寄存器CPU工作原理實(shí)用教案

1、AXBXCXDXSPBPSIDI通用寄存器IPPSW CSDSSSES控制寄存器段寄存器指針寄存器變址寄存器第1頁/共33頁第一頁，共34頁。AX寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)15 14 13 12 11 1098765432100000000000010010MOV AX，18MOV AX，200000100111000100000第2頁/共33頁第二頁，共34頁。AX寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)15 14 13 12 11 109876543210AX寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)15 14 13 12 11 1098765432107654321076543210AHAL0100111000100000寄存器寄存器中的數(shù)據(jù)所表

2、示的值A(chǔ)XAHAL010011100010000020000（4E20H）0100111078 （4EH）0010000032 （20H）一個(gè)(y )8位寄存器所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的最大值是多少？一個(gè)(y )16位寄存器所能存儲(chǔ)的最大值又是多少？第3頁/共33頁第三頁，共34頁。0 1 0 0 1 1 1 0 0 01 0 0 0 0 00 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0第4頁/共33頁第四頁，共34頁。匯編指令控制CPU完成的操作用高級(jí)語言描述MOV AX，18將18送入寄存器AXAX=18MOV AH，78將78送入寄存器AHAH=78ADD AX，8將寄存器AX中的

3、數(shù)值加上8AX=AX+8MOV AX，BX將寄存器BX中的數(shù)據(jù)送入AXAX=BXADD AX，BX將AX和BX中的數(shù)值相加，結(jié)果保存在AX中AX=AX+BX第5頁/共33頁第五頁，共34頁。程序段中的指令A(yù)X中的數(shù)據(jù) BX中的數(shù)據(jù)MOV AX，4E20HADD AX，1406HMOV BX，2000HADD AX，BXMOV BX，AXADD AX，BX4E20H0000H6226H0000H6226H2000H8226H2000H8226H8226H8226H+8226H=1044CH AX=？044CH8226H注：當(dāng)所保存的數(shù)據(jù)位數(shù)大于寄存器的位數(shù)時(shí)，高位的數(shù)據(jù)會(huì)丟失(dis)，稱為數(shù)據(jù)

4、溢出。第6頁/共33頁第六頁，共34頁。程序段中的指令A(yù)X中的數(shù)據(jù)BX中的數(shù)據(jù)MOV AX，001AHMOV BX，0026HADD AL，BLADD AH，BLADD BH，ALMOV AH，0ADD AL，85HADD AL，93H001AH0000H001AH0026H0040H0026H2640H0026H2640H4026H0040H4026H00C5H4026H0058H4026H注：當(dāng)通用寄存器作為8位寄存器使用時(shí)，低8位和高8位相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立(dl)的寄存器，它們之間沒有直接關(guān)系，不能產(chǎn)生進(jìn)位。ADD AX，93H AX=？第7頁/共33頁第七頁，共34頁。作業(yè)(zuy)：19

5、頁檢測點(diǎn)2.1（1）、（2）第8頁/共33頁第八頁，共34頁。檢測點(diǎn)2.1 1、寫出每條匯編指令(zhlng)執(zhí)行后相關(guān)寄存器中的值 movax, 62627 movah, 31H moval, 23H addax, ax movbx, 826CH movcx, ax movax, bx addax, bx moval, bh movah, bl addah, ah addal, 6 addal, al movax, cxAX = F4A3HAX = 31A3HAX = 3123HAX = 6246HBX = 826CHCX = 6246HAX = 826CHAX = 04D8HAX = 04

6、82HAX = 6C82HAX = D882HAX = D888HAX = D810HAX = 6246H第9頁/共33頁第九頁，共34頁。檢測點(diǎn)2.1 2、用學(xué)過的匯編指令(zhlng)，最多4條，編程計(jì)算2的四次方 mov ax, 2addax, axaddax, axaddax, ax第10頁/共33頁第十頁，共34頁。第11頁/共33頁第十一頁，共34頁。第12頁/共33頁第十二頁，共34頁。校門主樓圖書館主體育場28262000826兩種表示方法：2826；2000+826。加限定條件：用兩張只能寫三位數(shù)的紙條(zh tio)傳遞信息則表示為：200和826約定 第一個(gè)數(shù) 10 +

7、第二個(gè)數(shù)段地址(dzh) 16 + 偏移地址(dzh)基礎(chǔ)地址第13頁/共33頁第十三頁，共34頁。其他部件地址加法器輸入輸出控制電路偏移地址段地址16位物理20位內(nèi)存20位物理地址16位數(shù)據(jù)總線16位控制總線CPU1）CPU中的相關(guān)部件提供段地址(dzh)和偏移地址(dzh)；物理地址(dzh)=段地址(dzh)16+偏移地址(dzh)2）段地址和偏移地址通過內(nèi)部總線送入地址加法器；3）地址加法器將兩個(gè)16位地址合成一個(gè)20位的物理地址；4）地址加法器將20位的物理地址送輸入輸出控制電路；5）輸入輸出控制電路將20位物理地址送上外部地址總線；6）地址總線將20位物理地址送入內(nèi)存，尋址。第14

