微機(jī)系統(tǒng)與接口：第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1、1國家級精品課程微機(jī)系統(tǒng)與接口Microcomputer Systems and Interfaces 2學(xué)習(xí)對象 感性認(rèn)識 顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU主板3課程背景先修課程 硬件方面-最低層面-晶體管和線路：模擬電子線路數(shù)字邏輯電路、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與組成原理、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)(門電路、運(yùn)算放大器)軟件方面-最高層面-計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ): 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)(面向過程、面向?qū)ο?二者融合建立軟件控制硬件的橋梁特殊的數(shù)字邏輯電路、門-組合邏輯、時(shí)序邏輯指令（軟件）時(shí)序控制/運(yùn)算邏輯 -匯編語言4課程目標(biāo)掌握微機(jī)系統(tǒng)的基本組成、工作原理、接口電路及硬件的連接，建立微控制器、微機(jī)系統(tǒng)的概

2、念，具備初步開發(fā)微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件的能力。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (Micro-Computer System and Applications)應(yīng)用與開發(fā)（而非簡單使用）的開始打開學(xué)習(xí) “微機(jī)/嵌入式測控系統(tǒng)”的大門5微控制器應(yīng)用舉例TMS320C5000嵌入式測控技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)、生活的方方面面6微處理器一類課程學(xué)習(xí)歷程微機(jī)原理MCU課程(51單片機(jī))DSP課程(TMS320F28xx)MSP430單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)大二大三大四基礎(chǔ)、體系架構(gòu)典型微處理器最新微處理器應(yīng)用7微處理器一類課程學(xué)習(xí)歷程Pentium處理器51單片機(jī)DSPCortex-m3OMAP8課程硬件基礎(chǔ)（前提要求）電氣/邏輯原理圖

3、（讀圖、規(guī)范）時(shí)序圖（設(shè)計(jì)用動(dòng)態(tài)時(shí)序）-總線常用接口方法/邏輯電路/硬件術(shù)語 寄存（器）、緩沖(器)、鎖存(器)、觸發(fā)(器)、編碼(器)、譯碼(器)、放大(器)(OP) -SSI/MSI;RAM，ROM，T/C，PIO，SIO，DMA；-MSI/LSI；工作原理/一般時(shí)序/常用方法延續(xù)基本能力的培養(yǎng)9課程硬件基礎(chǔ)（前提要求）電氣/邏輯原理圖（英美標(biāo)準(zhǔn)）與/或/非/異或/三態(tài)門10課程軟件基礎(chǔ)：（要求）原理微機(jī)系統(tǒng)軟件與硬件工具 編輯EDITOR、編譯/匯編（Compiler/Assembler）、鏈接(器) Linker編程語言(匯編語言)功能,語法（Syntax）實(shí)時(shí)系統(tǒng)事件中斷/時(shí)間中斷（

4、控制）硬軟件結(jié)合：存儲(chǔ)訪問輸入輸出訪問的軟件實(shí)現(xiàn)，軟替硬-充分發(fā)揮硬件功能指令-與硬件有關(guān)的功能11微機(jī)系統(tǒng)與接口課程學(xué)習(xí)課程特點(diǎn)：典型技術(shù)類課程，信息量大-完整規(guī)范,技術(shù)/數(shù)據(jù)手冊(DataSheet)為依據(jù)學(xué)習(xí)過程：螺旋形上升，逐步深化理解建議：復(fù)習(xí)并掌握先修課有關(guān)內(nèi)容(硬、軟件）課堂：聽講與理解、適當(dāng)筆記課后：認(rèn)真讀書、完成作業(yè)、主動(dòng)答疑-參考書理論課成績:考試成績(75%)平時(shí)成績(25%)實(shí)驗(yàn)：充分準(zhǔn)備、善于理解、重視實(shí)踐習(xí)題課、答疑 參考:教務(wù)處國家級精品課程微機(jī)系統(tǒng)與接口網(wǎng)站12教材和教學(xué)參考書教 材楊素行，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用(第2/3版)，清華大學(xué)出版社, 2004/20

