周明德微機(jī)原理及應(yīng)用第五版課件.ppt

1、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用,主講：羅光明 電話郵箱：,序 教育部提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)分三個(gè)層次如圖1-1所示：,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)三層次結(jié)構(gòu),其中： 第一層次：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基本知識(shí)，及基本技能。 第二層次：計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件、軟件的工作原理 與相關(guān)知識(shí)。 第三層次：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)信息管理基礎(chǔ)和多媒體。 本課程屬于第二層次中“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)課特點(diǎn)： 內(nèi)容多,學(xué)時(shí)少, 進(jìn)度快，難度大，應(yīng)用廣。 講課內(nèi)容: 微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言、接口技術(shù). 講課學(xué)時(shí): 56學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí),主要參考書(shū)： 周明德編著，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2、原理及應(yīng)用 第五版，清華大學(xué)出版社 李繼燦主編，微型機(jī)算計(jì)原理及應(yīng)用 第三版，清華大學(xué)出版社,作業(yè)：下次公布上次的作業(yè)答案。 按時(shí)交作業(yè)，僅考察作業(yè)效果，批改 （助教批改）。,答疑時(shí)間、地點(diǎn)： 每周二下午4：305：30，工科南樓（309）,如何學(xué)好這門課給同學(xué)們提幾點(diǎn)建議: 1、課程特點(diǎn)：基于工程問(wèn)題的教育 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件、軟件的工作原理與相關(guān)知識(shí)。 2、觀念轉(zhuǎn)變（教師角色、學(xué)生地位的轉(zhuǎn)變）: 教師角色的轉(zhuǎn)變： 教師從原來(lái)以教師為中心的“講解者”的角色轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者。 學(xué)生地位的轉(zhuǎn)變:學(xué)生由原來(lái)單純聽(tīng)講、接受灌輸?shù)谋粍?dòng)地位轉(zhuǎn)化為：主動(dòng)參與、發(fā)現(xiàn)、探究的主體地位 ;,2、媒體作用、教學(xué)

3、過(guò)程的轉(zhuǎn)變: 媒體作用的轉(zhuǎn)變： 教學(xué)媒體由教師的講解工具轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)知工具 ; 教學(xué)過(guò)程的轉(zhuǎn)變: 教學(xué)過(guò)程由傳統(tǒng)的邏輯分析或邏輯綜合 ,講解說(shuō)明式的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)椋?以意義建構(gòu)理論指導(dǎo)下的教學(xué)過(guò)程 , 并通過(guò)意義建構(gòu)形成自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)， 從而獲得知識(shí) ,掌握知識(shí)。,3、學(xué)習(xí)的精髓： 在學(xué)校學(xué)習(xí)的精髓在于： 在學(xué)校的大環(huán)境中，利用校園文化對(duì)學(xué)生的影響，實(shí)現(xiàn)： 師生之間在課堂上的相互交流以及學(xué)生之間的相互交流， 在利用別人最好成果的基礎(chǔ)上取得進(jìn)展。 4、抓住教學(xué)過(guò)程中的3個(gè)環(huán)節(jié) 上課時(shí)要主動(dòng)參與、探究 將上課時(shí)的多媒體教案從教師手中轉(zhuǎn)化為自己的認(rèn)知工具 ，主動(dòng)參與、探究； 會(huì)設(shè)置自學(xué)內(nèi)容，通過(guò)自學(xué)從

4、而培養(yǎng)自學(xué)的能力； 獨(dú)立完成作業(yè) 同學(xué)之間相互交流，一起討論，但一定要獨(dú)立完成作業(yè)；,實(shí)驗(yàn)課前要預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，做到心中有數(shù)，有的放矢； 實(shí)驗(yàn)課后，要寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)一種嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng)。 收獲與時(shí)間成正比 本課程理論聯(lián)系實(shí)際非常緊密，內(nèi)容更新極快。 只能采用解剖麻雀方法，教師在這里只起到拋磚引玉的作用。 因此同學(xué)們學(xué)習(xí)過(guò)程中，要花時(shí)間去學(xué)習(xí)、思索、實(shí)踐， 有機(jī)地將本專業(yè)的知識(shí)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，解決實(shí)際問(wèn)題。 收獲與時(shí)間成正比, 花時(shí)間越多，收獲將越大 。,第 1章 概述1.1 x86系列結(jié)構(gòu)的概要?dú)v史,1971年： Intel 40

