微型計(jì)算機(jī)原理 教全案

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1、微型計(jì)算機(jī)原理開設(shè)的基本目的：開設(shè)的基本目的：計(jì)算機(jī)工作原理是電類專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部計(jì)算機(jī)工作原理是電類專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，相關(guān)知識對后續(xù)課程、日常生活和工作、開展畢業(yè)分，相關(guān)知識對后續(xù)課程、日常生活和工作、開展畢業(yè)設(shè)計(jì)和碩博課題等各個方面都可能有不同程度的作用。設(shè)計(jì)和碩博課題等各個方面都可能有不同程度的作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、實(shí)現(xiàn)機(jī)理、工作原掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、實(shí)現(xiàn)機(jī)理、工作原理；理；掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的初步方法和調(diào)試過程；掌握匯編語言程序設(shè)計(jì)的初步方法和調(diào)試過程； 建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念，具備利用微機(jī)進(jìn)行硬建立微型計(jì)算

2、機(jī)系統(tǒng)整體概念，具備利用微機(jī)進(jìn)行硬件和軟件開發(fā)的初步能力。件和軟件開發(fā)的初步能力。課程特點(diǎn)：抽象、難理解、乏味！雖然對象是具體的。課程特點(diǎn)：抽象、難理解、乏味！雖然對象是具體的。課時安排：共課時安排：共48學(xué)時，授課學(xué)時，授課40學(xué)時，上機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)時，上機(jī)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時。學(xué)時。要求：加強(qiáng)理解，把相關(guān)知識具體化而不要抽象化。要求：加強(qiáng)理解，把相關(guān)知識具體化而不要抽象化。第一章第一章 微型計(jì)算機(jī)基本原理微型計(jì)算機(jī)基本原理1-1 概述概述 1、電子數(shù)字計(jì)算機(jī)概念、電子數(shù)字計(jì)算機(jī)概念 目前通常所說的計(jì)算機(jī)是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī)目前通常所說的計(jì)算機(jī)是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī) 。 電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)、數(shù)字化信息處理方式、高度復(fù)電

3、子技術(shù)實(shí)現(xiàn)、數(shù)字化信息處理方式、高度復(fù)雜的邏輯電子電路。信息以二進(jìn)制形式（邏輯雜的邏輯電子電路。信息以二進(jìn)制形式（邏輯電平形式）表示；自動地進(jìn)行信息處理電平形式）表示；自動地進(jìn)行信息處理。2、計(jì)算機(jī)分類、計(jì)算機(jī)分類 按信息處理方式：數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)。按信息處理方式：數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)。 模擬計(jì)算機(jī)由于受元器件質(zhì)量影響，其計(jì)算模擬計(jì)算機(jī)由于受元器件質(zhì)量影響，其計(jì)算精度較低，目前已很少生產(chǎn)。精度較低，目前已很少生產(chǎn)。 按用途：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。按用途：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。 專用計(jì)算機(jī)針對某用途專門設(shè)計(jì)。專用計(jì)算機(jī)針對某用途專門設(shè)計(jì)。按規(guī)模、速度（按規(guī)模、速度（沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

4、，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，19891989年年IEEE(IEEE(電氣與電子工程師協(xié)會電氣與電子工程師協(xié)會) )提出一種分類提出一種分類） 巨型計(jì)算機(jī)或超級計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)或超級計(jì)算機(jī)(Supercomputer)(Supercomputer) 小巨型計(jì)算機(jī)小巨型計(jì)算機(jī)(Minisupercomputer(Minisupercomputer) ) 大型主機(jī)大型主機(jī)(Mainframe)(Mainframe) 小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)(Minicomputer(Minicomputer） 工作站工作站(Work Station)(Work Station) 個人計(jì)算機(jī)個人計(jì)算機(jī)(Personal Com

5、puter(Personal ComputerPC) PC) 3、計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史、計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史1 1）機(jī)械計(jì)算機(jī)的誕生）機(jī)械計(jì)算機(jī)的誕生1614 年年:蘇格蘭人蘇格蘭人John Napier發(fā)明了一種可以進(jìn)發(fā)明了一種可以進(jìn)行四則運(yùn)算和方根運(yùn)算的精巧裝置。行四則運(yùn)算和方根運(yùn)算的精巧裝置。 1890 1890年年:Herman Hollerith :Herman Hollerith 設(shè)計(jì)了用于美國人口普設(shè)計(jì)了用于美國人口普查的機(jī)器。結(jié)果僅用查的機(jī)器。結(jié)果僅用6 6周就得出了準(zhǔn)確的人口統(tǒng)計(jì)周就得出了準(zhǔn)確的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)( (如果用人工方法，大概要花如果用人工方法，大概要花1010年時間年時間)

6、)。 2）電子計(jì)算機(jī)時代）電子計(jì)算機(jī)時代 1906 年年: 美國人美國人Lee De Forest 發(fā)明電子管，為發(fā)明電子管，為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 1946 年年: 第一臺真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)第一臺真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。 重達(dá)數(shù)噸，占據(jù)幾間房間，需要多個操作員來維持重達(dá)數(shù)噸，占據(jù)幾間房間，需要多個操作員來維持它們正常工作。它們正常工作。 非常昂貴非常昂貴，以至于只有政府和大型機(jī)構(gòu)才能夠買得，以至于只有政府和大型機(jī)構(gòu)才能夠買得起。起。 當(dāng)時的人們認(rèn)為幾臺或者幾十臺這樣的機(jī)器就

7、能夠當(dāng)時的人們認(rèn)為幾臺或者幾十臺這樣的機(jī)器就能夠滿足全世界的需求了。滿足全世界的需求了。 在此期間，馮在此期間，馮.諾伊曼（諾伊曼（VON.NEUMANM）也研制）也研制出一臺被認(rèn)為是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)原型的通用電子計(jì)算機(jī)。出一臺被認(rèn)為是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)原型的通用電子計(jì)算機(jī)。根據(jù)使用電子器件的不同，電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了四個階段：根據(jù)使用電子器件的不同，電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了四個階段：電子管計(jì)算機(jī)電子管計(jì)算機(jī)(19461956) 晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)(19571964)集成電路計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī)(19651970)超大規(guī)模集成超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)電路計(jì)算機(jī)(1971至今至今)l 用機(jī)器語言、匯編語言編寫程序用機(jī)

8、器語言、匯編語言編寫程序l 用于軍事和國防尖端技術(shù)用于軍事和國防尖端技術(shù)l 開始使用高級語言開始使用高級語言l 開始用于工程技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和開始用于工程技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和 其它科學(xué)領(lǐng)域其它科學(xué)領(lǐng)域l 采用微程序、流水線等技術(shù)，提高采用微程序、流水線等技術(shù)，提高 運(yùn)行速度運(yùn)行速度l 出現(xiàn)操作系統(tǒng)、診斷程序等軟件出現(xiàn)操作系統(tǒng)、診斷程序等軟件l 采用半導(dǎo)體存儲器采用半導(dǎo)體存儲器l 采用圖形界面操作系統(tǒng)采用圖形界面操作系統(tǒng)l 器件速度更快器件速度更快, 軟件、外設(shè)更加豐富軟件、外設(shè)更加豐富 微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)時期出現(xiàn)的一種。微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)時期出現(xiàn)的一種。 自從自從1981年年IBM公司進(jìn)

