微機(jī)原理、匯編語言與接口技術(shù)課件

第一章

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1、1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用及其分類

1、1、1微機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展1971年，美國Intel公司研究并制造了I4004微處理器芯片。該芯片能同時(shí)處理4位二進(jìn)制數(shù)，集成了2300個(gè)晶體管，每秒可進(jìn)行6萬次運(yùn)算，成本約為200美元。它是世界上第一個(gè)微處理器芯片，以它為核心組成的MCS-4計(jì)算機(jī)，標(biāo)志了世界第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的誕生。微機(jī)概念：以大規(guī)模、超大規(guī)模構(gòu)成的微處理器作為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所制造出的計(jì)算機(jī)。劃分階段的標(biāo)志：以字長(zhǎng)和微處理器型號(hào)。第一代4位和低檔8位機(jī)Intel4004第二代中高檔8位機(jī)8080/8085、Z80、MC6800第三代16位機(jī)Intel8086、Z8000、MC6800第四代32位機(jī)80386、80486第五代64位機(jī)IntelPentium（1971-1973）（1974-1978）（1978-1981）（1981-1992）（1993后）特點(diǎn)：1、速度越來越快。2、容量越來越大。3、功能越來越強(qiáng)。1、1、2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1、科學(xué)計(jì)算和科學(xué)研究計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計(jì)算）。

2、數(shù)據(jù)處理

（信息處理）主要是利用計(jì)算機(jī)的速度快和精度高的特點(diǎn)來對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行加工。3、工業(yè)控制

用單板微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)DDC級(jí)控制，用衛(wèi)星計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)SCC級(jí)監(jiān)督管理控制，用高檔微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)SCC或低層MIS管理已屢見不鮮。4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)主要有計(jì)算機(jī)輔助教（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）等系統(tǒng)。

5、人工智能

人工智能主要就是研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科，包括智能機(jī)器人，模擬人的思維過程，計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)等等。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進(jìn)而設(shè)計(jì)可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計(jì)算系統(tǒng)。1、1、3微型計(jì)算機(jī)的分類按應(yīng)用對(duì)象分為：1、單片機(jī)：又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：它主要是將微處理器、部分存儲(chǔ)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)2、單板機(jī)：將計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分都組裝在一塊印制電路板上，包括微處理器/存儲(chǔ)器/輸入輸出接口，還有簡(jiǎn)單的七段發(fā)光二極管顯示器、小鍵盤、插座等。功能比單片機(jī)強(qiáng)，適于進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制?？梢灾苯釉趯?shí)驗(yàn)板上操作，適用于教學(xué)。

3、PC機(jī)（PersonalComputer）:面向個(gè)人單獨(dú)使用的一類微機(jī)，實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理等。1、2計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示和編碼

計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制形式存儲(chǔ)和處理的，二進(jìn)制數(shù)只有兩個(gè)數(shù)字0和1，這與我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫氖M(jìn)制數(shù)是不同的。

1、2、1計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)制數(shù)

人們最常用的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)中采用的是二進(jìn)制數(shù)，同時(shí)有的時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)化二進(jìn)制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進(jìn)制。

1、十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十個(gè)不同的符號(hào)來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”的原則。

2、二進(jìn)制表示法基數(shù)為10的記數(shù)制叫十進(jìn)制；基數(shù)為2的記數(shù)制叫做二進(jìn)制。二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。

二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NB=±Ki*2i其中：Ki=0或1ni=-m例：二進(jìn)制數(shù)1011.1表示如下：(1011.1)B=1*23+0*22+1*21+1*20

+1*2-1運(yùn)算規(guī)則：加法運(yùn)算：0+0=00+1=11+0=11+1=10（逢二進(jìn)一）減法運(yùn)算：0-0=010-1=1（借位）1-0=11-1=0乘法運(yùn)算：0*0=00*1=01*0=01*1=1除法運(yùn)算0/1=01/1=13、八進(jìn)制表示法八進(jìn)制數(shù)是基數(shù)為八的計(jì)數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)主要采用0，1，2，…，7這八個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。八進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”。八進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NO=±Ki*8i其中：Ki=0、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（467.6)O=4*82

+6*81

+7*80+6*8-14、十六進(jìn)制表示法基數(shù)為16，用0-9、A-F十五個(gè)字符來數(shù)值，逢十六進(jìn)一。各位的權(quán)值為16i。二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NH=±Ki*16i其中：Ki=0-9、A-Fni=-m例：（56D.3)H=5*162

+6*161+13*160+3*16-11、2、2進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開相加即可。例:11101.101=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875

（2）、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法：A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：每次用2與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點(diǎn)后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

2136余數(shù)（結(jié)果）低位

268----------0234----------0217----------028----------124----------022----------021----------00----------1高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（136）D=（10001000）B例：將（0.625)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。0.625*2

1.25*2

0.5*2

1.0

取整：高位低位轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D=(0.101)B2、二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換A、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足三位的，從右邊補(bǔ)0。B、二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足四位的，從右邊補(bǔ)0。例：將(1000110.01)B轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。

1

000110.01001

000110.010

(106.2)O二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換：（1000110.01）B=1000110.0101000110.0100(46.4)H（2）、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按順序?qū)懗雒课话诉M(jìn)制（十六進(jìn)制）數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例：將(352.6)o轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

352.6011101010110=(11101010.11)B1、2、3數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示對(duì)R進(jìn)制數(shù)NR=±S*R±E，可以有很多表示方法。如：十進(jìn)制數(shù)：265.78可以有：265.78、2657.8*10-1、0.26578*103

、2.6578*102等。1、定點(diǎn)數(shù)表示法一般采用兩種簡(jiǎn)單的約定：定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)。

（1）、定點(diǎn)整數(shù)A、帶符號(hào)整數(shù)：某個(gè)N位二進(jìn)制數(shù)，其最高位為符號(hào)位，其它N-1位為數(shù)值部分：

NfNn-2Nn-3……N2N1N0符號(hào)位

數(shù)值部分

小數(shù)點(diǎn)B、無符號(hào)整數(shù)：所有的數(shù)位都用來表示數(shù)值。

Nn-1Nn-2Nn-3……N3N2N1N0

數(shù)值部分小數(shù)點(diǎn)（2）、定點(diǎn)小數(shù)用最高位表示符號(hào)，其它N-1位表示數(shù)值部分，將小數(shù)點(diǎn)定在數(shù)值部分的最高位左邊。

NfNn-2Nn-1……N2N1N0符號(hào)位

數(shù)值部分

小數(shù)點(diǎn)

2、浮點(diǎn)數(shù)表示浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中的位置可以左右移動(dòng)。

N=±S*R±E在計(jì)算機(jī)內(nèi)，存儲(chǔ)的格式：

EfE(m位)

SfS(n位)

階碼部分

尾數(shù)部分其中：Ef：階碼，表示階碼的符號(hào)