5、06參考書戴梅萼，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社錢曉捷匯編語言程序設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社，2003吳寧編.80X86/Pentium微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2000 戴先中等，微機(jī)硬件應(yīng)用實(shí)踐原理與接口,東南大學(xué)出版社,199913其他參考書謝瑞和等，32位微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)，高等教育出版社，2004.7李繼燦等，新編16/32微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（第2版），清華大學(xué)出版社，2001年唐袆玲,毛月東，32位微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程，西安電子科技大學(xué)出版社，2003 張懷蓮，IBM-PC宏匯編語言程序設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社張昆藏， IBM-PC/XT微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)，清華

6、大學(xué)出版社14課程內(nèi)容微處理器結(jié)構(gòu)指令與匯編語言程序設(shè)計(jì)微機(jī)系統(tǒng)技術(shù)微機(jī)系統(tǒng)常用接口及控制15第一章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)重 點(diǎn) 1. 補(bǔ)碼的概念與運(yùn)算2. 微型機(jī)基本結(jié)構(gòu)(概念復(fù)習(xí)）3系統(tǒng)組成（術(shù)語）及各部分之間關(guān)系4. 了解8086/8088工作方式與存儲(chǔ)器的管理機(jī)制 16計(jì)算機(jī)中常用數(shù)制無符號整型(Unsigned Integer) 數(shù)據(jù)的n位二進(jìn)制表示：數(shù)值: Dn-1*2n-1+D1*21+D0*20 ( MSB/LSB（Most/Least Significant Bit）Dn-1/ D0 )用位序號Dn-1,D0（Di=1/0）表示n位二進(jìn)制本課程:n=8/16/32位:1010 01

7、00B / 1011 1010 0011 0001B字長： 運(yùn)算器（ALU）位數(shù) （寬度） 基2(Base)17數(shù)制：數(shù)的表示和運(yùn)算不同的基（Base）:十進(jìn)制（Decimal） Di=09 八進(jìn)制（Octal Q） Di=07二進(jìn)制（Binary） Di=0,1十六進(jìn)制（Hexdecimal） Di=09,AF 45340(D)= 130434Q=1011 0001 0001 1100B = 0B11CH18模的概念運(yùn)算： 二進(jìn)制（以2為模） 十六進(jìn)制加運(yùn)算 1011 0001 0001 1100B B11CH +1010 1011 0101 0110B +AB56H 1 0101 1100

8、 0111 0010B 15C72H 減運(yùn)算 1011 0001 0001 1100B B11CH -1010 1011 0101 0110B -AB56H 0000 0101 1100 0110B 05C2H“模”是指一個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)數(shù)范圍,任何有模的計(jì)算，均可化減法為加法運(yùn)算。補(bǔ)碼19互補(bǔ)（Complement）A+B=M (A=M-B) -B=+A(以M為模) A與B以M為?；パa(bǔ) X-A=X-(M-B)=X+B-M=X+B (模M運(yùn)算）補(bǔ)碼（2s Complement）考慮字長1位：模2；1+1=10B 8位：模256（100H) 80+176=256 （50H+B0H=100H)16位

9、: 模65536（10000H） 456+65080=65536 1C8H+FE38H=10000H20有符號數(shù)(Signed)與機(jī)器數(shù)數(shù)及其符號被數(shù)值化帶符號數(shù)稱為機(jī)器數(shù)對于帶符號數(shù)（二進(jìn)制表示），計(jì)算機(jī)用最高位(MSB)表示符號：0-正，1-負(fù) 11111111B 帶符號數(shù)：常用原碼、反碼和補(bǔ)碼表示微機(jī)中用補(bǔ)碼表示帶符號數(shù)例：（真值）456（D）=1C8H， n=16 1C8H+0FE38H=10000H 0FE38H=1111 1110 0011 1000B 是-456的補(bǔ)碼表示原碼和反碼是人為定義，補(bǔ)碼是機(jī)器特性!21有符號數(shù)：原碼、反碼與補(bǔ)碼若X0，則X補(bǔ)=X反=X原若X 09 Co