5、04 。(4位機(jī)) 70年代中期： Intel 8080、8085 。(8位機(jī)) 80年代初： Intel 8086、8088。 (16位機(jī)) 從8086(8088)到80286、80386、80486、奔騰(也稱為80586)、奔騰MMX、奔騰Pro(也稱為80686)、奔騰、奔騰，直至最新的奔騰 ，形成了IA（Intel Architecture）-32結(jié)構(gòu)。,1.1.1 8086,x86系列結(jié)構(gòu)的最新版本的發(fā)展能追溯到Intel 8086。在x86系列結(jié)構(gòu)系統(tǒng)引進(jìn)32位處理器之前，是16位的處理器，包括8086處理器和隨后很快開(kāi)發(fā)的80186與80286。 從歷史的觀點(diǎn)來(lái)看，x86系列結(jié)

6、構(gòu)同時(shí)包括了16位處理器和32位處理器。在現(xiàn)在，32位x86系列結(jié)構(gòu)對(duì)于許多操作系統(tǒng)和十分廣泛的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是最流行的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)：IA-32結(jié)構(gòu)。 8086有16位寄存器和16位外部數(shù)據(jù)總線，具有20位地址總線，可尋址1M字節(jié)地址空間。,1.1.2 80386,Intel 386處理器是x86系列結(jié)構(gòu)系列中的第一個(gè)32位處理器。 引入了32寄存器，用于容納操作數(shù)和地址。每個(gè)32位寄存器的后一半保留兩個(gè)早期處理器版本（8086和80286）的16位寄存器的特性，以提供完全的后向兼容。 Intel 386處理器有32位地址總線，能支持多至4G字節(jié)的物理存儲(chǔ)器。32位結(jié)構(gòu)為每個(gè)軟件進(jìn)程提供邏輯地址空

7、間。 4K字節(jié)固定尺寸的頁(yè)提供一種虛擬存儲(chǔ)管理方法。,1.1.3 80486,Intel486處理器指令譯碼和執(zhí)行單元擴(kuò)展為五個(gè)流水線段，增加了更多的并行執(zhí)行能力，486處理器能在每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。,80486的一個(gè)重大改進(jìn)是在x86系列處理器的芯片中引入了緩存。在芯片上增加了一8K字節(jié)的一級(jí)緩存（cache），大大增加了每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的百分比，包括操作數(shù)在一級(jí)cache中的存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令。 Intel486處理器也是第一次把x87 FPU（浮點(diǎn)處理單元）集成到處理器上并增加了新的引腳、位和指令，以支持更復(fù)雜和更強(qiáng)有力的系統(tǒng)（二級(jí)cache支持和多處理器支持）。,1.1.4

8、奔騰（Pentium）,Intel奔騰（Pentium）處理器增加了第二個(gè)執(zhí)行流水線以達(dá)到超標(biāo)量性能。 芯片上的一級(jí)cache也加倍了，8K字節(jié)用于代碼，另8K字節(jié)用于數(shù)據(jù)。,主要的寄存器仍是32位，但內(nèi)部數(shù)據(jù)通路是128和256位以加速內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送，且猝發(fā)的外部數(shù)據(jù)總線已經(jīng)增加至64位。,奔騰系列的最后一個(gè)處理器把Intel MMX技術(shù)引入IA-32結(jié)構(gòu)。Intel MMX技術(shù)用單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）執(zhí)行方式在包含64位MMX寄存器中的包裝的整型數(shù)據(jù)上執(zhí)行并行計(jì)算。此技術(shù)在高級(jí)媒體、影像處理和數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用程序上極大地增強(qiáng)了IA-32處理器的性能。,1.1.5 P6系列處理器,在1995年，

9、Intel引入了P6系列處理器。此處理器系列是基于新的超標(biāo)量微結(jié)構(gòu)上的，它建立了新的性能標(biāo)準(zhǔn)。 Intel Pentium Pro處理器是基于P6微結(jié)構(gòu)的第一個(gè)處理器。P6處理器系統(tǒng)隨后的成員是Intel Pentium II、Intel Pentium II Xeon（至強(qiáng)）、Intel Celeron（賽揚(yáng)）、Intel Pentium III和Intel Pentium III Xeon（至強(qiáng)）處理器。,1.1.6 奔騰II,Intel Pentium II處理器把MMX技術(shù)加至P6系列處理器，并具有新的包裝和若干硬件增強(qiáng)。處理器核心包裝在了SECC上，這使其更具有了靈活的母板結(jié)構(gòu)。第一

10、級(jí)數(shù)據(jù)和指令caches每個(gè)擴(kuò)展至16 K字節(jié)，支持二級(jí)cache的尺寸為256 K字節(jié)、512 K字節(jié)和1 M字節(jié)。,1.1.7 奔騰III,Pentium III處理器引進(jìn)流SIMD擴(kuò)展（SSE）至X86系列結(jié)構(gòu)。SSE擴(kuò)展把由Intel MMX引進(jìn)的SIMD執(zhí)行模式擴(kuò)展為新的128位寄存器和能在包裝的單精度浮點(diǎn)數(shù)上執(zhí)行SIMD操作。,1.1.8 Intel Pentium4處理器,Intel Pentium 4處理器是2000年推出的ia-32處理器，并是第一個(gè)基于Intel NetBurst微結(jié)構(gòu)的處理器。Intel NetBurst微結(jié)構(gòu)是新的32bit微結(jié)構(gòu)，它允許處理器能在比以前