9、入微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域推出了公司進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域推出了IBMPC以后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展開創(chuàng)了一個新的時代以后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展開創(chuàng)了一個新的時代微型微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)時代。微型計(jì)算機(jī)的迅速、大規(guī)模的應(yīng)用與普及，時代。微型計(jì)算機(jī)的迅速、大規(guī)模的應(yīng)用與普及，使計(jì)算機(jī)真正廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及使計(jì)算機(jī)真正廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及社會生活與日常生活的各個方面。以前的大型機(jī)、中型社會生活與日常生活的各個方面。以前的大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)的界線巳經(jīng)日益模糊與消失。隨著微型計(jì)算機(jī)、小型機(jī)的界線巳經(jīng)日益模糊與消失。隨著微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和發(fā)展，芯片與微型機(jī)的功能和性能迅速機(jī)應(yīng)用的普及和發(fā)展，芯片

10、與微型機(jī)的功能和性能迅速提高，其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了提高，其功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了20世紀(jì)世紀(jì)80 年代以前的小型年代以前的小型機(jī)、中型機(jī)，甚至超過了大型機(jī)。機(jī)、中型機(jī)，甚至超過了大型機(jī)。 當(dāng)前微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為當(dāng)前微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為20203030億次億次/ /秒；秒； 世界最快的計(jì)算機(jī)速度為世界最快的計(jì)算機(jī)速度為280280萬億次萬億次/ /秒；秒； 中國最快的計(jì)算機(jī)為上海超級計(jì)算機(jī)中心的中國最快的計(jì)算機(jī)為上海超級計(jì)算機(jī)中心的“曙曙光光4000A”4000A”，8 8萬億次萬億次/ /秒，世界排名第秒，世界排名第3131位。位。 4 4、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 處理速度快 運(yùn)算精

11、度高 存儲記憶能力強(qiáng) 自動執(zhí)行任務(wù)功能 人機(jī)交互功能 5、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算: : 基本功能，但此功能應(yīng)用逐漸縮?。换竟δ埽斯δ軕?yīng)用逐漸縮小； 信息處理：數(shù)據(jù)庫，管理信息系統(tǒng)，辦公自動化信息處理：數(shù)據(jù)庫，管理信息系統(tǒng)，辦公自動化系統(tǒng)；目前世界約系統(tǒng)；目前世界約8080的計(jì)算機(jī)用于信息處理；的計(jì)算機(jī)用于信息處理； 控制、自動化：過程控制，生產(chǎn)自動化控制、自動化：過程控制，生產(chǎn)自動化 輔助分析、設(shè)計(jì)：輔助分析、設(shè)計(jì)：CADCAD，CAMCAM，CAICAI 仿真計(jì)算仿真計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 人工智能：模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、機(jī)人工智能：模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專

12、家系統(tǒng)、機(jī)器人等器人等6、計(jì)算機(jī)發(fā)展方向、計(jì)算機(jī)發(fā)展方向 當(dāng)前模式的電子計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢是朝微型當(dāng)前模式的電子計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢是朝微型化和巨型化兩方面發(fā)展?；途扌突瘍煞矫姘l(fā)展。 功能發(fā)展功能發(fā)展 多媒體計(jì)算機(jī)多媒體計(jì)算機(jī)：更好地支持多媒體技術(shù)，：更好地支持多媒體技術(shù)，音頻、視頻數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮技術(shù)，多媒體音頻、視頻數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮技術(shù)，多媒體數(shù)據(jù)的通信。數(shù)據(jù)的通信。 計(jì)算機(jī)智能化計(jì)算機(jī)智能化：具有推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等：具有推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等思維功能和模式識別功能。思維功能和模式識別功能。 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：全面支持網(wǎng)絡(luò)功能。：全面支持網(wǎng)絡(luò)功能。 新型計(jì)算機(jī)的研究：新型計(jì)算機(jī)的研究： 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)

13、算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：從內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬人腦神：從內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)。經(jīng)系統(tǒng)。 生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)：使用蛋白分子為材料的生物：使用蛋白分子為材料的生物芯片。芯片。 光學(xué)計(jì)算機(jī)光學(xué)計(jì)算機(jī)：用光子代替電子，用光連接：用光子代替電子，用光連接代替金屬導(dǎo)線連接，運(yùn)算速度快千倍。代替金屬導(dǎo)線連接，運(yùn)算速度快千倍。7 7、個人計(jì)算機(jī)的構(gòu)成、個人計(jì)算機(jī)的構(gòu)成 中央處理器中央處理器CPUCPU、主板、內(nèi)存、硬盤、顯卡、主板、內(nèi)存、硬盤、顯卡、顯示器、鍵盤等顯示器、鍵盤等1-2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 1、組成部分、組成部分運(yùn)算器運(yùn)算器ALU寄存器寄存器控制器控制器系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：DOS

14、、Windows應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件： Word、Excel、Visual C+中央處中央處 理理 器器 CPU 存儲器存儲器I/O接口接口總線總線 硬硬 件件軟軟 件件微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)(主機(jī)主機(jī))外外 設(shè)設(shè)鍵盤、鼠標(biāo)鍵盤、鼠標(biāo)顯示器顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū) 打印機(jī)、掃描儀打印機(jī)、掃描儀2、中央處理器、中央處理器 中央處理器中央處理器CPUCPU（Central Processing UnitCentral Processing Unit）具有）具有運(yùn)算和控制功能，是整個微型計(jì)算機(jī)的核心，也稱微運(yùn)算和控制功能，是整個微型計(jì)算機(jī)的核心，也稱微處理

15、器。處理器。 微處理器的主要功能部件有微處理器的主要功能部件有（1 1）運(yùn)算器，也稱算術(shù)邏輯部件（）運(yùn)算器，也稱算術(shù)邏輯部件（ALUALU）：用來進(jìn)行）：用來進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。算術(shù)和邏輯運(yùn)算。（2 2）控制器：整個系統(tǒng)的指揮控制部件）控制器：整個系統(tǒng)的指揮控制部件, ,從內(nèi)存中取從內(nèi)存中取出指令、翻譯指令并操控運(yùn)算器及其它部件完成相應(yīng)出指令、翻譯指令并操控運(yùn)算器及其它部件完成相應(yīng)操作。操作。（3 3）寄存器：包括程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、累加器、）寄存器：包括程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、累加器、地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、通用寄存器等。地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、通用寄存器等。3、存儲器（、存儲器（Mem

16、ory） 記憶部件：存儲程序和數(shù)據(jù)。記憶部件：存儲程序和數(shù)據(jù)。 存儲器分級配置存儲器分級配置 內(nèi)存：由半導(dǎo)體存儲器組成，讀寫速度快；內(nèi)存：由半導(dǎo)體存儲器組成，讀寫速度快； 外存：如硬盤、軟盤等，容量大，讀寫速度慢外存：如硬盤、軟盤等，容量大，讀寫速度慢 程序在外存存放，執(zhí)行時調(diào)入內(nèi)存。程序在外存存放，執(zhí)行時調(diào)入內(nèi)存。4、外部設(shè)備、外部設(shè)備、I/O設(shè)備、外設(shè)（設(shè)備、外設(shè)（Peripheral Equipment） 完成信息轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)與外界交互；文字、聲完成信息轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)與外界交互；文字、聲音等自然信息以及其它物理信息與計(jì)算機(jī)能識別音等自然信息以及其它物理信息與計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換