E：階碼，指出小數(shù)點(diǎn)的位置

Sf：數(shù)碼，數(shù)值的符號(hào)位

S：尾數(shù)，決定數(shù)值的精度1、2、4機(jī)器數(shù)的表示機(jī)器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的編碼。機(jī)器數(shù)的真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補(bǔ)碼。1、原碼表示碼原碼：用最高位表示符號(hào)，其中：0----正、1----負(fù)，其它位表示數(shù)值的絕對(duì)值。定義：

[X]原=X0〈=X〈1定點(diǎn)小數(shù)

1+X-1〈X〈=0[X]原=X0〈=X〈=2n-1定點(diǎn)整數(shù)

2n+1+X-(2n-1)〈=X〈=0例：求X1=0.1011，X2=-0.1011的原碼表示。（8位）[X1]原

=X1=01011000[X2]原=1+X2=11011000小數(shù)點(diǎn)位置例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（8位）[X1]原=00001011[X2]原=10001011小數(shù)點(diǎn)位置0的表示形式（8位）[+0]原=00000000[-0]原=10000000特點(diǎn)A、原碼與真值的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)單。B、0的編碼不唯一，處理運(yùn)算不方便。2、反碼表示法反碼：最高一位表示符號(hào)，數(shù)值位是對(duì)負(fù)數(shù)取反。[+0]反=00000000[-0]反=1111111[+1100111]反=01100111[-1100111]反=100110003、補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1。例：求0.1011和-0.1011的補(bǔ)碼。（8位）[0.1011]補(bǔ)=[0.1011]原=01011000[-0.1011]補(bǔ)=[-1011000]反+1=10100111+1=10101000[0]補(bǔ)=[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=000000001、2、5計(jì)算機(jī)中常用的編碼1、ASCII碼

常用的編碼方式為美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換（AmericanStandardCardforInformationInterchange，ASCII碼）。

2、BCD碼

BCD碼是一種用4位二進(jìn)制數(shù)字來表示一位十進(jìn)制數(shù)字的編碼，也成為二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)（BinaryCodeDecimal），簡(jiǎn)稱BCD碼。表1-2示出了十進(jìn)制數(shù)0-15的BCD碼。

BCD碼有兩種格式：（1）壓縮BCD碼格式（PackedBCDFormat）

用4個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)十進(jìn)制位，就是用0000B-1001B來表示十進(jìn)制數(shù)0-8。例如：十進(jìn)制數(shù)4256的壓縮BCD碼表示為：0100001001010110B（2）非壓縮BCD碼格式（UnpackedBCDFormat）用8個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)十進(jìn)制位，其中，高四位無意義，我們一般用xxxx表示，低四位和壓縮BCD碼相同。例如：十進(jìn)制數(shù)4256的非壓縮BCD碼表示為：

xxxx0100xxxx0010xxxx0101xxxx0110B

1、3微型計(jì)算機(jī)的一般概念

1、3、1中央處理器的組成中央處理器（CPU）由運(yùn)算器和控制器組成。1、運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件。功能：（1）、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，主要包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算，如加、減、乘、與、或、非運(yùn)算等。

（2）、暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。ALU數(shù)據(jù)寄存器1#數(shù)據(jù)寄存器2#存儲(chǔ)器外設(shè)2、控制器控制和指揮計(jì)算機(jī)內(nèi)各功能部件協(xié)同動(dòng)作，完成計(jì)算機(jī)程序功能。由程序計(jì)數(shù)器（IP）、指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）和時(shí)序信號(hào)發(fā)生器組成。（1）、程序計(jì)數(shù)器（IP）：程序指令所在單元地址。（2）、指令寄存器（IR）：保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。（3）、指令譯碼器（ID）：將指令的操作碼翻譯成機(jī)器能識(shí)別的命令信號(hào)。（4）、時(shí)序信號(hào)發(fā)生器：根據(jù)指令譯碼器（ID）產(chǎn)生的命令信號(hào)產(chǎn)生具體的控制信號(hào)。3.寄存器陳列包括一組通用寄存器組和專用寄存器。通用寄存器用于暫存參加運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)，例如數(shù)據(jù)寄存器可以用來存放8位或16位的二進(jìn)制操作數(shù)。這些操作數(shù)可以是參加操作的數(shù)據(jù)，操作的中間結(jié)果，也可以是操作數(shù)的地址，大部分算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令都可以使用這些數(shù)據(jù)寄存器。專用寄存器通常有指令指針I(yè)P或程序計(jì)數(shù)器PC和堆棧指針SP等

1、3、2微型計(jì)算機(jī)的組成ABDBCBCPU

存儲(chǔ)器I/O接口外設(shè)（微型計(jì)算機(jī)組成框圖）1、微處理器微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相關(guān)部件，完成對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。2、存儲(chǔ)器功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器內(nèi)存（主存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤、硬盤、光盤3、I/O設(shè)備和I/O接口（1）、I/O設(shè)備：微機(jī)配備的輸入/輸出設(shè)備（外設(shè)）。標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出設(shè)備（控制臺(tái)）：鍵盤和顯示器（CRT）。I/O設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)掃描儀、數(shù)碼相機(jī)顯示器打印機(jī)繪圖儀（2）、I/O接口：連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進(jìn)行信號(hào)聯(lián)絡(luò)等工作。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入/輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。掃描卡：連接掃描儀到計(jì)算機(jī)。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機(jī)接口等。232接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。4、系統(tǒng)總線（1）、總線：傳遞信息的一組公用導(dǎo)線。（2）、系統(tǒng)總線：從處理器引出的若干信號(hào)線，CPU通過它們與存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)總線分為：（A）、地址總線：傳遞地址信息的總線，即AB。CPU在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址，該總線為單向總線。內(nèi)存容量的計(jì)算：16條地址線可訪問216=64KB。

20條地址線可訪問220=1MB。

1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB

（B）、數(shù)據(jù)總線：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即DB。在CPU進(jìn)行讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU；在CPU進(jìn)行寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)，數(shù)據(jù)總線是雙向總線。（C）、控制總線：傳遞控制信息的總線，即CB?？刂瓶偩€的方向：一部分是從CPU輸出：通過對(duì)指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，由CPU送到存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路和其它部件。如時(shí)鐘信號(hào)、控制信號(hào)等。另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往CPU，如：中斷請(qǐng)求信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)?？刂瓶偩€的部件（總線主控設(shè)備）：

CPU和DMA控制器。被總線控制的部件（總線控制設(shè)備）：

存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備?？偩€的使用特點(diǎn)：1、在某一時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備來控制總線，其它總線主控設(shè)備此時(shí)必須放棄對(duì)總線的控制。2、在連接系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備中，在某一時(shí)刻只能有一發(fā)送者發(fā)送信號(hào)，但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)。3、通過總線插槽來接口板連接。1、3、3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件和軟件的結(jié)合，才能使計(jì)算機(jī)正常工作運(yùn)行。