11、的IA-32處理器更高的時(shí)鐘速度和性能等級(jí)上進(jìn)行操作。Intel Pentium 4處理器有以下高級(jí)特性：,（1）Intel NetBurst微結(jié)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)。 （2）流SIMD擴(kuò)展2（SSE2） （3）400 MHz Intel NetBurst微結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線。 （4）與在Intel X86系列結(jié)構(gòu)處理器上所寫和運(yùn)行的已存在的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兼容。,1.1.9 Intel 超線程處理器,Intel公司于2002年推出了具有超線程技術(shù)的IA-32列處理器。超線程（Hyper-Threading HT）技術(shù)允許單個(gè)物理處理器用共享的執(zhí)行資源并發(fā)地執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)分別的代碼流（線程）。以提高X8

12、6系列處理器執(zhí)行多線程操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序代碼的性能。 圖1-1顯示支持HT技術(shù)（用兩個(gè)邏輯處理器實(shí)現(xiàn)的）的IA-32處理器與傳統(tǒng)的雙處理器系統(tǒng)的比較。,1.1.10 Intel 雙核技術(shù)處理器,雙核技術(shù)是在IA-32處理器系列中硬件多線程能力的另一種形式。雙核技術(shù)由用在單個(gè)物理包中有兩個(gè)分別的執(zhí)行核心提供硬件多線程能力。因此，Intel Pentium處理器極品版在一個(gè)物理包中提供四個(gè)邏輯處理器（每個(gè)處理器核有兩個(gè)邏輯處理器）。,Intel Pentium D處理器也以雙核技術(shù)為特色。此處理器用雙核技術(shù)提供硬件多線程支持，但它不提供超線程技術(shù)。因此，Intel Pentium D處理器在一個(gè)物

13、理包中提供兩個(gè)邏輯處理器，每個(gè)邏輯處理器擁有處理器核的執(zhí)行資源，如圖1-2所示。,AMD公司是x86系列處理器的另一重要供應(yīng)商。它于1969年成立。于1991年推出了AM386系列，1993年推出了AM486，1997年推出了AMD-K6（相當(dāng)于具有MMX技術(shù)的奔騰處理器），2001年推出了AMD Athlon(速龍) MP 雙處理器，2003年推出 AMD 速龍 64 FX處理器，具有64位的x86-64內(nèi)核。直至最近推出了雙核的64位處理器。,1.2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 1.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),上述的CPU、主板、內(nèi)存條、硬盤、軟盤、顯示卡、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。這些都是計(jì)算機(jī)的部件，雖然這

14、些部件的功能與性能都有了巨大的發(fā)展，但是計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)未變，如圖1-7所示。 在計(jì)算機(jī)中，基本上有兩種信息在流動(dòng): 一種信息為數(shù)據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、程序等。 另一種信息流即控制命令,在上述的計(jì)算機(jī)硬件中，往往把運(yùn)算器、控制器和存儲(chǔ)器合在一起稱為計(jì)算機(jī)的主機(jī)；而把各種輸入輸出設(shè)備統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備或外部設(shè)備（Peripheral）。在主機(jī)部分中，又把運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理單元CPU (Central Processing Unit)。隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，可以把整個(gè)CPU集成在一個(gè)集成電路芯片上，稱為微處理器(Microprocessor)。,人們把以微處理器

15、為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)，稱為微型計(jì)算機(jī)，最典型的就是上述的PC機(jī)。若內(nèi)存的容量較小，輸入輸出設(shè)備少，整個(gè)計(jì)算機(jī)可以只安裝在一塊印刷電路板上，這樣的計(jì)算機(jī)就稱為單板計(jì)算機(jī)。若能把整個(gè)計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上，就稱為單片機(jī)。,1.2.2 常用的名詞術(shù)語(yǔ)和二進(jìn)制編碼,1. 位、字節(jié)、字及字長(zhǎng) (1) 位(Bit) “位”是指一個(gè)二進(jìn)制位。它是計(jì)算機(jī)中信息存儲(chǔ)的最小單位，一般用b(bit)表示。 (2) 字節(jié)(Byte) “字節(jié)”是指相鄰的8個(gè)二進(jìn)制位，一般用B(Byte)表示。 1024B為1KB，1024KB為1MB，1024MB為1GB，1024GB為1TB。,(3) 字(Word)和字長(zhǎng) “字”是計(jì)