10、mpact BCD（4bits代表1位DEC）： 10010110B代表96D Uncompact BCD （8bits代表1位DEC） 00000001 00000001B代表11D非數(shù)值（字母與符號）的二進(jìn)制表示：ASCII 碼 00-7FH（7位）；P362擴(kuò)展ASCII表 （8位）；UNICODE （16位） （2.0版本38885個(gè)）； ISO 10646（Universal Code Set-UCS-4）（32位）28ASCII碼ASCII（American Standard Code for Information Interchange）美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼 ，256字符，含數(shù)

11、字、字符和控制碼7位128個(gè)字符 00H1FH和7FH（33個(gè)）是控制碼，其余95個(gè)是圖形化字符（可打印顯示）擴(kuò)展ASCII碼增加了128個(gè)擴(kuò)展字符，即從80HFFH29字符編碼國際標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼（00-7FH）NUL 空SOH 標(biāo)題開始STX 正文結(jié)束ETX 本文結(jié)束EOT 傳輸結(jié)束ENQ 詢問ACK 承認(rèn)BEL 報(bào)警符BS 退格HT 橫向列表LF 換行VT 垂直制表FF 走紙控制CR 回車SO 移位輸出SI 移位輸入SP 空格 012345670NULDLESP0PP1SOHDC1!1AQaQ2STXDC2“2BRbR3ETXDC3#3CScS4EOTDC4$4DTdT5ENQNAK%5

12、EUeU6ACKSYN&6FVfV7BELETB7GWgW8BSCAN(8HXhX9HTEM)9IYiYALFSUB*:JZjZBVTESC+;KkCFFFS,NnFSIUS/?O_oDELDLE 數(shù)據(jù)鏈換碼DC1 設(shè)備控制1DC2 設(shè)備控制2DC3 設(shè)備控制3DC4 設(shè)備控制4NAK 否定SYN 空轉(zhuǎn)同步ETB 信息組傳送結(jié)束CAN 作廢EM 紙盡SUB 減ESC 換碼FS 分隔符GS 組分隔符RS 記錄分隔符US 單元分隔符DEL 作廢 30常用ASCII碼舉例ASCII碼常用：00 NUL空白 02 STX 文本開始03 ETX 文本結(jié)束07 BEL 報(bào)警符（可聽見的信號） 08 BS

13、退一格（并刪去該字符） 0DH CR 回車, 0AH LF 換行 , 40H 字符：0-9： 30-39H; A-41H, B-42H, Z-5AH; a-61H, z-7AH鍵盤輸入獲得ASCII碼31控制與計(jì)算:定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)(Fixed Point)小數(shù)點(diǎn)位置固定（例如純整數(shù)和純小數(shù)）浮點(diǎn)數(shù)(Floating Point)小數(shù)點(diǎn)位置不固定（充分利用有限位數(shù)，擴(kuò)大數(shù)的表示范圍和精度）階符 階碼+尾符 尾碼 N=2j*S，例如N=23*1101 27*0.1101 定點(diǎn)運(yùn)算: 處理器整數(shù)處理功能浮點(diǎn)運(yùn)算: 仿真運(yùn)算/協(xié)處理器運(yùn)算 相關(guān)內(nèi)容自學(xué)(含8087協(xié)處理器FPU)從486起CPU

14、內(nèi)置了浮點(diǎn)數(shù)處理器 32第一章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)重 點(diǎn) 1. 補(bǔ)碼的概念與運(yùn)算2. 微型機(jī)基本結(jié)構(gòu)(概念復(fù)習(xí)）3系統(tǒng)組成（術(shù)語）及各部分之間關(guān)系4. 了解8086/8088工作方式與存儲(chǔ)器的管理機(jī)制33 微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展（電子數(shù)字）計(jì)算機(jī) 一種能自動(dòng)地、高速計(jì)算的電子設(shè)備發(fā)展歷史- 1946 年誕生; 模擬計(jì)算機(jī) 電子管、晶體管（分立元件）、IC、(V)LSI微型計(jì)算機(jī) VLSI, CPU為單片集成 4, 8, 16.64位, 大眾化: PC34 微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展IBM PC機(jī)（1981） 現(xiàn)代PC Apple II (臺(tái)式/移動(dòng)/手持式）35微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展8086/8088 80386

