存器,20位地址加法器,例如：CS=2530H，IP=4200H，则目标指令的存放地址为：,2530H×16＋4200H=25300H ＋4200H=29500H,例如：DS=2000H，SI=0250H，则目标数据的存放地址为：,2000H×16＋0250H=20000H ＋0250H=20250H,第一节 80486微处理器的寻址方式,一、操作数寻址方式,80X86的寻址方式可分为两类：操作数的寻址方式和转移地址的寻址方式由于操作数作为指令的操作对象，可以存储在存储器中（称为存储器操作数）、寄存在寄存器中（称为寄存器操作数）或直接包含在指令中（称为立即数），因此，与之对应有多种寻址方式。

80X86粗略地划分可有3类10种寻址方式，其中访问存储器操作数有8种寻址方式1）立即数寻址,在这种寻址的方式下，操作数作为立即数直接存在指令中，可为8位，16位和32位例： MOV AX，1234HMOV BL，78HMOV ECX，12345678H,（2）寄存器寻址,在这种方式下，操作数存放在CPU某个8位、16位或32位寄存器中例： MOV EAX，EDXINC CLMOV DS，AX,该寻址方式指令码短，且无需从存储器取操作数，故执行速度快,（3）直接寻址,在这种方式下，指令中的操作数部分直接给出了操作数的有效地址EA，它和操作码一起放在存储器的代码段中，可以是16位或32位整数但操作数一般在数据段DS中例：MOV AX，DS：[1000H],；将DS段中1000H和1001H单元的内容送到AX中应注意的是，指令中的DS不能省略直接寻址示意图,若（DS） =2000H 则物理地址= 20000H+1000H=21000H,这种寻址方式下，操作数所在内存单元的EA由规定的寄存器指出如果操作数不在上述规定的默认段，而是在其他的段，则必须在指令中相应的操作数前加上段超越前缀。

例如：,MOV AX，ES：[SI] MOV AX，DS：[BP],●16位寻址时，EA可以由SI，DI，BP或BX提供其中BX、BP也称基址寄存器，SI、DI称变址寄存器）,若以SI，DI，BX间接寻址，则默认操作数在DS段中若以BP间接寻址，则默认操作数在SS段中,MOV SI，1000H MOV AX，[SI],（4）寄存器间接寻址 (P51 图3.3间接寻址示意图),寄存器间接寻址示意图,寄存器间接寻址示意图,（5）寄存器相对寻址方式,。