17、；的二進(jìn)制信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 使計(jì)算機(jī)對人有用，至少應(yīng)有一臺外設(shè)。使計(jì)算機(jī)對人有用，至少應(yīng)有一臺外設(shè)。5、總線（、總線（Bus） 計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道。計(jì)算機(jī)各部件之間傳送信息的公共通道。 各部件分時復(fù)用總線。各部件分時復(fù)用總線。 在某一時刻，只能有一個部件向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，否在某一時刻，只能有一個部件向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，否則形成總線沖突。則形成總線沖突。 可有多個部件從總線接收數(shù)據(jù)?？捎卸鄠€部件從總線接收數(shù)據(jù)。 總線結(jié)構(gòu)降低了部件之間連線數(shù)量，提高可靠性；總線結(jié)構(gòu)降低了部件之間連線數(shù)量，提高可靠性；但數(shù)據(jù)交換速度降低。但數(shù)據(jù)交換速度降低。 總線按傳遞信息的內(nèi)容分為：總線按傳遞信息的內(nèi)容分

18、為： 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（Data Bus -DBData Bus -DB）-雙向雙向 地址總線（地址總線（Address Bus-ABAddress Bus-AB）-單向單向 控制總線（控制總線（Control BusControl BusCBCB）-雙向雙向6、微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖、微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖存存儲儲器器I/O接接口口輸輸入入設(shè)設(shè)備備I/O接接口口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CB地址總線地址總線 AB輸輸出出設(shè)設(shè)備備CPU1、位與字節(jié)、位與字節(jié)1）位位 ( Bit)l 指指計(jì)算機(jī)能表示的最小信息單位。計(jì)算機(jī)能表示的最小信息單位。l 在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令，故：

19、在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令，故：位就是一個二進(jìn)制位，有兩種狀態(tài)，位就是一個二進(jìn)制位，有兩種狀態(tài)，“0” 和和 “1”1-3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理2）字節(jié)）字節(jié) ( Byte )l 相鄰的相鄰的8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字節(jié)位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字節(jié) 1 Byte = 8 bit 如：如： 1100 0011 ；0101 0111 3）字（）字（Word）l字字是是CPU內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。l字長字長與與CPU內(nèi)部的寄存器、內(nèi)部的寄存器、 運(yùn)算器、總線寬運(yùn)算器、總線寬度是一致的。度是一致的。l通常也將通常也將2個字節(jié)（個字節(jié)（16位）

20、定義為一個字；位）定義為一個字；4）位編號）位編號 10100010D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Data地址地址Addressl 指令指令是是CPU能執(zhí)行的一項(xiàng)基本操作。能執(zhí)行的一項(xiàng)基本操作。 如：存數(shù)、取數(shù)、加、減、乘、除等如：存數(shù)、取數(shù)、加、減、乘、除等 2、指令與指令系統(tǒng)、指令與指令系統(tǒng)l 指令系統(tǒng)（或指令集）指令系統(tǒng)（或指令集）是某是某CPU所能執(zhí)行的全部操所能執(zhí)行的全部操作的總和。不同的作的總和。不同的CPU，其指令系統(tǒng)不同。，其指令系統(tǒng)不同。 l 程序程序是用戶為使用計(jì)算機(jī)完成特定任務(wù)而編寫的是用戶為使用計(jì)算機(jī)

21、完成特定任務(wù)而編寫的指指令的序列令的序列。l 為使指令能被計(jì)算機(jī)識別，必須以二進(jìn)制編為使指令能被計(jì)算機(jī)識別，必須以二進(jìn)制編碼形式表示，稱為碼形式表示，稱為機(jī)器碼。機(jī)器碼。l 用機(jī)器碼形式表示的指令不便于人來記憶和用機(jī)器碼形式表示的指令不便于人來記憶和理解，于是用一些理解，于是用一些助記符助記符表示指令代碼。如表示指令代碼。如: MOV AX, 3561H; ADD BL, 21Hl 用助記符表示指令代碼的語言稱為用助記符表示指令代碼的語言稱為匯編語言。匯編語言。l 匯編源程序經(jīng)特定的軟件進(jìn)行匯編源程序經(jīng)特定的軟件進(jìn)行編譯編譯，形成機(jī)，形成機(jī)器碼程序器碼程序目標(biāo)程序目標(biāo)程序。l高級語言高級語言：

22、按一定語法規(guī)則設(shè)計(jì)的便于理解：按一定語法規(guī)則設(shè)計(jì)的便于理解和編程的計(jì)算機(jī)編程語言，需經(jīng)特定的編譯軟和編程的計(jì)算機(jī)編程語言，需經(jīng)特定的編譯軟件轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。件轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。3、計(jì)算機(jī)的工作過程、計(jì)算機(jī)的工作過程 程序存放在存儲器中，程序存放在存儲器中，CPUCPU上電后自動從存儲器特定位置上電后自動從存儲器特定位置開始逐條執(zhí)行指令。開始逐條執(zhí)行指令。 執(zhí)行過程：執(zhí)行過程： 取一條指令取一條指令 分析指令分析指令 執(zhí)行指令執(zhí)行指令標(biāo)標(biāo) 志志寄存器寄存器地址總線地址總線 AB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CB指令寄存器指令寄存器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器控制電

23、路控制電路指令譯碼器指令譯碼器地地址址寄寄存存器器 程序程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器R1R2R3R4寄存器組寄存器組運(yùn)運(yùn)算算器器存存儲儲器器舉例舉例 一段匯編程序一段匯編程序 MOV ALMOV AL，7 7 ；將數(shù)值；將數(shù)值7 7裝入累加器裝入累加器ALAL中中 ADD ALADD AL，10 10 ；ALAL內(nèi)容與內(nèi)容與1010相加，結(jié)果存于相加，結(jié)果存于ALAL中中 HLT HLT ；停止操作；停止操作編譯成機(jī)器碼：編譯成機(jī)器碼：10110000 10110000 （MOV ALMOV AL，X X）00000111 00000111 （ X=7 X=7 ）00000100 00000100 （AD

24、D ALADD AL，X X ）00001010 00001010 （ X=10 X=10 ）11110100 11110100 （HLT HLT ）寫入存儲器寫入存儲器內(nèi)容內(nèi)容1011000000000111000001000000101011110100地址地址0000H0001H0002H0003H0004H4、當(dāng)前計(jì)算機(jī)的基本實(shí)現(xiàn)方案當(dāng)前計(jì)算機(jī)的基本實(shí)現(xiàn)方案馮馮.諾依曼諾依曼(Von Neumann)體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成，各自行使不同功能；備五部分組成，各自行使不同功能； 指令與數(shù)據(jù)存放在存儲

25、器中，指令與數(shù)據(jù)存放在存儲器中，順序執(zhí)行順序執(zhí)行； 采用二進(jìn)制形式表示信息。采用二進(jìn)制形式表示信息。該體系結(jié)構(gòu)是該體系結(jié)構(gòu)是馮馮.諾依曼諾依曼(Von Neumann)于于19461946年提年提出，奠定了計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)框架；出，奠定了計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)框架；19491949年誕生年誕生馮馮.諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，至今計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)至今計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)沒有根本突破。沒有根本突破。 年代 型號 晶體管數(shù)量 1978年 8086 2.9萬 1982年 80286 13.5萬 1985年 80386 32萬 1990年 80486 120萬 1993年 Pentium 320萬 1996年 Pentium