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是一個(gè)為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎(chǔ)的物理裝置，稱為硬件或裸機(jī)。

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)指為運(yùn)行、管理、應(yīng)用、維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的所有程序及文檔的總和。依據(jù)功能的不同，軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

1、3、4微型計(jì)算機(jī)的工作過程在進(jìn)行計(jì)算前，應(yīng)做如下工作：（1）、用助記符號(hào)指令（匯編語言）編寫程序（源程序）；（2）、用匯編軟件（匯編程序）將源程序匯編成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語言程序；（3）、將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。完成5+6=？的程序：MOVA，05H/B0H05H

；把05送入累加器AADDA，06H/04H06H

；06與A中內(nèi)容相加，結(jié)果存入累加器AHLT/F4H

；停止所有操作。1、取指令階段的執(zhí)行過程：（設(shè)程序從00H開始存放）（1）、將程序計(jì)數(shù)器（PC或IP）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）、程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?1H，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。（3）、地址寄存器AR將00H通過地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中00H單元。（4）、CPU發(fā)出“讀”命令。（5）、所選中的00單元的內(nèi)容B0H讀至數(shù)據(jù)總線DB上。（6）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的B0H送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）、數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器IR中，經(jīng)過譯碼CPU“識(shí)別”出這個(gè)操作碼為“MOVA，05H”指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的各種控制命令。PCARALUABDRIRIDPLA00H100H200B0H0105H0204H0306H04F4H34讀命令B0H56B0H7控制信號(hào)（取第一條指令操作示意圖）2、執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過程：（1）、將程序計(jì)數(shù)器（PC或IP）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）、程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?2H，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。（3）、地址寄存器AR將01H通過地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中01H單元。（4）、CPU發(fā)出“讀”命令。（5）、所選中的01H單元的內(nèi)容05H讀至數(shù)據(jù)總線DB上。（6）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的05H送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）、由控制碼計(jì)算機(jī)已知到讀出的是立即數(shù)，并要求將它送入累加器A中，所以數(shù)據(jù)寄存器DR通過內(nèi)部總線將05H送入累加器A中。PCARALUABDRIRIDPLA02H101H200B0H0105H0204H0306H04F4H34讀命令05H567控制信號(hào)05H（執(zhí)行第一條指令操作示意圖）習(xí)題1.微型計(jì)算機(jī)按照字長(zhǎng)和微處理器芯片作為每個(gè)階段的標(biāo)志，將微型計(jì)算機(jī)分為哪幾個(gè)階段？2.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？主要有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？3.計(jì)算機(jī)是由哪幾部分組成的？闡述每部分的作用。4.畫圖說明計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令A(yù)DDAL，06H的工作過程。5.將下列各十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制數(shù)（最多保留6位小數(shù)）（1）221（2）12.375（3）123.25（4）1236.以十六進(jìn)制形式，給出下列十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。（1）46（2）-46（3）-128（4）1277.給出下列十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的壓縮和非壓縮BCD碼形式。（1）58（2）1624第二章微處理器

通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：8086/8088微處理器的結(jié)構(gòu)及指令執(zhí)行的操作過程8086/8088在最大和最小模式下引腳功能8086的操作時(shí)序80x86的實(shí)地址方式和虛地址方式

2、18086/8088微處理器2、1、18086/8088微處理器的結(jié)構(gòu)及執(zhí)行程序的操作過程8086：Intel系列的16位微處理器，16條數(shù)據(jù)線、20條地址線，可尋址地址范圍220=1MB，8086工作時(shí)，只要一個(gè)5V電源和一個(gè)時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率為5MHz

。8088：內(nèi)部與8086兼容，也是一個(gè)16位微處理器，只是外部數(shù)據(jù)總線為8位，所以稱為準(zhǔn)16位微處理器。它具有包括乘法和除法的16位運(yùn)算指令，所以能處理16位數(shù)據(jù)，還能處理8位數(shù)據(jù)。8088有20根地址線，所以可尋址的地址空間達(dá)220即1M字節(jié)。AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器運(yùn)算寄存器ALU標(biāo)志執(zhí)行部分控制電路123456CSDSSSESIP

內(nèi)部寄存器I/O控制電路地址加法器20位16位8位指令隊(duì)列緩沖器外總線執(zhí)行部件總線接口部件8086CPU結(jié)構(gòu)圖1、總線接口部件功能：（1）、從取指令送到指令隊(duì)列。（2）、CPU執(zhí)行指令時(shí)，到指定的位置取操作數(shù)，并將其送至要求的位置單元中?？偩€接口部件的組成：（1）、四個(gè)段地址寄存器

CS，16位代碼段寄存器；

DS，16位數(shù)據(jù)段寄存器；

ES，16位附加段寄存器；

SS，16位堆棧段寄存器。（2）、16位指令指針寄存器IP（PC）。（3）、20位的地址加法器。（4）、六字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器。說明：（1）、指令隊(duì)列緩沖器：在執(zhí)行指令的同時(shí)，將取下一條指令，并放入指令隊(duì)列緩沖器中。CPU執(zhí)行完一條指令后，可以指令下一條指令（流水線技術(shù)）。提高CPU效率。（2）、地址加法器：產(chǎn)生20位地址。CPU內(nèi)無論是段地址寄存器還是偏移量都是16位的，通過地址加法器產(chǎn)生20位地址。2、執(zhí)行部件作用：（1）、從指令隊(duì)列中取出指令。（2）、對(duì)指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出相應(yīng)相應(yīng)的控制信號(hào)。（3）、接收由總線接口送來的數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)至接口。（4）、進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。執(zhí)行部件的組成：（1）、四個(gè)通用寄存器AX、BX、CX、DX。四個(gè)通用寄存器都是16位或作兩個(gè)8位來使用。（2）、專用寄存器SP------堆棧指針寄存器BP------基址指針寄存器DI-------目的變址寄存器SI-------源變址寄存器（3）、算術(shù)邏輯單元ALU