15、 Pentium Pentium 4 1978 1985 1993 2001 （16位） （32位） （64位） 36微型計(jì)算機(jī)及其發(fā)展Pentium系列：Pentium MMX、Pentium Pro、PII、PII Xeon（至強(qiáng)）、PIII、Xeon、P4、PDCeleron（賽揚(yáng)）系列Core酷睿系列：Conroe和Merom, Core 2 Duo酷睿2雙核, Intel Core i3, i5, i7(四核)37微型計(jì)算機(jī)分類 體系 Von Neumann / Harvard (外MEM可流水線作業(yè))功能結(jié)構(gòu) 單片機(jī)（MCU）/多片機(jī)（MPU）；組裝方式 單/多板機(jī)； TP801使

16、用方式 DESKTOP/LAPTOP/NOTEBOOK （便攜式）-Mobile MP指令 CISC/RISC內(nèi)核 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核、多核、軟核專用/通用MPU DSP，MCU38微機(jī)基本概念傳統(tǒng): CPU（中央處理單元）？ 外設(shè) ( Peripherals)-終端(Terminals)MPU或：微處理器（ALU+CTRLER） 集成在一片LSI上MPC（微機(jī)）：MPU+MEM+I/O接口電路+輔助電路（裸機(jī)）MPCS（微機(jī)系統(tǒng)）：MPC+外部設(shè)備和其它專用電路、電源、面板、機(jī)架、系統(tǒng)軟件 微機(jī)基本技術(shù)指標(biāo)：字長、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、主頻、指令系統(tǒng)、外設(shè)配置等39微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算器

17、寄存器組控制器 內(nèi)部總線總線接口 緩存器 內(nèi)存儲(chǔ)器 系統(tǒng)總線 輸入輸出輸出 接口電路外部設(shè)備 軟件微處理器微機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)范疇40系統(tǒng)的基本（原型）組成硬件+軟件硬件= 主機(jī) + 外設(shè)（Peripherals） MPU+ MEMERY +I/O接口 （三大組成） 運(yùn)算器（ALU）+控制器+寄存器組軟件=系統(tǒng)軟件+ 應(yīng)用軟件 （系統(tǒng)軟件：控制接口/系統(tǒng)管理類）OS(DOS/WIN/WIN9X/NT/XP-OS/2, UNIX, LINUX); RTOSEOS +娛樂/CAD/CAI/CAT/CAM/SCADA41硬件組成之一 處理器工作過程: 取指令-執(zhí)行-取指令-執(zhí)行-. 指令執(zhí)行: 算術(shù)邏

18、輯運(yùn)算基本功能 信息交換(存儲(chǔ)器-I/O) 數(shù)據(jù)流控制 處理器控制系統(tǒng)管理MPU：ALU/控制器/寄存器組運(yùn)算器ALU：算術(shù)/邏輯運(yùn)算（數(shù)據(jù)信息處理）控制器：程序流管理（指令R、指令譯碼器、控制電路）對各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息，使它們協(xié)調(diào)工作數(shù)據(jù)流: 直接途徑內(nèi)部處理信息寄存器：速度快 間接途徑(半導(dǎo)體,內(nèi)存)存儲(chǔ)器,大容量42硬件組成之二 存儲(chǔ)器MEM:存儲(chǔ)記憶單元/裝置：Main Storage/Inner mem; 可直接處理-與外存的本質(zhì)區(qū)別內(nèi)容信息：程序/數(shù)據(jù)（數(shù)值非數(shù)值A(chǔ)SCII（控制碼）術(shù)語位bit：0/1字節(jié)Byte=8bit, 1024B=210=1KB, 1024KB=1M