26、Pro 550萬 1997年 Pentium II 750萬，300MHz 1999年 Pentium III 2000年 Pentium IV 4200萬，1.4GHz(0.18um工藝) Moore定律： “晶體管的大小將以指數(shù)速率變小，而集成到芯片上的晶體管數(shù)目將1824個月翻一番。” Gordon Moore，1965（ Intel公司的創(chuàng)始人，著名半導(dǎo)體科學(xué)家）二進(jìn)制（二進(jìn)制（Binary)Binary)表示；計(jì)算機(jī)表示信息的方式。表示；計(jì)算機(jī)表示信息的方式。十進(jìn)制十進(jìn)制(Decimal)(Decimal)表示；人的自然表示。表示；人的自然表示。1616進(jìn)制進(jìn)制(Hexadecima

27、l)(Hexadecimal)表示；二進(jìn)制的等價表示，表示；二進(jìn)制的等價表示，每每4 4位二進(jìn)制數(shù)字等價于一位位二進(jìn)制數(shù)字等價于一位1616進(jìn)制數(shù)字。用進(jìn)制數(shù)字。用0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F 表表示示1616個數(shù)碼。個數(shù)碼。表示：二進(jìn)制表示：二進(jìn)制B B； 十進(jìn)制十進(jìn)制D D（可省略）；（可省略）； 十六進(jìn)制十六進(jìn)制H H1-4 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)1、常用的計(jì)數(shù)制、常用的計(jì)數(shù)制2、數(shù)制間的數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)制間的數(shù)值轉(zhuǎn)換1 1）非十進(jìn)制數(shù)化十進(jìn)制數(shù)的方法非十進(jìn)制數(shù)化十進(jìn)制數(shù)的方法：各位數(shù)碼乘

28、以與其：各位數(shù)碼乘以與其對應(yīng)的權(quán)，然后相加即可。對應(yīng)的權(quán)，然后相加即可。如：如： 1011B=11011B=1* *2 23 3+0+0* *2 22 2+1+1* *2 21 1+1+1* *2 20 0=11=11 02E3H=0 02E3H=0* *16163 3+2+2* *16162 2+E+E* *16+3=216+3=2* *256+14256+14* *16+3=73916+3=7392 2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為N N進(jìn)制數(shù)的方法進(jìn)制數(shù)的方法 整數(shù)部分整數(shù)部分除以除以N N，并記下余數(shù)，直到商為，并記下余數(shù)，直到商為0;0; 將余數(shù)按從后往前的順序排列起來，構(gòu)成整數(shù)部分。將

29、余數(shù)按從后往前的順序排列起來，構(gòu)成整數(shù)部分。 小數(shù)部分小數(shù)部分乘以乘以N N ，并記下結(jié)果的整數(shù)部分，直到結(jié)果，并記下結(jié)果的整數(shù)部分，直到結(jié)果的小數(shù)部分為的小數(shù)部分為0;0;然后將結(jié)果的整數(shù)部分從前向后排列然后將結(jié)果的整數(shù)部分從前向后排列起來，構(gòu)成小數(shù)部分。起來，構(gòu)成小數(shù)部分。3 3）十六進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制數(shù)每一位用十六進(jìn)制數(shù)每一位用4 4位二進(jìn)制數(shù)表示位二進(jìn)制數(shù)表示4 4）舉例）舉例求求100D100D的二進(jìn)制和十六進(jìn)制表示的二進(jìn)制和十六進(jìn)制表示 100/2=50100/2=50余余0 0 50/2=25 50/2=25余余0 0 25/2=12 25/2

30、=12余余1 1 12/2=6 12/2=6余余0 0 6/2=3 6/2=3余余0 0 3/2=1 3/2=1余余1 1 1/2=0 1/2=0余余1 1所以所以100D=1100100B=64H100D=1100100B=64H其它例：其它例：18.125 10010.001 B ；101010.111B 42.875 D3、計(jì)算機(jī)中常用的編碼、計(jì)算機(jī)中常用的編碼1)1)所謂編碼是指信息在計(jì)算機(jī)中的表示方法。所謂編碼是指信息在計(jì)算機(jī)中的表示方法。信息既包括數(shù)字也包括字母、符號和一些信息既包括數(shù)字也包括字母、符號和一些不可見的控制符號。不可見的控制符號。 2)BCD2)BCD碼（碼（Bina

31、ry-Coded Decimal) Binary-Coded Decimal) 用四位二用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。3)ASCII3)ASCII碼（碼（American Standard Code for American Standard Code for Information Interchange)Information Interchange) 用用7 7位二進(jìn)制進(jìn)行編碼（位二進(jìn)制進(jìn)行編碼（00-7FH00-7FH），可表示），可表示128128種字符，見附錄種字符，見附錄1 1。 在機(jī)器內(nèi)用一個字節(jié)表示，在機(jī)器內(nèi)用一個字節(jié)表示，D7=0D7=0。4)4)

32、漢字編碼：漢字編碼： 常用國標(biāo)碼，用兩個常用國標(biāo)碼，用兩個7 7位編碼表示漢字和位編碼表示漢字和一些圖形符號；一些圖形符號； 在機(jī)器內(nèi)用兩個在機(jī)器內(nèi)用兩個8 8位字節(jié)表示，稱為內(nèi)碼；位字節(jié)表示，稱為內(nèi)碼； 每個字節(jié)的每個字節(jié)的D7=1D7=1，以與，以與ASCIIASCII碼相區(qū)別。碼相區(qū)別。 如漢字如漢字啊啊的國標(biāo)碼為的國標(biāo)碼為0110000 0110000 01000010100001； 對應(yīng)內(nèi)碼為對應(yīng)內(nèi)碼為10110000 1010000110110000 10100001在計(jì)算機(jī)中，符號只能用數(shù)字來表示。在計(jì)算機(jī)中，符號只能用數(shù)字來表示。用二進(jìn)制數(shù)字的用二進(jìn)制數(shù)字的最高位表示該數(shù)的符號

33、最高位表示該數(shù)的符號。正。正數(shù)為數(shù)為0 0，負(fù)數(shù)為，負(fù)數(shù)為1 1。其余位為數(shù)值位。其余位為數(shù)值位。機(jī)器數(shù)的表示方法有：機(jī)器數(shù)的表示方法有：原碼、反碼、補(bǔ)碼原碼、反碼、補(bǔ)碼。4、計(jì)算機(jī)中有符號數(shù)的表示、計(jì)算機(jī)中有符號數(shù)的表示5、原碼、反碼和補(bǔ)碼、原碼、反碼和補(bǔ)碼1 1）原碼：正數(shù)的原碼為該數(shù)的二進(jìn)制數(shù)；）原碼：正數(shù)的原碼為該數(shù)的二進(jìn)制數(shù)；負(fù)數(shù)的原碼僅符號位為負(fù)數(shù)的原碼僅符號位為1 1。 例：若用例：若用8 8位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則1313的原的原碼為碼為0000110100001101；-13-13的原碼為的原碼為1000110110001101。 原碼便于乘除運(yùn)算，但