完成8位或者16位二進(jìn)制算術(shù)和邏輯運(yùn)算，計(jì)算偏移量。（4）、數(shù)據(jù)暫存寄存器協(xié)助ALU完成運(yùn)算，暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。（5）、執(zhí)行部件的控制電路從總線接口的指令隊(duì)列取出指令操作碼，通過譯碼電路分析，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，控制ALU數(shù)據(jù)流向。（6）、標(biāo)志寄存器16位寄存器，其中有7位未用。D15D0OFDFIFTFSFZFAFPFCF進(jìn)借位標(biāo)志奇偶標(biāo)志半進(jìn)借位標(biāo)志零標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志單步中斷中斷允許方向標(biāo)志溢出標(biāo)志1-有進(jìn)、借位0-無進(jìn)、借位1-低8位有偶數(shù)個(gè)10-低8位有奇數(shù)個(gè)11-低4位向高4位有進(jìn)、借位0-低4位向高4位無進(jìn)、借位1-結(jié)果為00-結(jié)果不為03、8086/8088CPU執(zhí)行程序的操作過程（1）、20位地址的形成，并將此地址送至程序存儲(chǔ)器指定單元，從該單元取出指令字節(jié)，依次放入指令隊(duì)列中。（2）、每當(dāng)8086的指令隊(duì)列中有2個(gè)空字節(jié)，8088指令隊(duì)列中有1個(gè)空字節(jié)時(shí)，總線接口部件就會(huì)自動(dòng)取指令至隊(duì)列中。（3）、執(zhí)行部件從總線接口的指令隊(duì)列首取出指令代碼，執(zhí)行該指令。（4）、當(dāng)隊(duì)列已滿，執(zhí)行部件又不使用總線時(shí)，總線接口部件進(jìn)入空閑狀態(tài)。（5）、執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、返回指令時(shí)，先清空隊(duì)列內(nèi)容，再將要執(zhí)行的指令放入隊(duì)列中。2、1、28086/8088微處理器的引腳功能根據(jù)所連的存儲(chǔ)器和外設(shè)規(guī)模的不同，使它們可以在兩種模式下工作：

系統(tǒng)的最小模式：只有一8086/8088CPU。系統(tǒng)的最大模式：有兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU，一個(gè)為主CPU8086/8088，另一個(gè)為協(xié)CPU8087/8089。指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。總線周期（機(jī)器周期）：CPU通過總線與存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)間。T狀態(tài)（時(shí)鐘周期）：CPU處理動(dòng)作的最小單位。T1T2T3TWT4總線周期

而當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，要求有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，這樣就需要兩個(gè)獲兩個(gè)以上的微處理器。其中有一個(gè)是主處理器8086或8088，其它的處理器稱為協(xié)處理器，它們協(xié)助主處理器工作。例如8088便通過總線控制器8288來形成各種控制信號(hào)。如圖所示，為8086CPU和8088CPU的引腳信號(hào)圖。共有40條引腳線，這些引腳線用來輸出或接收各種信號(hào)：地址線，數(shù)據(jù)線，控制線和狀態(tài)線，電源線和定時(shí)線。

由于8088微處理器是一種準(zhǔn)16位機(jī)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上與8086相同，其信號(hào)也與8086基本相同，只是有一些引腳的功能有所不同，在這里，我們將以8086為例，具體介紹一下最小模式下和最大模式下各位引腳功能，如出現(xiàn)功能不同的引腳再具體講解。

01020304050607080910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14/A14AD13/A13AD12/A12AD11/A11AD10/A10AD9/A9AD8/A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCC（5V）AD15/A15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6/BHE/S7HIGH（SSO）MN//MX/RDHOLD（/RQ//GT0）

HLDA（/RQ//GT1）/WR（/LOCK）M//IO（/S2）DT//R（/S1）/DEN（/S0）ALE（QS0）/INTA（QS1）/TESTREADYRESET8086/80881、地址/數(shù)據(jù)總線AD15-AD0：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳，雙向，三態(tài)。（8086/8088）AD15-AD0：16位地址總線A15-A0，輸出訪問存儲(chǔ)器或I/O的地址信息。（8086）AD15-AD0：16位數(shù)據(jù)總線D15-D0，與存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)信息。（8088）AD7-AD0：8位數(shù)據(jù)總線D7-D0，與存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)信息。地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用，分時(shí)工作。2、地址/狀態(tài)總線A19/S6-A16/S3A19/S6-A16/S3：地址/狀態(tài)總線復(fù)用引腳，輸出，三態(tài)。A19/S6-A16/S3：輸出訪問存儲(chǔ)器的20位地址的高4位地址A19-A16。A19/S6-A16/S3：輸出CPU的工作狀態(tài)。A19/S6-A16/S3：分時(shí)工作，T1狀態(tài)：輸出地址的高4位信息；T2、T3、T4狀態(tài)：輸出狀態(tài)信息。S6：指示8086/8088當(dāng)前是否與總線相連，S6=0，表示8086/8088當(dāng)前與總線相連。S5：表明中斷允許標(biāo)志當(dāng)前的設(shè)置。S5=0，表示CPU中斷是關(guān)閉的，禁止一切可屏蔽中斷源的中斷請(qǐng)求；S5=1，表示CPU中斷是開放的，允許一切可屏蔽中斷源的中斷申請(qǐng)。S4、S3：指出當(dāng)前使用段寄存器的情況。S4、S3組合所對(duì)應(yīng)的段寄存器情況

S4S3段寄存器

00當(dāng)前正在使用ES01當(dāng)前正在使用SS10當(dāng)前正在使用CS11當(dāng)前正在使用DS3、控制總線(1)、/BHE/S7：高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳。在總線周期的T1狀態(tài)，此引腳輸出/BHE信號(hào)，表示高8位數(shù)據(jù)線D15-D8上的數(shù)據(jù)有效。在T2、T3、TW和T4狀態(tài)時(shí)，此引腳輸出S7狀態(tài)信號(hào)。/BHE、A0組合：/BHEA0總線使用情況