19、B字word 對于8位機(jī)就是1字=1字節(jié); 對于16位機(jī)就是1字=2字節(jié)字長word length：一個(gè)字有多少位二進(jìn)制數(shù)，一般指CPU與I/O設(shè)備存儲(chǔ)器之間一次傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)（總線字長），也是ALU的位數(shù)（寬度）。43硬件組成之二 存儲(chǔ)器內(nèi)存：存取速度快、容量大、成本低內(nèi)存單元：內(nèi)容：8位二進(jìn)制碼每個(gè)單元有一個(gè)地址 8位二進(jìn)制碼 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0地址0000H0001H0002H0003H0004H44存儲(chǔ)器：數(shù)據(jù)類型與機(jī)器數(shù)存儲(chǔ)位 1 bit=1個(gè)二進(jìn)制位字節(jié) 1 Byte=8 bit字 1 Word=2 Byte 雙字 1 Doubleword=2 W

20、ord=4 Byte四字 1 Quardword=4 Word01110110 01101100 10100011 10110000 10010101位(1B) 字(0B095H)雙字(6CA3B095H)四字低字節(jié)高字節(jié)字節(jié)(95H)16位8086/808845數(shù)據(jù)在內(nèi)存的存儲(chǔ)方式低地址放低字節(jié)，高地址放高字節(jié)(Bigger-ending): 多數(shù)英特爾構(gòu)架(IA)微處理器(80X86/Pentium), Z801234567890ABCDEFHEFH,CDH,ABH,90H,.12H低地址放高字節(jié)，高地址放低字節(jié)(Smaller-Ending):MCS-51, MCS-9612H,34H,

21、56H,EFH46數(shù)據(jù)在內(nèi)存的存儲(chǔ)方式384A157EH（雙字）4AHABH89H7EH15H4AH38H72HC9HEDH65H0000H0001H0002H0003H0004H0005H0006H0007H0008H0009H000AH000BH000CH000DH157EH（字）4AH(字節(jié))低地址89ABH（字)高地址65EDC972384A157EH(四字）80X86存儲(chǔ)格式47硬件組成之三 輸入輸出接口I/O Device/InterfaceMPU信息來源/輸出目標(biāo)（程序、數(shù)據(jù)、測控信息外設(shè)：標(biāo)準(zhǔn)：KB, Point device(MOUSE、Tracking Ball、Touch

22、 screen.) , 非標(biāo)：SCANNER, Digitalizer, Digital Camera, ZIP, Video Camera, ADC, DI CRT、Printer、Plotter DAC, DOFDC/HDD/CD-ROM/R/RW/DVD，Tape, net-adaptor , SB, Microphone/ SPK特點(diǎn)：（數(shù)字量轉(zhuǎn)換）多樣性、速度慢、時(shí)序不一致接口電路-I/O Adaptor(適配器)48微機(jī)系統(tǒng) 三部分連接 存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址總線 AB輸出設(shè)備CPU總線是計(jì)算機(jī)中各類公共信號線的集合，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部分

23、聯(lián)絡(luò)的規(guī)范通道。49總線-微機(jī)系統(tǒng)各部件相連BUS 一組性質(zhì)相似的各部件共用的信號線的集合，正常情況下（通常）BUS只能有一對設(shè)備使用總線傳輸數(shù)據(jù)基帶傳輸。采用總線技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)上具有很多優(yōu)越性。總線控制 三態(tài)緩沖器據(jù)微處理器的接口要求，作為輸入端口都有三態(tài)緩沖器的功能，輸出端口都有數(shù)據(jù)鎖存器功能。50IBM PC&PC/XT配置 （20年前產(chǎn)品）可以重復(fù)加載運(yùn)行各種應(yīng)用軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)： 多板結(jié)構(gòu) 1系統(tǒng)板 +I/O選卡-基于中大規(guī)模IC P:8088(80C88)/808782XX芯片組chipset82C88 總線控制器BUS Controller8284 Clock

24、Generator &Driver 2ROM-基本系統(tǒng)程序3. RAM-中間數(shù)據(jù)/應(yīng)用程序4I/O接口電路：Speaker/KB5. I/O expanding slots: 62腳：PC-5 XT-851第一章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)要 點(diǎn) 1. 帶符號數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來表示存儲(chǔ)：使用補(bǔ)碼，可以將符號位和其它位統(tǒng)一處理；減法也可按加法來處理；兩個(gè)用補(bǔ)碼表示的數(shù)相加時(shí)，如果最高位（符號位）有進(jìn)位，則進(jìn)位被舍棄。2. 微型機(jī)基本結(jié)構(gòu)、組成和各部分關(guān)系微處理基本結(jié)構(gòu)原理528086/8088微處理器INTEL公司78年推出8086：16位數(shù)據(jù)總線79年推出808