34、不便于加減運(yùn)算。原碼便于乘除運(yùn)算，但不便于加減運(yùn)算。2 2）反碼）反碼 正數(shù)的反碼正數(shù)的反碼等于原碼；等于原碼；負(fù)數(shù)的反碼負(fù)數(shù)的反碼為其原碼的符號位不變，數(shù)值位為其原碼的符號位不變，數(shù)值位按位取反。按位取反。例：若用例：若用8 8位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則1313的的反碼為反碼為0000110100001101；-13-13的反碼為的反碼為1111001011110010； 對反碼對反碼取反取反得到得到相反數(shù)的反碼相反數(shù)的反碼。 例如：例如： - -（-13-13）反碼為（）反碼為（1111001011110010）的各位取反。）的各位取反。3 3）補(bǔ)碼）補(bǔ)碼 正數(shù)的補(bǔ)碼

35、正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼；等于原碼；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼為其反碼+1+1。 例：若用例：若用8 8位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則位二進(jìn)制數(shù)表示機(jī)器數(shù)，則1313的的補(bǔ)碼為補(bǔ)碼為0000110100001101；-13-13的補(bǔ)碼為的補(bǔ)碼為11110010+1=1111001111110010+1=11110011。 對補(bǔ)碼對補(bǔ)碼取補(bǔ)取補(bǔ)可得到可得到相反數(shù)的補(bǔ)碼。相反數(shù)的補(bǔ)碼。 - -（-13-13）的補(bǔ)碼為）的補(bǔ)碼為00001100+1=00001101=1300001100+1=00001101=134 4）補(bǔ)碼的性質(zhì)與作用）補(bǔ)碼的性質(zhì)與作用 x+yx+y補(bǔ)補(bǔ) = x= x補(bǔ)補(bǔ) + y+ y補(bǔ)補(bǔ)

36、 x-yx-y補(bǔ)補(bǔ) = x= x補(bǔ)補(bǔ) + -y+ -y補(bǔ)補(bǔ) x補(bǔ)補(bǔ) 補(bǔ)補(bǔ)=x;=x;補(bǔ)碼的補(bǔ)碼等于原碼補(bǔ)碼的補(bǔ)碼等于原碼 如如 32-13=32+32-13=32+（-13-13）=00100000B+11110011B=00010011B=00100000B+11110011B=00010011B 而而13-32=00001101B+11100000B=11101101B13-32=00001101B+11100000B=11101101B =-19 =-19的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼 采用補(bǔ)碼可將減法轉(zhuǎn)化為加法，而且采用補(bǔ)碼可將減法轉(zhuǎn)化為加法，而且符號位同數(shù)值符號位同數(shù)值位一同參與運(yùn)算位一同參與運(yùn)算，運(yùn)

37、算簡單。，運(yùn)算簡單。 引入補(bǔ)碼的目的是引入補(bǔ)碼的目的是：1 1）便于加減法運(yùn)算；）便于加減法運(yùn)算；2 2）使加）使加法和減法相統(tǒng)一，降低硬件復(fù)雜性。法和減法相統(tǒng)一，降低硬件復(fù)雜性。例如：有兩個補(bǔ)碼例如：有兩個補(bǔ)碼X=00100000B，Y=00001101B計(jì)算計(jì)算X-Y的過程如下：的過程如下：1）對）對Y取補(bǔ)，得到其相反數(shù)的補(bǔ)碼取補(bǔ)，得到其相反數(shù)的補(bǔ)碼 （-Y）=11110011B2）啟動）啟動CPU中的加法器，計(jì)算中的加法器，計(jì)算X+(-Y) 00100000B+11110011B=000010011B思考：計(jì)算思考：計(jì)算Y-X應(yīng)怎樣處理？應(yīng)怎樣處理？ M M位二進(jìn)制數(shù)能夠表示的無符號數(shù)范

38、圍為：位二進(jìn)制數(shù)能夠表示的無符號數(shù)范圍為： 0 02 2M M-1-1 M M位二進(jìn)制數(shù)能夠表示的有符號數(shù)范圍為：位二進(jìn)制數(shù)能夠表示的有符號數(shù)范圍為： 原碼原碼 -2-2M-1M-1+1+12 2M-1M-1-1-1 反碼反碼 -2-2M-1M-1+1+12 2M-1M-1-1-1 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 -2-2M-1M-12 2M-1M-1-1-16、無符號數(shù)和有符號數(shù)的表示范圍、無符號數(shù)和有符號數(shù)的表示范圍典型典型8 8位二進(jìn)制數(shù)的碼值位二進(jìn)制數(shù)的碼值 數(shù)值數(shù)值原碼原碼反碼反碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼 1271277FH7FH7FH7FH7FH7FH 126 1267EH7EH7EH7EH7EH7EH 1 101H0

39、1H01H01H01H01H 0 000H/80H00H/80H00H/0FFH00H/0FFH00H00H -1 -181H81H0FEH0FEH0FFH0FFH -2 -282H82H0FDH0FDH0FEH0FEH -127 -1270FFH0FFH80H80H81H81H -128 -128/ / /80H80H如上所述，一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)能夠表示的如上所述，一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)能夠表示的數(shù)值范圍是有限的。數(shù)值范圍是有限的。兩數(shù)相加或相減，結(jié)果超過該數(shù)字位能夠表兩數(shù)相加或相減，結(jié)果超過該數(shù)字位能夠表示的示的無符號數(shù)無符號數(shù)范圍（最高位產(chǎn)生進(jìn)位），稱范圍（最高位產(chǎn)生進(jìn)位），稱為為進(jìn)位進(jìn)位。

40、兩數(shù)相加或相減，結(jié)果超過該數(shù)字位能夠表兩數(shù)相加或相減，結(jié)果超過該數(shù)字位能夠表示的示的有符號數(shù)有符號數(shù)范圍（與進(jìn)位無關(guān)），稱為范圍（與進(jìn)位無關(guān)），稱為溢溢出出。進(jìn)位和溢出是互不相干的兩種情況。進(jìn)位和溢出是互不相干的兩種情況。課后自己結(jié)合進(jìn)位和溢出概念給出具體算例。課后自己結(jié)合進(jìn)位和溢出概念給出具體算例。7、進(jìn)位與溢出、進(jìn)位與溢出第二章第二章 Intel-8086微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu)2-1 Intel-80 x86系列微處理器概述系列微處理器概述型號型號發(fā)布發(fā)布年份年份字字長長晶體管晶體管數(shù)數(shù)(萬）萬）主頻主頻(MHz)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線外部外部總線總線地址地址總線總線尋址尋址空間空間高速高速緩

41、存緩存80861978162.94.771616201MNo80881979162.94.77168201MNo8028619821613.46-2016162416MNo8038619863227.512.5-333232324GYes80486198932120-16025-1003232324G8KPentium(586)199332310-33060-1666464324G8K8KPentiumPro(P6)199532550150-20064643664G8K8KPentium II199732750233-35064643664G32K512K 19711971年推出年推出Inte

42、l 4004Intel 4004芯片，被認(rèn)為是世界芯片，被認(rèn)為是世界上第一個上第一個微處理器微處理器(CPU)(CPU)。19781978年年Intel Intel 公司推出公司推出8086 CPU8086 CPU，1616位。位。19791979年又推出年又推出80888088，8 8位數(shù)據(jù)線，以滿足與當(dāng)時的位數(shù)據(jù)線，以滿足與當(dāng)時的8 8位機(jī)間的兼容性。位機(jī)間的兼容性。IBMIBM公司進(jìn)入個人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，采用公司進(jìn)入個人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，采用Intel Intel 80888088芯片，使芯片，使Intel CPUIntel CPU成為主流。成為主流。2-2 Intel-8086微處理器結(jié)構(gòu)微處理