00從偶地址單元開始，在16位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字傳送

01從奇地址單元開始，在高8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

10從偶地址單元開始，在低8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

11無效S7：8086中無定義。

8088中，在最大模式中，為高電平；在最小模式中，輸出SS0信號(hào)，此信號(hào)與其它信號(hào)合作將總線周期的讀/寫動(dòng)作。

（2）、/RD：讀信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。/RD=0，表示當(dāng)前CPU正在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行讀操作。（3）、/WR：寫信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。/WR=0，表示當(dāng)前CPU正在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行讀操作。（4）、M//IO：存儲(chǔ)器或IO端口訪問信號(hào)，三態(tài)輸出。M//IO=1，表示CPU正在訪問存儲(chǔ)器；M//IO=0，表示CPU正在訪問IO端口。（5）、READY：準(zhǔn)備就緒信號(hào)，輸入，高電平有效。READY=1，表示CPU訪問的存儲(chǔ)器或IO端口已準(zhǔn)備好傳送數(shù)據(jù)。若CPU在總線周期T3狀態(tài)檢測(cè)到READY=0，表示未準(zhǔn)備好，CPU自動(dòng)插入一個(gè)或多個(gè)等待狀態(tài)TW，直到READY=1為止。（6）、INTR：可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)INTR=1，表示外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU在當(dāng)前指令周期的最后一個(gè)T狀態(tài)去采樣該信號(hào)，若此時(shí)，IF=1，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。（7）、/INTA：中斷響應(yīng)信號(hào)，輸出，低電平有效。表示CPU響應(yīng)了外設(shè)發(fā)來的中斷申請(qǐng)信號(hào)INTR。（8）、NMI：不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸入，上升沿觸發(fā)。該請(qǐng)求信號(hào)不受IF狀態(tài)的影響，也不能用軟件屏蔽，一旦該信號(hào)有效，則執(zhí)行完當(dāng)前指令后立即響應(yīng)中斷。（9）、/TEST：測(cè)試信號(hào)，輸入，低電平有效。當(dāng)CPU執(zhí)行WAIT指令時(shí)，每隔個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)/TEST進(jìn)行一次測(cè)試，若/TEST=1，繼續(xù)等待，直到/TEST=0。（10）、RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。RESET信號(hào)至少要保持4個(gè)時(shí)鐘周期。復(fù)位時(shí)：標(biāo)志寄存器、IP、DS、SS、ES為0，CS=FFFFH，復(fù)位后CPU從FFFF0H處開始執(zhí)行。（11）、ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸出，高電平有效。用來鎖存地址信號(hào)A15-A0，分時(shí)使用AD15-AD0地址/數(shù)據(jù)總線。（12）、DT//R：數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號(hào)，三態(tài)輸出。此信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線上的收發(fā)器8286的數(shù)據(jù)傳送方向，DT//R=1，發(fā)送數(shù)據(jù)----寫操作；DT//R=0，接收數(shù)據(jù)--讀操作。（13）、/DEN：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。作為數(shù)據(jù)總線上收發(fā)器8286的選通信號(hào)。（14）、HOLD：總線請(qǐng)求信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)系統(tǒng)中CPU之外的另一個(gè)控制器要求使用總線時(shí)，通過它向CPU發(fā)一高電平的請(qǐng)求信號(hào)。（15）、HLDA：總線請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)，輸出，高電平有效。當(dāng)HLDA有效時(shí)，表示CPU對(duì)其它控制器的總線請(qǐng)求作出響應(yīng)，與此同時(shí)，所有與三總線相接的CPU的線腳呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而讓出總線。（16）、MN//MX：工作模式選擇信號(hào)，輸入。MN//MX=1，表示CPU工作在最小模式系統(tǒng)；MN//MX=0，表示CPU工作在最大模式系統(tǒng)。（17）、CLK：主時(shí)鐘信號(hào)，輸入。8086/8088的時(shí)鐘頻率為5MHZ。4、電源線和地線8086/8088采用單+5V，1、20引腳為地線。5、最大模式下的有關(guān)引腳（1）、QS1、QS2：指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào)，輸出。

QS1QS2含義

00無操作

01將指令首字節(jié)送入指令隊(duì)列

10隊(duì)列為空

11將指令其余字節(jié)送指令隊(duì)列（2）、S2、S1、S0：總線周期狀態(tài)信號(hào)，三態(tài)輸出。

S2、S1、S0狀態(tài)信號(hào)的編碼

S2S1S0操作過程產(chǎn)生信號(hào)

000發(fā)中斷響應(yīng)信號(hào)/INTA001讀I/O端口IORC010寫I/O端口IOWC011暫停無

100取指令/MRDC101讀存儲(chǔ)器/MRDC110寫存儲(chǔ)器/AMWC111無作用無（3）、/RQ//GT1、/RQ//GT2：總線請(qǐng)求信號(hào)（輸入）/總線請(qǐng)求允許信號(hào)（輸出），雙向，低電平有效。（4）、/LOCK：總線封鎖信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。/LOCK=0，CPU不允許其它控制器占用總線。2、1、38086/8088系統(tǒng)存儲(chǔ)器的組織和堆棧1、8086/8088系統(tǒng)存儲(chǔ)器的組織8086/8088是16位的微處理器，在組成存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，總是使偶地址單元的數(shù)據(jù)通過AD0

~

AD7傳送，而奇地址單元的數(shù)據(jù)通過AD8~

AD15傳送，所有的操作可以是按字節(jié)為單位也可以是按字為單位來處理的，但8086/8088系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器是以8位（一個(gè)字節(jié)）為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的。因此每個(gè)字節(jié)用一個(gè)唯一的地址碼表示，這稱為存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。

需要說明的是，在存儲(chǔ)器中，任何連續(xù)存放的兩個(gè)字節(jié)都可以稱為一個(gè)字。存放時(shí)，其低位字節(jié)可從奇數(shù)地址開始，這種方式稱為非規(guī)則方式，奇數(shù)地址的字稱為非規(guī)則字。其高位字節(jié)可從偶數(shù)地址開始，這種方式稱為規(guī)則方式，。將偶數(shù)地址的字稱為規(guī)則字。

（2）8086存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)

由于8086/8088有20條地址線，可以尋址多達(dá)220（1M）字節(jié)，所以把1M字節(jié)的存儲(chǔ)器分為任意數(shù)量的段，其中每一段最多可達(dá)尋址216（64K）字節(jié)。

8086CPU把1M字節(jié)的存儲(chǔ)器空間劃分為任意的一些存儲(chǔ)段，一個(gè)存儲(chǔ)段是存儲(chǔ)器中可獨(dú)立尋址的一個(gè)邏輯單位，也稱邏輯段，每個(gè)段的長(zhǎng)度為64K字節(jié)。

8086CPU中有四段寄存器：CS，DS，SS和ES，這四個(gè)段寄存器存放了CPU當(dāng)前可以尋址的四個(gè)段的基址，也即可以從這四個(gè)段寄存器規(guī)定的邏輯段中存取指令代碼和數(shù)據(jù)。一旦這四個(gè)段寄存器的內(nèi)容被設(shè)定，就規(guī)定了CPU當(dāng)前可尋址的段。(3)8086存儲(chǔ)器的邏輯地址和物理地址存儲(chǔ)器中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都可以用兩個(gè)形式的地址來表示：實(shí)際地址（或稱物理地址）和邏輯地址。實(shí)際地址：也稱物理地址，是用唯一的20位二進(jìn)制數(shù)所表示的地址，規(guī)定了1M字節(jié)存儲(chǔ)體中某個(gè)具體單元的地址。邏輯地址在程序中使用，即段地址：偏移地址

。(4)物理地址的形成物理地址有兩部分組成：段基址和偏移地址。

8086/8088CPU中有一個(gè)地址加法器，它將段寄存器提供的段地址自動(dòng)乘以10H即左移4位，然后與16位的偏移地址相加，并鎖存在物理地址鎖存器中。如圖所示。物理地址=段基址*16+偏移地址。段基址：CS、DS、ES、SS。偏移地址：IP、DI、SI、BP、SP等。段寄存器值偏移量+物理地址16位4位16位20位存儲(chǔ)器物理地址的計(jì)算方法CS0000IP代碼段DS或ES0000SI、DI或BXSS0000SP或BP數(shù)據(jù)段堆棧段存儲(chǔ)器段寄存器和偏移地址寄存器組合關(guān)系2、堆棧堆棧主要用于暫存數(shù)據(jù)和在過程調(diào)用或處理中斷時(shí)暫存斷點(diǎn)信息。