25、8 ：內(nèi)部16位/外部8位數(shù)據(jù)總線地址總線都是20位內(nèi)存容量1MB (可直接尋址空間)端口地址能用16位寄存器表示64K個(gè)端口地址 4萬多個(gè)晶體管(8088為2.9萬個(gè)晶體管)標(biāo)準(zhǔn)頻率5MHz53微處理器的基本結(jié)構(gòu)基本組成：算術(shù)邏輯單元（運(yùn)算器）指令處理單元（控制器）寄存器組：寄存器是CPU內(nèi)的組成部分，是有限容量的高速存儲(chǔ)部件，用來暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。功能上分：執(zhí)行部件EU: 執(zhí)行指令總線接口部件BIU: 與存儲(chǔ)器、IO接口傳送信息, BIU是CPU與總線連接的接口54Intel 8086/8088 微處理器基本結(jié)構(gòu)地址總線20位AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISI通

26、用 寄 存 器AXBXCXDXALU數(shù)據(jù)總線（16位）運(yùn)算寄存器ALU標(biāo)志寄存器EU 控制系統(tǒng)執(zhí)行單元EUCSDSSSESIP內(nèi)部暫存器1 2 3 4 5 6數(shù)據(jù)總線8088:8位8086:16位總線控制邏輯指令隊(duì)列80888086Q總線（8位）指令指針段寄存器外部總線總線接口單元BIU圖1.9 功能結(jié)構(gòu)55微處理器一般工作過程指令：算邏運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、I/O、跳轉(zhuǎn)、系統(tǒng)操作等執(zhí)行方式： 取指、執(zhí)行、取指、執(zhí)行串行順序流水線（兩級深度EUBIU） 等待 取值 執(zhí)行 取值 執(zhí)行 。串行順序：需要等待取指令時(shí)間，速度較慢一般有兩種方式568086/8088流水工作過程指令隊(duì)列總線接口單元BIU執(zhí)行

27、單元EU時(shí)間 等待 執(zhí)行1 執(zhí)行2 執(zhí)行3 。1 2 23 3 34 45取指 取指 取指 取數(shù) 取指 .與BIU有關(guān)的指令執(zhí)行 取指、執(zhí)行重疊并行（指令流水線 ） 在現(xiàn)行指令執(zhí)行時(shí)，預(yù)取下一條指令的技術(shù)，稱為指令流水線。578086/8088的內(nèi)部寄存器(Registers)14個(gè)16位寄存器：8通用寄存器/4段/2控制寄存器圖1.1058通用寄存器(Register)功能AX，BX，CX，DX（16位）；AH，AL，BH ，BL，CH，CL，DH，DL（8位）習(xí)慣 AX累加器(Accumulator)/ BX基址R/ CX(Count)計(jì)數(shù)R，循環(huán)-串操作/ DX(Data)數(shù)據(jù)R，用于I

28、/O port, 雙字除；SP：Stack Pointer堆棧指針R，BP：Base Pointer基址指針RSI：Source Index源變址R，DI：Destination Index R目的變址R指針作用例：REP MOVSB59段寄存器功能段寄存器Segment Register CS，SS，DS，ESCode，Stack，Data，Extra的Segment Base Address 段基地址寄存器60段寄存器功能段寄存器Segment Register CS，SS，DS，ESCode，Stack，Data，Extra的Segment Base Address 段基地址寄存器存儲(chǔ)器