43、器結(jié)構(gòu)1、8086概況概況 1616位微處理器位微處理器 地址總線地址總線2020條，尋址能力條，尋址能力2 22020=1MB=1MB DIP-40 DIP-40（雙列直插式（雙列直插式4040腳）封裝腳）封裝 2、8086的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)傳統(tǒng)CPUCPU執(zhí)行指令的過程是：取指令執(zhí)行指令的過程是：取指令 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 再取指令再取指令 ，串行操作。，串行操作。 而而80868086的取指令與執(zhí)行指令操作是由兩個不同的部的取指令與執(zhí)行指令操作是由兩個不同的部件完成，可同時進(jìn)行。目的是提高件完成，可同時進(jìn)行。目的是提高CPUCPU的執(zhí)行速度。的執(zhí)行速度。 80868086從功能上可

44、分成兩部分：從功能上可分成兩部分： 總線接口部件總線接口部件BIU(BusBIU(Bus Interface Unit); Interface Unit); 執(zhí)行部件執(zhí)行部件EU(ExecutionEU(Execution Unit) Unit)?？偩€接口部件總線接口部件BIUBIU負(fù)責(zé)與內(nèi)存或負(fù)責(zé)與內(nèi)存或I/OI/O端口進(jìn)行端口進(jìn)行指指令和數(shù)據(jù)傳送；執(zhí)行部件指指令和數(shù)據(jù)傳送；執(zhí)行部件EUEU負(fù)責(zé)指令執(zhí)行。負(fù)責(zé)指令執(zhí)行。 BIUBIU從內(nèi)存中取指令送到指令隊(duì)列；從內(nèi)存中取指令送到指令隊(duì)列； 當(dāng)當(dāng)EUEU執(zhí)行指令時，執(zhí)行指令時，BIUBIU要配合要配合EUEU從指定的從指定的內(nèi)存單元或內(nèi)存單元或

45、I/OI/O端口中讀取數(shù)據(jù)，或者把端口中讀取數(shù)據(jù)，或者把EUEU的的操作結(jié)果送到指定的內(nèi)存單元或操作結(jié)果送到指定的內(nèi)存單元或I/OI/O端口去。端口去。 3、8086的存儲器組織的存儲器組織1)80861)8086尋址能力的擴(kuò)展尋址能力的擴(kuò)展 存儲器由很多個存儲器由很多個8 8位的存儲單元組成，每個存儲單位的存儲單元組成，每個存儲單元對應(yīng)于一個元對應(yīng)于一個地址地址編碼。編碼。CPUCPU要訪問某存儲單元，要訪問某存儲單元，需將該單元地址發(fā)到地址總線需將該單元地址發(fā)到地址總線。 80868086內(nèi)部與地址有關(guān)的寄存器均為內(nèi)部與地址有關(guān)的寄存器均為1616位，只能位，只能尋址尋址2 21616=6

46、4KB=64KB的存儲器空間。的存儲器空間。 為了擴(kuò)大為了擴(kuò)大CPUCPU可訪問的存儲器容量，可訪問的存儲器容量，8086 CPU8086 CPU采用采用兩個寄存器來形成地址：兩個寄存器來形成地址：段地址寄存器、偏移地址段地址寄存器、偏移地址寄存器寄存器。 這樣，這樣，80868086實(shí)際上有實(shí)際上有2020條地址線，能夠訪問的存儲條地址線，能夠訪問的存儲單元數(shù)（即單元數(shù)（即尋址能力尋址能力）為）為2 22020=1MB=1MB； 地址范圍：地址范圍：00000H00000H0FFFFFH0FFFFFH2)80862)8086中中2020位地址的生成位地址的生成 將將1MB1MB存儲空間分成若

47、干個不超過存儲空間分成若干個不超過64KB64KB的區(qū)段，稱的區(qū)段，稱為存儲器的為存儲器的段段（SegmentSegment）。）。 每個存儲段有一個每個存儲段有一個1616位的基準(zhǔn)地址，稱為位的基準(zhǔn)地址，稱為段地址段地址； 以段地址為基準(zhǔn)，段內(nèi)各存儲單元的相對地址稱為以段地址為基準(zhǔn)，段內(nèi)各存儲單元的相對地址稱為偏移地址偏移地址（1616位）；位）； 段地址存放在段地址存放在CPUCPU的的段寄存器段寄存器中；偏移地址存放在中；偏移地址存放在偏移地址寄存器偏移地址寄存器中。中。 2020位物理地址位物理地址= = 16 16位段地址位段地址2 24 4（左移四位）（左移四位）+16+16位偏移

48、地址位偏移地址例如：段地址為例如：段地址為2500H2500H，偏移地址，偏移地址9700H9700H 則形成的物理地址為則形成的物理地址為250025000 0H+9700H=2E700HH+9700H=2E700H16位段地址16位段地址0000000016位偏移地址16位偏移地址0 015150 0151520位物理地址20位物理地址0 01919+ +3)3)物理地址、邏輯地址物理地址、邏輯地址 物理地址物理地址：存儲器中各存儲單元的實(shí)際地址。：存儲器中各存儲單元的實(shí)際地址。 邏輯地址邏輯地址：用段地址和偏移地址表示的相對：用段地址和偏移地址表示的相對地址。地址。 表示形式表示形式為為

49、 段地址段地址: :偏移地址偏移地址 如如 2000H:1340H2000H:1340H 一個物理地址可對應(yīng)多個邏輯地址；一個物理地址可對應(yīng)多個邏輯地址； 如物理地址如物理地址12345H12345H，邏輯地址可以是，邏輯地址可以是 1234H:0005H1234H:0005H; ;1200H:0345H1200H:0345H; ;1100H:1345H1100H:1345H4 4）段的種類）段的種類 有了段寄存器，可將有了段寄存器，可將1M1M的存儲空間分成很多的存儲空間分成很多個段；個段； 為便于管理，為便于管理，80868086設(shè)計(jì)上將不同的存儲內(nèi)容設(shè)計(jì)上將不同的存儲內(nèi)容存放在不同的段中

50、；分為存放在不同的段中；分為代碼段代碼段、數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段、堆棧段堆棧段和和附加段附加段。 用戶編寫的程序放在代碼段中，使用的數(shù)據(jù)用戶編寫的程序放在代碼段中，使用的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)段中。放在數(shù)據(jù)段中。4、8086的寄存器組的寄存器組 數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器：AX、BX、CX、DX 指針及變址寄存器：指針及變址寄存器：SP、BP、SI、DI 段寄存器：段寄存器：CS、DS、ES、SS 指令指針指令指針I(yè)P （Instruction Pointer） 狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW（Program State Word) 說明說明 數(shù)據(jù)寄存器和指針及變址寄存器又統(tǒng)稱數(shù)據(jù)寄存器和指針及變址寄存器又統(tǒng)稱通