（1）堆棧的概念

堆棧是在存儲(chǔ)器中開辟的一片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，這片存儲(chǔ)區(qū)的一端固定，另一端活動(dòng)，且只允許數(shù)據(jù)從活動(dòng)端進(jìn)出。采用“先進(jìn)后出”的規(guī)則

。（2）堆棧的組織堆棧指示器SP，他總是指向堆棧的棧頂堆棧的伸展方向既可以從大地址向小地址，也可以從小地址向大地址。8086/8088的堆棧的伸展方向是從大地址向小地址。

2、28086總線的操作時(shí)序在微機(jī)系統(tǒng)中，CPU是在時(shí)鐘信號(hào)CLK控制下，按節(jié)拍有序地執(zhí)行指令序列。從取指令開始，經(jīng)過分析指令、對(duì)操作數(shù)尋址，然后執(zhí)行指令、保存操作結(jié)果，這個(gè)過程稱為指令執(zhí)行周期。

指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。總線周期（機(jī)器周期）：CPU通過總線與存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)間。T狀態(tài)（時(shí)鐘周期）：CPU處理動(dòng)作的最小單位。T1T2T3TWT4總線周期2、2、28086的時(shí)序8086的總線時(shí)序包括以下一個(gè)部分：（1）、系統(tǒng)復(fù)位。（2）、存儲(chǔ)器讀操作。（3）、存儲(chǔ)器寫操作。（4）、中斷響應(yīng)操作。（5）、輸入輸出周期。（6）、空轉(zhuǎn)周期?？偩€操作總線讀操作：CPU從存儲(chǔ)器或外設(shè)讀取數(shù)據(jù)。總線寫操作：CPU將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器或外設(shè)。1、存儲(chǔ)器讀周期總線周期包括：T1、T2、T3、（TW）、T4機(jī)器周期。（1）、T1周期M//IO信號(hào)：從存儲(chǔ)器讀還是從I/O設(shè)備中讀數(shù)據(jù)；AD15-AD0、A19/S7-A16/S3：確定20位地址；/BHE：選擇奇地址存儲(chǔ)體選擇。ALE：地址鎖存信號(hào)，以使地址/數(shù)據(jù)線分開。（2）、T2狀態(tài)A19/S6-A16/S3：出現(xiàn)S6-S3狀態(tài)信號(hào)。決定段寄存器、IF狀態(tài)、8086CPU不否連在總線上。AD15-AD0：高阻狀態(tài)。/RD：由高電平變?yōu)榈碗娖?，開始進(jìn)行讀操作。/DEN：變低電平，啟動(dòng)收發(fā)器8268，做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。（3）、T3狀態(tài)若存儲(chǔ)器或I/O端口已做好發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，則在T3狀態(tài)期間將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，在T3結(jié)束時(shí)，CPU從AD15-AD0上讀取數(shù)據(jù)。（4）、TW狀態(tài)在T3狀態(tài)，存儲(chǔ)器或外設(shè)沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，不能在T3狀態(tài)將數(shù)據(jù)放到總線上，使READY=0，則CPU在T3和T4之間插入一個(gè)或幾個(gè)TW狀態(tài)，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好READY=1為止。TW狀態(tài)時(shí)總線的動(dòng)作與T3時(shí)相同。（5）、T4狀態(tài)CPU對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行采樣，讀出數(shù)據(jù)。CPU往存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備寫數(shù)據(jù)的時(shí)序如下頁所示：CLKT1T2T3、TWT4M//IOA19/S6-A16/S3A19-A16/BHE/S7/BHES7-S3ALEREADYAD15-AD0地址輸出數(shù)據(jù)輸出/RDDT//R/DENCPU從存儲(chǔ)器或I/O端口讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序2、存儲(chǔ)器寫周期（1）、T1狀態(tài)M//IO信號(hào)：對(duì)存儲(chǔ)器寫還是對(duì)I/O設(shè)備中寫數(shù)據(jù)；AD15-AD0、A19/S7-A16/S3：確定20位地址；/BHE：選擇奇地址存儲(chǔ)體選擇。ALE：地址鎖存信號(hào)，以使地址/數(shù)據(jù)線分開。DT//R：為高電平，指示收發(fā)器8286發(fā)送數(shù)據(jù)，寫操作。（2）、T2狀態(tài)A19/S6-A16/S3：出現(xiàn)S6-S3狀態(tài)信號(hào)。決定段寄存器、IF狀態(tài)、8086CPU不否連在總線上。AD15-AD0：發(fā)出16位數(shù)據(jù)。/WR：由高電平變?yōu)榈碗娖?，開始進(jìn)行寫操作。/DEN：變低電平，啟動(dòng)收發(fā)器8268，做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。（3）、T3狀態(tài)若存儲(chǔ)器或I/O端口已做好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，則在T3狀態(tài)期間將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，在T3結(jié)束時(shí)，CPU將AD15-AD0上數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備中。（4）、TW狀態(tài)在T3狀態(tài)，存儲(chǔ)器或外設(shè)沒有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，使READY=0，則CPU在T3和T4之間插入一個(gè)或幾個(gè)TW狀態(tài)，直到設(shè)備準(zhǔn)備好READY=1為止。（5）、T4狀態(tài)在T4狀態(tài)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線上被撤除，各種控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)進(jìn)入無效狀態(tài)，CPU完成了對(duì)存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的寫操作。3、輸入/輸出周期8086與外設(shè)通訊，也即從外設(shè)輸入數(shù)據(jù)，或把數(shù)據(jù)輸出給外設(shè)的時(shí)序，與CPU同存儲(chǔ)器之間的通訊時(shí)序,幾乎完全相同，只是IO／M信號(hào)應(yīng)為高。所以我們就不贅述。

4、空轉(zhuǎn)周期8086只有在CPU于存儲(chǔ)器或外設(shè)要傳送指令或操作時(shí)，才能執(zhí)行如上所述的總線周期，若CPU不執(zhí)行總線周期，則總線接口執(zhí)行空轉(zhuǎn)操作。CLKT1T2T3、TWT4M//IOA19/S6-A16/S3A19-A16/BHE/S7/BHES7-S3ALEREADYAD15-AD0地址輸出數(shù)據(jù)輸出/WRDT//R/DENCPU往存儲(chǔ)器或I/O端口寫數(shù)據(jù)的時(shí)序5、中斷響應(yīng)周期中斷響應(yīng)周期：從CPU中止現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序這一過程。中斷響應(yīng)周期要用兩個(gè)總線周期。第一個(gè)響應(yīng)周期：使AD15-AD0、/BHE/S7、A19/S6-A16/S3懸空。第二個(gè)響應(yīng)周期：外設(shè)向數(shù)據(jù)總線上輸送一個(gè)字節(jié)的中斷類型號(hào)。每一響應(yīng)周期的T1狀態(tài)輸出一個(gè)高電平脈沖，作為地址鎖存信號(hào)。CLKT1T2T3T4T1T2T3T4第一中斷響應(yīng)周期第二中斷響應(yīng)周期ALE/INTAAD7-AD08086中斷響應(yīng)周期的時(shí)序圖6、總線保持和響應(yīng)周期（保持響應(yīng)信號(hào)HLDA