8、頁/共33頁第十四頁，共34頁。CSIP寄存器組地址加法器1230H00C8H相關(guān)部件提供段地址(dzh)和偏移地址(dzh)段地址(dzh)和偏移地址(dzh)送入地址(dzh)加法器123000C8段地址16 1230000C8 12300+ 00C8 123C8段地址16 +偏移地址形成20位物理地址輸出20位物理地址123C8H地址加法器的工作過程第15頁/共33頁第十五頁，共34頁。左移位數(shù)二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制010B2H22201100B4H422121000B8H8222310000B10H162234100000B20H32224一個(gè)(y )數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式左移N位，相當(dāng)于該數(shù)

9、據(jù)乘以2N加法器左移4位相當(dāng)于乘以24（16）第16頁/共33頁第十六頁，共34頁。第17頁/共33頁第十七頁，共34頁。CPU可以用不同(b tn)的段地址和偏移地址形成同一個(gè)物理地址。第18頁/共33頁第十八頁，共34頁。第19頁/共33頁第十九頁，共34頁。符號(hào)名稱作用配合寄存器CS代碼段提供（程序、指令）段地址IPDS數(shù)據(jù)段用于存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器段的起始地址SS堆棧段定義堆棧的存儲(chǔ)區(qū)SPES附加段存放附加存儲(chǔ)器段的段地址第20頁/共33頁第二十頁，共34頁。第21頁/共33頁第二十一頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器

10、輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D8200080120007D820006892000500200040320003BB2000201200012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx第22頁/共33頁第二十二頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D8200080120007D820006892000500200040320003BB20002012

11、00012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx若當(dāng)前(dngqin)CPU中的狀態(tài)為：CS=2000，IP=00002000000020000200002000020000B8 23 01B8 23 0120003B8 23 012000301232000000000030003第23頁/共33頁第二十三頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D820008012000

12、7D820006892000500200040320003BB2000201200012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx2000000301232000320003BB 03 00BB 03 00000620006BB 03 002000600030006第24頁/共33頁第二十四頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D8200080120007D82000689

13、2000500200040320003BB2000201200012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx200000062000689 D889 D8000889 D80003000820006200082000801230003第25頁/共33頁第二十五頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D8200080120007D82000689200050020004032

14、0003BB2000201200012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx200000082000801 D801 D8000A01 D80003000A2000A2000A00030006200082000A2000A第26頁/共33頁第二十六頁，共34頁。AXBX其他其他部件部件CSIP指令緩沖器指令緩沖器執(zhí)行控制器執(zhí)行控制器地址加法器地址加法器輸入輸出輸入輸出控制電路控制電路2000A20009D8200080120007D820006892000500200040320003B

15、B2000201200012320000B8CPU內(nèi)存地址地址總線總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線mov ax,0123Hmov bx,0003Hmov ax, bxadd ax, bx（1）從CS:IP指向內(nèi)存單元(dnyun)讀取指令，讀取的指令進(jìn)入指令緩沖器；IP+NN=所取指令的長度。（2）IP=IP+N，從而指向下一條(y tio)指令；（3）執(zhí)行(zhxng)和處理取到的指令，重復(fù)步驟（1）由CS:IP指向CPU將要執(zhí)行的指令所在的物理地址，取到指令后，IP會(huì)自動(dòng)增加N指向下一條指令所在的位置；從而使計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)連續(xù)的執(zhí)行一個(gè)完整的程序。第27頁/共33頁第二十七頁，共34頁。(1)在808

16、6CPU加電啟動(dòng)或復(fù)位后，CS的值為FFFFH，而IP的值為0000H，所以CPU剛開始工作時(shí)，執(zhí)行在內(nèi)存單元地址為FFFF:0000處的指令(2)既然指令和數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制的，那么(n me)CPU如何識(shí)別哪些二進(jìn)制數(shù)據(jù)是指令，哪些是純數(shù)據(jù)呢?現(xiàn)在我們可以說，如果是CS:IP指向的內(nèi)存單元處的內(nèi)容，那么(n me)可以說它是指令第28頁/共33頁第二十八頁，共34頁。注意注意(zh y)：CS和和IP不充許直不充許直接賦值。接賦值。MOV CS，1000HMOV CS，AXMOV IP，2000H第29頁/共33頁第二十九頁，共34頁。A6622B8E3FFD88B0

17、000B80123B820005H20006H20004Hjmp 1000:320003H20009Hmov cx, ax20008H20007H20002H20001Hmov ax, 6622H20000H10009Hjmp bx10008H10007Hmov bx , ax10006H10005H10004Hmov ax, 0000H10003H10002H10001Hmov ax, 0123H10000HMOV AX，6622HJMP 1000:3MOV AX，0000H2000：00002000：00031000：0003MOV BX，AX1000：0006JMP BX1000：0008AX=6622HBX=XXXXHAX=6622HBX=XXXXHAX=0000HBX=XXXXHAX=0000HBX=0000HAX=0000HBX=0000H1000：0000MOV AX，0123HAX=0123HBX=0000H1000：0003第30頁/共33頁第三十頁，共34頁。段：我們可以根據(jù)需要將內(nèi)存(ni cn)中從XXXXH:0000H開始到XXXXH:YYYYH之間一段連續(xù)的內(nèi)存(ni cn)空間做為一個(gè)段來使用。代碼段：用來(yn li)存放指令的段稱為代碼段。第31頁/共33頁第三十一頁，共34頁。第32頁/共33頁第三十