51、用通用寄存器寄存器； 指令指針與狀態(tài)標(biāo)志統(tǒng)稱控制寄存器；指令指針與狀態(tài)標(biāo)志統(tǒng)稱控制寄存器； 所有寄存器均為所有寄存器均為16位位。1）數(shù)據(jù)寄存器）數(shù)據(jù)寄存器 AXAX：通用寄存器；算術(shù)運(yùn)算的主寄存器：通用寄存器；算術(shù)運(yùn)算的主寄存器累加器（累加器（AccumulatorAccumulator）； BXBX：通用寄存器：通用寄存器; ;一些指令中作為一些指令中作為基址基址(Base)(Base)寄存器寄存器； CXCX：通用寄存器：通用寄存器; ;一些指令中作為一些指令中作為計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器(Counter) (Counter) ； DXDX：通用寄存器：通用寄存器; ;一些指令中作為一些指令中作為數(shù)

52、據(jù)數(shù)據(jù)(Data)(Data)寄存器寄存器與與AXAX配合使用。配合使用。 說明：說明：i.i. 在一般指令中，這些寄存器可作為通用寄存在一般指令中，這些寄存器可作為通用寄存器使用，在一些特定的指令中，各寄存器有器使用，在一些特定的指令中，各寄存器有特定功能；特定功能；ii.ii.既可作為既可作為1616位使用，也可位使用，也可分成兩個分成兩個8 8位寄存位寄存器器使用使用 高高8 8位記作位記作 : AH: AH、BHBH、CHCH、DH DH 低低8 8位記作位記作 : AL: AL、BLBL、CLCL、DLDL2）指針及變址寄存器）指針及變址寄存器 SPSP：堆棧指針寄存器：堆棧指針寄存

53、器(Stack Pointer)(Stack Pointer)，用，用來指示棧頂?shù)钠频刂?。來指示棧頂?shù)钠频刂贰?BPBP：基址指針寄存器：基址指針寄存器(Base Pointer)(Base Pointer)，指示，指示堆棧區(qū)中的一個基地址。堆棧區(qū)中的一個基地址。 SISI：源變址寄存器：源變址寄存器(Source Index)(Source Index)。 DIDI：目的變址寄存器：目的變址寄存器(Destination Index)(Destination Index)。 說明：這說明：這4 4個寄存器也可以作為通用寄存器個寄存器也可以作為通用寄存器使用。使用。3）段寄存器）段寄存器

54、CSCS：代碼段：代碼段(Code Segment);(Code Segment);存放程序段的段存放程序段的段地址。地址。 DSDS：數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)段(Data Segment);(Data Segment);存放數(shù)據(jù)段的段存放數(shù)據(jù)段的段地址。地址。 ESES：附加段：附加段(Extra Segment);(Extra Segment);存放附加段的存放附加段的段地址段地址. . SSSS：堆棧段：堆棧段(Stack Segment);(Stack Segment);存放堆棧段的存放堆棧段的段地址。段地址。4）控制寄存器）控制寄存器 IPIP：指令指針：指令指針(Instruction Poi

55、nter)(Instruction Pointer)寄存器；寄存器；能自動加能自動加1 1，生成代碼段中下一條將要取的指，生成代碼段中下一條將要取的指令的偏移地址。令的偏移地址。 PSWPSW：程序狀態(tài)字：程序狀態(tài)字(Program State Word)(Program State Word)寄存寄存器器; ;用各個狀態(tài)位反映算術(shù)邏輯運(yùn)算的一些狀用各個狀態(tài)位反映算術(shù)邏輯運(yùn)算的一些狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志。態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志。5、PSW標(biāo)志位的定義標(biāo)志位的定義C C進(jìn)位標(biāo)志，結(jié)果在最高位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時置進(jìn)位標(biāo)志，結(jié)果在最高位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時置1 1；P P奇偶標(biāo)志，結(jié)果中奇偶標(biāo)志，結(jié)果中1 1的個數(shù)

56、為偶數(shù)時置的個數(shù)為偶數(shù)時置1 1；A A半進(jìn)位標(biāo)志（低半進(jìn)位標(biāo)志（低4 4位向高位向高4 4位的進(jìn)位）；位的進(jìn)位）；Z Z運(yùn)算結(jié)果為零時置運(yùn)算結(jié)果為零時置1 1；S S符號標(biāo)志，該標(biāo)志位與結(jié)果的最高位相同；符號標(biāo)志，該標(biāo)志位與結(jié)果的最高位相同；O O溢出標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果超出有符號數(shù)表示范圍時置溢出標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果超出有符號數(shù)表示范圍時置1 1；D D方向標(biāo)志，用于串操作，置方向標(biāo)志，用于串操作，置1 1使串操作按減使串操作按減1 1執(zhí)行；執(zhí)行；T T跟蹤標(biāo)志，置跟蹤標(biāo)志，置1 1后處理器進(jìn)入單步執(zhí)行方式，便于后處理器進(jìn)入單步執(zhí)行方式，便于調(diào)試；調(diào)試；I I中斷允許標(biāo)志，置中斷允許標(biāo)志，置1 1允許

57、允許CPUCPU接受外部可屏蔽中斷；接受外部可屏蔽中斷； 前前6 6種標(biāo)志為狀態(tài)標(biāo)志，后種標(biāo)志為狀態(tài)標(biāo)志，后3 3種標(biāo)志為控制標(biāo)志。種標(biāo)志為控制標(biāo)志。O DITSZAPCCPU怎樣判斷是否溢出？怎樣判斷是否溢出？ 按結(jié)果的最高位和次高位的進(jìn)位情況判斷；按結(jié)果的最高位和次高位的進(jìn)位情況判斷；對兩個進(jìn)位進(jìn)行異或，異或結(jié)果為對兩個進(jìn)位進(jìn)行異或，異或結(jié)果為1 1表示有溢表示有溢出，為出，為0 0表示無溢出。表示無溢出。 原理不做討論。原理不做討論。第三章第三章 Intel-8086的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)3-1 8086的指令格式的指令格式 指令由指令由操作碼操作碼和和操作數(shù)操作數(shù)兩部分字段組成。兩部分字

58、段組成。 如：如：MOV AX，2345H MOV為操作碼；為操作碼；AX和和2345H為操作數(shù)。為操作數(shù)。 操作碼操作碼 指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行何種操作。指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行何種操作。 操作數(shù)操作數(shù) 參加操作的數(shù)據(jù)對象或其所在的地址。參加操作的數(shù)據(jù)對象或其所在的地址。 8086 8086系列指令包括無操作數(shù)指令、單操作數(shù)系列指令包括無操作數(shù)指令、單操作數(shù)指令和雙操作數(shù)指令。指令和雙操作數(shù)指令。如如 HLT ；無操作數(shù)指令；無操作數(shù)指令 INC CX ；單操作數(shù)指令；單操作數(shù)指令 ADD AX , BX ；雙操作數(shù)指令。第一操；雙操作數(shù)指令。第一操作數(shù)為作數(shù)為目的操作數(shù)目的操作數(shù)，第二操作數(shù)為，第二操作數(shù)為