）7、系統(tǒng)復(fù)位產(chǎn)生：RESET端上的高電平維持4個(gè)時(shí)鐘周期，可使CPU復(fù)位。CPU復(fù)位：PSW、DS、ES、SS、IP等寄存器，指令隊(duì)列[被清零。CS寄存器設(shè)置為FFFFH。注：由于復(fù)位后，IF=0，處關(guān)中斷狀態(tài)，所以在初始化程序中應(yīng)開中斷，使CPU可響應(yīng)中斷請(qǐng)求。當(dāng)RESET由高電平變低電平7個(gè)機(jī)器周期后，CPU開始從FFFF0處執(zhí)行程序。8086的復(fù)位時(shí)序：CLKRESET輸入RESET內(nèi)部三態(tài)門浮空8086CPU復(fù)位后總線信號(hào)：AD15-AD0：A19/S6-A16/S3：/BHE/S7：S2、S1、S0：/LOCK、/RD、/INTA：ALE、HLDA、QS0、QS1：/RQ//GT0：/RQ//GT1：高阻狀態(tài)低電平高電平2、3

80x86的工作模式主要介紹一下實(shí)地址方式和保護(hù)虛地址方式。2、3、1實(shí)地址方式具有32條地址線的微處理器只有低20條地址線起作用，能尋址1M字節(jié)的物理地址。

實(shí)地址方式和保護(hù)虛地址方式的區(qū)分是由控制寄存器CR0的最低位PE位決定的。若PE位為0，則工作在實(shí)地址方式；若PE位為1，工作在保護(hù)虛地址方式

；實(shí)地址方式下，采用類似于8086的體系結(jié)構(gòu)。歸納起來，有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

①尋址機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)器管理、中斷處理機(jī)構(gòu)和8086一樣

②操作數(shù)默認(rèn)長(zhǎng)度為16位，但允許訪問處理器的32位寄存器組，在使用32位寄存器組時(shí)，指令中要加上前綴以表示越權(quán)存取。

③不用虛擬地址的概念，存儲(chǔ)器容量最大為1M字節(jié)；采用分段方式，每段大小固定為64K字節(jié)，存儲(chǔ)段可以彼此覆蓋，即一個(gè)64K字節(jié)的段如未用完，另一個(gè)段可以覆蓋未用的存儲(chǔ)區(qū)。

④實(shí)地址方式下，存儲(chǔ)器中保留兩個(gè)固定區(qū)域，一個(gè)為初始化程序區(qū)，另一個(gè)為中斷向量區(qū)。前者為FFFF0H—FFFFFH，后者為00000—003FFH。

⑤在實(shí)地址方式下，運(yùn)行的程序不分特權(quán)等級(jí)，實(shí)際上，實(shí)地址方式下的程序相當(dāng)于工作在特權(quán)級(jí)0，除保護(hù)虛地址方式下的一些專用指令外，所有其他指令都能在實(shí)地址方式下運(yùn)行。2、3、2保護(hù)虛地址方式在保護(hù)方式下，全部32根地址有效，可尋址達(dá)4G字節(jié)的物理空間；支持多任務(wù)，一個(gè)任務(wù)可運(yùn)行多達(dá)16KB個(gè)段，每個(gè)段最大可為4G字節(jié)，故一個(gè)任務(wù)最大可達(dá)64MM字節(jié)的虛擬地址，能快速的進(jìn)行任務(wù)切換和任務(wù)保護(hù)環(huán)境；在保護(hù)方式運(yùn)行的程序分為4個(gè)特權(quán)級(jí)：0、1、2、3，操作系統(tǒng)核心運(yùn)行在最高特權(quán)等級(jí)0，用戶程序運(yùn)行在最低特權(quán)等級(jí)3。

4級(jí)特權(quán)保護(hù)結(jié)構(gòu)

如圖所示：應(yīng)用程序3級(jí)常用擴(kuò)展程序內(nèi)核0級(jí)2級(jí)系統(tǒng)服務(wù)程序1級(jí)系統(tǒng)和應(yīng)用程序分離1、保護(hù)方式下的尋址機(jī)制在保護(hù)方式下，一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址也是由段基地址和段內(nèi)偏移量?jī)刹糠纸M成。在保護(hù)方式下，段基地址也是32位的，所以就不能由段寄存器的內(nèi)容直接形成32位的段基地址，而是要經(jīng)過轉(zhuǎn)換。于是在內(nèi)存中就有一個(gè)表，每一個(gè)內(nèi)存段對(duì)應(yīng)著表中的一項(xiàng)，此項(xiàng)中包含32位的段基地址。在80x86中，一個(gè)段用一個(gè)8字節(jié)的描述符來描述，多個(gè)描述符構(gòu)成一個(gè)表，稱為描述表。

由描述符中所規(guī)定的段基地址加上32位的段內(nèi)偏移量就可以尋址一個(gè)存儲(chǔ)單元，如圖所示。段寄存器偏移量

訪問權(quán)

界限

基地址

存儲(chǔ)器操作數(shù)段內(nèi)基址段界}選擇段大到4GB2、描述符表和描述符（1）描述符表描述符表定義了訪問存貯器的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是存放在存貯器空間中的一種特殊數(shù)據(jù)段，其表項(xiàng)是由段描述符或其他類型的描述符構(gòu)成的，每個(gè)描述符占8個(gè)字節(jié)。分為三種類型：全局描述符表（GDT）局部描述符表（LDT）中斷描述符表（IDT）。（2）描述符在保護(hù)虛地址方式下的每一個(gè)段，都有一個(gè)相應(yīng)的描述符。描述符由8個(gè)字節(jié)組成，包含了此段的基地址（32位）、段的大?。?0位）、段的類型等一些主要特性。在80x86中的描述符有兩大類：段描述符：代碼段和數(shù)據(jù)段描述符