29、的分段結(jié)構(gòu)內(nèi)存中存放三類信息：代碼（指令操作碼）、數(shù)據(jù)（程序加工對象）、堆棧（臨時(shí)保存返回地址和中間結(jié)果），各自存放一定區(qū)域。 段基地址 (Segment Base Address):這些存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址。段寄存器用來存放段基地址。61段寄存器功能存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)8086/8088存儲(chǔ)器管理：地址總線20位直接尋址空間1MB, 只能內(nèi)部寄存器處理16位地址信息以64KB為單位分段段基地址SA: 偏移地址EA（OFFSET）邏輯地址物理地址PA： 1MB存儲(chǔ)區(qū)中的某一個(gè)單元地址(000000FFFF FH)，20位；CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)，地址總線上送出物理地址，但編制程序使用邏輯地址?？捎?6位

30、寄存器保存62段寄存器功能段基地址SA: 偏移地址EA邏輯地址物理地址PA與邏輯地址關(guān)系：PA=SA*16+EA段基地址偏移地址015015段基地址000003419物理地址019SA和EA用哪些寄存器來存放？63段寄存器功能段基地址默認(rèn)段寄存器代碼段的段基CS Code Segment堆棧段的段基SS Stack Segment數(shù)據(jù)段的段基DS Data Segment附加段的段基ES Extra Segment 書P20偏移地址約定寄存器-尋址方式目的：從內(nèi)存中找到所要訪問的單元，在指令中使用邏輯地址而不用物理地址。64訪問存儲(chǔ)器類型約定段寄存器偏移量物理地址取指令CSIPCS*16+IP

31、堆棧操作SSSPSS*16+SP訪問變量DS偏移量DS*16+偏源字符串DSSIDS*16+SI目的字符串ESDIES*16+DI訪問存儲(chǔ)器類型與邏輯地址來源關(guān)系65例：MOV AX，2000H默認(rèn)： MOV AX，DS:2000H邏輯地址：(DS)=4000H , 偏移量=2000H 物理地址： 4000H *16+2000H=42000H注意:CS:代碼段的段基地址IP: 總是下一條要取的指令在當(dāng)前代碼段中的偏移量下一條指令的物理地址：CS*16+IP段寄存器功能6667控制寄存器控制寄存器：IP（Instruction Pointer-預(yù)取指令的偏移地址）FLAGS標(biāo)志（6狀態(tài)/3控制-

32、8088/86定義9位 ）程序控制標(biāo)志位(3) 六個(gè)算術(shù)和邏輯運(yùn)算結(jié)果特征(6)奇偶位1偶借進(jìn)位半進(jìn)位溢出標(biāo)志跟蹤符號位零標(biāo)志位中斷允許1方向用戶不能直接訪問IP68標(biāo)志狀態(tài)寄存器Flags(位)OF溢出標(biāo)志位：當(dāng)算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果超出了帶符號數(shù)的范圍，即溢出時(shí)，OF= 1，否則OF0。8位帶符號數(shù)范圍是一128127，16位帶符號數(shù)的范圍是-3276832767。DF 方向標(biāo)志位 DF= l 使串操作按減地址方式進(jìn)行。也就是說，從高地址開始，每操作一次地址減小一次。DF0使串操作按增地址方式進(jìn)行。例: XXXX1010 11X0X1X169標(biāo)志控制寄存器Flags (位) TF 跟蹤標(biāo)志位 TF

33、= 1，使CPU處于單步執(zhí)行指令的工作方式。這種方式便于進(jìn)行程序的調(diào)試。每執(zhí)行一條指令后，自動(dòng)產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷，從而使用戶能逐條指令地檢查程序。 IF 中斷允許標(biāo)志位 IF= l使CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷請求。 IF= 0使CPU禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請求。 IF的狀態(tài)對不可屏蔽中斷及內(nèi)部中斷沒有影響。70標(biāo)志狀態(tài)寄存器Flags(位) SF符號標(biāo)志位 對于帶符號數(shù)，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高位MSB為1時(shí)SF=1，否則SF= 0。 ZF零標(biāo)志位 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為零時(shí)ZF1，否則ZF0。AF輔助進(jìn)位位 在8位加減法操作中，低4位向高4位有進(jìn)位、借位發(fā)生。 PF奇偶標(biāo)志位 當(dāng)邏輯運(yùn)算結(jié)果中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)PF