59、源操作數(shù)。源操作數(shù)。3-2 8086指令的尋址方式指令的尋址方式1、指令中數(shù)據(jù)的存放位置、指令中數(shù)據(jù)的存放位置 指令中進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)存放位置有三種情況：指令中進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)存放位置有三種情況：) )存于指令中存于指令中( (立即數(shù)立即數(shù)) ) 數(shù)據(jù)包含在指令中，即被操作數(shù)據(jù)直接表數(shù)據(jù)包含在指令中，即被操作數(shù)據(jù)直接表示在指令的操作數(shù)字段中。示在指令的操作數(shù)字段中。 例：例：MOV AL , 08HMOV AL , 08H 這種操作數(shù)稱為這種操作數(shù)稱為立即數(shù)立即數(shù)。) )存于寄存器中存于寄存器中( (寄存器操作數(shù)寄存器操作數(shù)) ) 數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存放在的一個寄存器中。的一個寄存器中。例：例：INC

60、 CXINC CX) )存于存儲器中存于存儲器中( (存儲器操作數(shù)存儲器操作數(shù)) ) 數(shù)據(jù)在內(nèi)存中或在數(shù)據(jù)在內(nèi)存中或在I/OI/O端口中，存放數(shù)據(jù)的端口中，存放數(shù)據(jù)的偏移地址偏移地址以某種方式表示在指令中。以某種方式表示在指令中。 如：如： MOV AX，2500H MOV AX, BX 此例中此例中25002500、BXBX為存儲器操作數(shù)。為存儲器操作數(shù)。 存儲器操作數(shù)中操作數(shù)字段指示此操作數(shù)的偏移地址，而存儲器操作數(shù)中操作數(shù)字段指示此操作數(shù)的偏移地址，而段地址由某個段寄存器提供。此例中默認(rèn)為數(shù)據(jù)段段地址由某個段寄存器提供。此例中默認(rèn)為數(shù)據(jù)段DSDS。2、8086指令的尋址方式指令的尋址方式

61、 尋址方式尋址方式：指令中指明操作數(shù)存放位置的：指令中指明操作數(shù)存放位置的表達(dá)方式。表達(dá)方式。 80868086有有6 6種尋址方式種尋址方式1 1）立即尋址）立即尋址 操作數(shù)為立即數(shù)，直接存放在指令的操作操作數(shù)為立即數(shù)，直接存放在指令的操作數(shù)字段中。數(shù)字段中。 只能作為源操作數(shù)。只能作為源操作數(shù)。例：例：MOV AL, 05H指令執(zhí)行后指令執(zhí)行后: (AL)=05H例：例： MOV AX, 3064H指令執(zhí)行后指令執(zhí)行后: (AX)=3064H.操作碼操作碼64H64H30H30H代代碼碼段段64H64H.30H30HALALAHAH指指令令.操作碼操作碼05H05H代代碼碼段段05H05H

62、.ALAL指指令令2) 寄存器尋址方式寄存器尋址方式 操作數(shù)在指令所指示的寄存器中。操作數(shù)在指令所指示的寄存器中。 表示格式：直接在指令中寫出寄存器名稱。表示格式：直接在指令中寫出寄存器名稱。如如 MOV BX，AX MOV CL，23H3 3）直接尋址）直接尋址 操作數(shù)存放在內(nèi)存中，操作數(shù)的操作數(shù)存放在內(nèi)存中，操作數(shù)的偏移地址偏移地址直直接表示在指令中。接表示在指令中。 表示格式：表示格式： 偏移地址偏移地址 如如 MOV AXMOV AX，3100H3100H 默認(rèn)操作數(shù)默認(rèn)操作數(shù)存放在內(nèi)存的存放在內(nèi)存的數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段中。中。例：例：MOV AX，3100H若若 （DS）=6000H (63

63、100H)=3050H 則則 （AX）=3050H.操作碼操作碼00003131.50H50H30H30H.6 0 0 0 06 0 0 0 03 1 0 03 1 0 0+ +6 3 1 0 06 3 1 0 063100H63100H30H30H50H50HAHAHALAL代代碼碼段段數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)段段 操作數(shù)也允許存放在其它段中操作數(shù)也允許存放在其它段中(SS(SS，ES)ES)，此，此時應(yīng)在指令中指明時應(yīng)在指令中指明段超越段超越。 段超越段超越 若操作數(shù)不在指令默認(rèn)的段中，而是在其它若操作數(shù)不在指令默認(rèn)的段中，而是在其它某個段中，則需要在指令中加以表示，這種情某個段中，則需要在指令中加以表示

64、，這種情況稱為段超越。況稱為段超越。 表示表示 如直接尋址方式中操作數(shù)在附加段中，則應(yīng)表如直接尋址方式中操作數(shù)在附加段中，則應(yīng)表示為示為 MOV AX，ES:3100H4) 寄存器間接尋址方式寄存器間接尋址方式 操作數(shù)在存儲器中操作數(shù)在存儲器中, 操作數(shù)偏移地址在操作數(shù)偏移地址在BX、SI、DI或或BP的某個寄存器中。的某個寄存器中。 若若以以SI、DI、BX作為間接尋址寄存器作為間接尋址寄存器 則則默認(rèn)操作數(shù)默認(rèn)操作數(shù)存放在存放在數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段中，用中，用DS寄存器寄存器的內(nèi)容作為段地址。的內(nèi)容作為段地址。 若以若以BP寄存器作為間接尋址寄存器寄存器作為間接尋址寄存器 則則默認(rèn)操作數(shù)默認(rèn)操作數(shù)

65、存放在存放在堆棧段堆棧段中，用中，用SS寄存器寄存器的內(nèi)容作為段地址。的內(nèi)容作為段地址。如如 MOV BX，DI若若（DS）=6000H （DI）=2000H（62000H）=50A0H則執(zhí)行指令后則執(zhí)行指令后 (BX)=50A0H6000H6000H2000H2000HDSDSDIDI6 0 0 0 06 0 0 0 02 20 00 00 0+ +6 2 0 0 06 2 0 0 0.AOHAOH50H50H.62000H62000H50H50HA0HA0HBLBLBHBH數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)段段 表示格式：表示格式： 尋址寄存器尋址寄存器 寄存器間接尋址方式也允許段超越。寄存器間接尋址方式也允許段超

66、越。 如如 MOV AX, DS:BP MOV CH, SS:SI MOV ES:BX, AL 設(shè)（設(shè)（AL）=B2H，（，（BX）=1234H （ES）=1400H，則執(zhí)行指令后：，則執(zhí)行指令后：5) 變址尋址方式變址尋址方式 操作數(shù)的偏移地址是以寄存器操作數(shù)的偏移地址是以寄存器SI、DI、BX、BP的內(nèi)容與指令中給定的的內(nèi)容與指令中給定的8位位或或16位偏移量位偏移量之之和。和。 如如 MOV AH，1000HBX 或?qū)懗苫驅(qū)懗?MOV AH，BX+1000H 又如又如 MOV 25HBP ，BX 表示格式表示格式:位移量位移量寄存器寄存器 或或 寄存器寄存器+位移量位移量 若以若以SI、DI、BX尋址，則默認(rèn)在尋址，則默認(rèn)在數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段中；中；若以若以BP尋址，則默認(rèn)在尋址，則默認(rèn)在堆棧段堆棧段中。中。6)6)基址加變址尋址方式基址加變址尋址方式操作數(shù)的偏移地址是一個基址寄存器操作數(shù)的偏移地址是一個基址寄存器BX或或BP和一個變址寄存器和一個變址寄存器SI或或DI的內(nèi)容之和加上的內(nèi)容之和加上給定的給定的8位或位或16位位偏移量偏移量。表示格式：表示格式： 位移量位移量基址基址變址