系統(tǒng)描述符：特種數(shù)據(jù)段和控制描述符

習(xí)題

1.總線接口部件有哪些功能?請(qǐng)逐一說明。8086的總線接口部件有那幾部分組成?2.狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志又何不同?程序中是怎樣利用這兩類標(biāo)志的?8086的狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志分別有哪些?3.段寄存器CS=1200H,指令指針寄存器IP=FF00H,此時(shí),指令的物理地址為多少?指向這一物理地址的CS值和IP值是唯一的嗎?4.從引腳信號(hào)上看,8086和8088有什么不同?5.什么是最小模式和最大模式？它們?cè)谟猛旧嫌惺裁床煌?.信號(hào)的作用是什么？試說明當(dāng)起始地址為奇地址、偶地址一次讀寫一個(gè)字節(jié)和一個(gè)字時(shí)，和A0的狀態(tài)。7.根據(jù)8086CPU的存儲(chǔ)器讀寫時(shí)序圖，請(qǐng)說明：

(1)地址信號(hào)應(yīng)在哪些時(shí)間內(nèi)有效？

(2)讀、寫動(dòng)作發(fā)生在什么時(shí)間內(nèi)？

(3)為什么讀與寫數(shù)據(jù)的有效時(shí)間長(zhǎng)短不一樣？

(4)什么情況下才要插入Tw周期？它能否加在T1，T2之間？8.在總線周期的T1、T2、T3、T4狀態(tài)，CPU分別執(zhí)行什么動(dòng)作？什么情況下需要插入等待狀態(tài)Tw？Tw在哪兒插入？怎樣插入？9.畫出8086最小模式的讀周期時(shí)序。10.什么叫描述符？他們分為哪幾種？各描述符的主要功能是什么？第三章微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

指令系統(tǒng)是微處理器（CPU）所能執(zhí)行的指令的集合，它與微處理器有密切的聯(lián)系，不同的微處理器有不同的指令系統(tǒng)。在本章中我們主要講解INTEL公司生產(chǎn)的8086/8088CPU的尋址方式以及各種指令系統(tǒng)，并通過具體實(shí)例講述了各條指令的功能和使用方法。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：

?3種操作數(shù)的尋址方式

?常用指令的格式、功能、以及對(duì)標(biāo)志位的影響

3、18086/8088的尋址方式操作碼操作數(shù)匯編指令：操作碼：指令操作類型；操作數(shù)：指令所需操作數(shù)或操作數(shù)的地址；操作數(shù)可以有一個(gè)，也可以有兩個(gè)，一個(gè)源操作數(shù)，一個(gè)目的操作數(shù)。例：MOVAX，CX；將CX的內(nèi)容送入AX中。本章主要介紹8086/8088的指令系統(tǒng)以及在指令中為取得操作數(shù)地址所使用的尋址方式。

3、

1、1立即尋址方式指令操作數(shù)部分直接給出指令的操作數(shù)，操作數(shù)與操作碼一起存入代碼段中。立即數(shù)有8位和16位。例：MOVAL,5；源操作數(shù)為立即尋址指令執(zhí)行后，AL=05H，8位數(shù)據(jù)05H存入AL寄存器。例：MOVAX，3064H；源操作數(shù)為立即尋址指令執(zhí)行后，AX=3064H，16位數(shù)據(jù)3064H存入AX寄存器。3、1、2寄存器尋址方式寄存器尋址方式的操作數(shù)是寄存器的值，指令中直接使用寄存器名，包括8位或16位通用寄存器和段寄存器?？墒褂玫?6位寄存器：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP；其中：AX、BX、CX、DX可分成兩8位使用。例：MOVAX，CX；（AX）（CX）

MOVAL；（AL）（AL）-13、1、3內(nèi)存尋址方式在內(nèi)存尋址方式中，操作數(shù)是某個(gè)內(nèi)存單元的內(nèi)容（值），指令中給出的是內(nèi)存單元的有效地址EA（即偏移地址），段地址通常在隱含的某個(gè)段寄存器中。1、直接尋址方式

直接尋址方式的操作數(shù)的形式為：Variable或[Variable]在直接尋址方式中，操作數(shù)的偏移地址(有效地址EA)直接用指令加以指定(有直接地址值和標(biāo)號(hào)兩種形式)，它存放在代碼段中指定操作碼之后，但操作數(shù)一般存放在存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)段中，所以必須先求出操作數(shù)的物理地址，然后再訪問存儲(chǔ)器才能取得操作數(shù)。段地址隱含的由DS指定，也可以ES指定，但需在指令中指明。最后存儲(chǔ)器地址為：DS:偏移地址或ES:偏移地址。例：MOVAX，ES:[2000H]將ES:2000H單元內(nèi)容送入AX。例：MOVAX，LABLE或MOVAX，[LABEL]將標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)ABLE(存放操作數(shù)單元的符號(hào)地址)，即DS:LABLE中的內(nèi)容送入AX。2、寄存器間接尋址寄存器間接尋址方式的操作數(shù)形式為：[reg]操作數(shù)的有效地址包含在基址寄存器BX，基址指針BP或一個(gè)變址寄存器（SI或DI）中。寄存器間接尋址要用方括號(hào)括起來，以便與寄存器操作數(shù)相區(qū)別。例：MOVAX，[BX]；將由BX決定的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容送到AX寄存器。0000000100020003BBAATAB：AXAHALAABB間接尋址數(shù)據(jù)段0001BX操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令中寄存器內(nèi)容作為操作數(shù)所在單元的有效地址。

（BX）（SI）（DI）（BP）有效地址=

段寄存器為DS段寄存器為SS物理地址計(jì)算方法：物理地址=（DS）*16+（BX）或（SI）或（DI）物理地址=（SS）*16+（BP）例：已知：（DS）=2100H，（DI）=2000H

指令：MOVAX，[DI]；（AX）（（DI））物理地址=（DS）*16+（DI）

=2100H*16+2000H=21000H+2000H=23000H

指令結(jié)果：將23000H單元內(nèi)容送AL中，將23001H單元內(nèi)容送AH中。3、寄存器相對(duì)尋址方式操作數(shù)在存儲(chǔ)器內(nèi)，指令中寄存器內(nèi)容與指令指定的位移量（DISP）之和作為操作數(shù)所在單元的有效地址。

（BX）

DISP8

（SI）

（DI）（BP）DISP16有效地址=

段寄存器為DS段寄存器為SS+物理地址=（DS）*16+（BX）+DISP8（SI）、（DI）、DISP16類同。物理地址=（SS）*16+（BP）+DISP16例：

如果(DS)=3000H,(SI)=2000H,COUNT=3000H,則執(zhí)行指令MOVAX，CONUT[SI]，求出此種尋址方式對(duì)應(yīng)的有效地址和物理地址。有效地址=2000H+3000H=5000H物理地址=（DS）*16+5000H=30000H+5000H=35000H4、基址變址尋址方式：操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令將基址寄存器（BX或BP）與變址寄存器（SI或DI）內(nèi)容之和作為操作數(shù)所在存儲(chǔ)單元的有效地址。

（BX）（SI）（BP）（DI）有效地址=+物理地址=（DS）*16+（BX）+（SI）或（DI）物理地址=（SS）*16+（BP）