34、1，為奇數(shù)時(shí)PF=0。CF進(jìn)位標(biāo)志位 當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)，若最高位發(fā)生進(jìn)位或借位則CF1，否則CF0。71舉例例如：2345H+3219H 后FLAGS寄存器的變化 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1+ 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1- 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0記Cs=0, Cp=0SF: 運(yùn)算結(jié)果最高位為0，SF=0ZF: 運(yùn)算結(jié)果本身不為0, ZF=0AF: 第3位沒有向第4位進(jìn)位，AF=0PF: 低8位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)5，PF=0CF: 由于最高位沒有產(chǎn)生進(jìn)位， CF=0OF: 由于Cs

35、=0, Cp=0，所以O(shè)F=0 OF=Cs異或Cp7280868088的引腳信號動(dòng)態(tài)復(fù)用兩種工作模式：MAX/MINMAX模式40腳DIP封裝地址線引腳20位7380868088引腳分類 第一類 每個(gè)引腳只傳送一種信息。32P-RD。 第六類 電源/地 Vcc/Vss（GND）第五類 引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息，如RQGT0輸入時(shí)傳送總線請求，輸出時(shí)傳送總線請求允許。第四類 每個(gè)引腳可以傳送兩種信息(分時(shí)復(fù)用）。這兩種信息在時(shí)間上是可以分開的，因此可以用一個(gè)引腳在不同時(shí)刻傳送不同的信息，一般稱這類引腳為分時(shí)復(fù)用線。例如：AD7 AD0。第三類 引腳在80868088的兩種不同工作方式最

36、小模式和最大模式下有不同的名稱和定義。例如：第29腳為WR（LOCK）。第二類 每個(gè)引腳電平的高低代表不同的信號，例如外設(shè)/內(nèi)存訪問控制：IOM。748088的引腳信號AD0AD7 地址(低8位)/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，雙向工作 (輸出/入、三態(tài))A8A15 地址(高8位)輸出端。A16/S3A19/S6 地址(最高4位)/狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出、三態(tài))808820根地址引腳，8根數(shù)據(jù)引腳地址總線20位寬，外部數(shù)據(jù)總線8位寬758088重要引腳信號CLK 時(shí)鐘 輸入端 接至8284集成電路的輸出端，由8284提供8088所需的4.77M，33占空比（即13周期為高電平，23周期為低電平）的系統(tǒng)時(shí)鐘信號T=

37、2.096微秒768088重要引腳信號RESET系統(tǒng)復(fù)位信號 輸入端RESET信號高電平有效，80868088要求該信號的有效時(shí)間至少為4個(gè)T狀態(tài)。CPU接收到RESET信號后，立即停止當(dāng)前操作，完成內(nèi)部的復(fù)位過程，恢復(fù)到機(jī)器的起始狀態(tài)并使系統(tǒng)重新啟動(dòng)。復(fù)位時(shí)各寄存器的狀態(tài): FLAGS=0H，IP=0，CS=FFFFH，（預(yù)取隊(duì)列空），DS=ES=SS=0，各GR=0。=起始地址 0FFFF:0 （P23表1.4）778088重要引腳信號/RD（Read）讀信號輸出端。讀信號是一個(gè)低電平有效的輸出信號，當(dāng)/RD為低電平時(shí)，表明CPU正在對內(nèi)存或外設(shè)進(jìn)行讀操作。/WR（Write）寫信號輸出端。寫信號是一個(gè)低電平有效的輸出信號，當(dāng)/WR為低電平時(shí)，表明CPU正在對內(nèi)存或外設(shè)進(jìn)行寫操作。 IO/M788088重要引腳信號ALE: 地址鎖存允許信號，輸出，高電平有效。當(dāng)?shù)刂?數(shù)據(jù)總線分時(shí)傳送地址信息時(shí)，ALE(下降沿)用來作為把地址信號鎖存入74LS373鎖存器。 DEN：數(shù)據(jù)允許，輸出，三態(tài)。在單CPU系統(tǒng)中，若采用8286/8287作為數(shù)據(jù)總線雙向驅(qū)動(dòng)器，則DEN作為其選通信號。798088重要引腳信號NMI:非屏蔽中斷請求，輸入，上升沿有效。使得