16、算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、處理的基本單位。通常它與計(jì)算機(jī)內(nèi)部的寄存器、運(yùn)算裝置、總線寬度相一致。 一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長(zhǎng)。常見(jiàn)的微機(jī)的字長(zhǎng)有8位、16位、32位和64位。,2. 數(shù)字編碼 計(jì)算機(jī)中的數(shù)用二進(jìn)制表示。計(jì)算機(jī)中的十進(jìn)制數(shù)的每一位用若干位二進(jìn)制表示，這就是二進(jìn)制編碼。即十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱二-十進(jìn)制編碼(BCD)。,3. 字符編碼 同樣，字母、數(shù)字、符號(hào)等各種字符也必須按照特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼才能在計(jì)算機(jī)中表示。字符編碼的方式很多，世界上最普遍采用的一種字符編碼是ASCII碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）。 4. 漢字編碼 用計(jì)算機(jī)處理漢字，每個(gè)漢字須用代碼表示。 (1) 外部

17、碼 是計(jì)算機(jī)輸入漢字的代碼，是代表某一個(gè)漢字的一組鍵盤符號(hào)。,(2) 內(nèi)部碼(漢字內(nèi)碼或漢字機(jī)內(nèi)碼) 內(nèi)部碼通常是用其在漢字字庫(kù)中的物理位置表示，可以用漢字在漢字字庫(kù)中的序號(hào)或者用漢字在漢字字庫(kù)中的存儲(chǔ)位置表示。漢字在計(jì)算機(jī)中至少要用兩個(gè)字節(jié)表示(有用三字節(jié)、四字節(jié)表示的)，在微機(jī)中常用兩字節(jié)漢字內(nèi)碼。,(3) 交換碼 計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端之間交換信息時(shí)，要求其間傳送的漢字代碼信息要完全一致。國(guó)家根據(jù)漢字的常用程度定出了一級(jí)和二級(jí)漢字字符集，并規(guī)定了編碼，這就是國(guó)標(biāo)GB 2312-80信息交換用漢字編碼字符集基本集，GB 2312-80中漢字的編碼即國(guó)標(biāo)碼。該標(biāo)準(zhǔn)編碼字符集共收錄漢字和圖形

18、符號(hào)7445個(gè)。,(4) 輸出碼 漢字輸出碼又稱漢字字形碼或漢字發(fā)生器的編碼。眾所周知，漢字無(wú)論字形有多少變化，也無(wú)論筆劃有多有少，都可以寫在一個(gè)方塊中；一個(gè)方塊可以看作m行n列的矩陣，稱為點(diǎn)陣。一個(gè)m行n列的點(diǎn)陣共有mn個(gè)點(diǎn)。例如1616點(diǎn)陣的漢字，共有256個(gè)點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)可以是黑點(diǎn)或者非黑點(diǎn)，凡是筆劃經(jīng)過(guò)的點(diǎn)用黑點(diǎn)，于是利用點(diǎn)陣描繪出了漢字字形，漢字的點(diǎn)陣字形在計(jì)算機(jī)中稱為字模。如圖1-8表示漢字“中”的1616點(diǎn)陣字模。,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,01111111 1111

19、1110,01100001 10000110,01100001 10000110,01100001 10000110,01100001 10000110,01111111 11111110,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,00000001 10000000,1.2.3 指令、程序和指令系統(tǒng),計(jì)算機(jī)能脫離人的直接干預(yù)，自動(dòng)地進(jìn)行計(jì)算，是由于人把實(shí)現(xiàn)計(jì)算的一步步操作用命令的形式即一條條指令(Instruction)預(yù)先輸入到存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)，機(jī)器把這

20、些指令一條條地取出來(lái)，加以翻譯和執(zhí)行。,在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，必須把要解決的問(wèn)題編成一條條指令，這些指令的集合就稱為程序。用戶為解決自己的問(wèn)題所編制的程序，稱為源程序(Source Program)。 指令通常分成操作碼(Opcode即operation code)和操作數(shù)(Operand)兩大部分。操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作；操作數(shù)指明參加操作的數(shù)的本身或操作數(shù)所在的地址。,1.2.4 初級(jí)計(jì)算機(jī),為簡(jiǎn)化，先用模型機(jī)分析計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。 圖1-9是微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，它是由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、接口電路組成，通過(guò)三條總線(BUS)地址總線(Address Bus)，控制總線(Contro

21、l Bus)和雙向數(shù)據(jù)總線(Data Bus )來(lái)連接。,1. CPU的結(jié)構(gòu) 模型機(jī)的CPU結(jié)構(gòu)，如圖1-10所示。 算術(shù)邏輯單元ALU(Arithmetic Logic Unit)是執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的裝置，它以累加器 AL(Accumulator)的內(nèi)容作為一個(gè)操作數(shù)；另一個(gè)操作數(shù)由內(nèi)部數(shù)據(jù)總線供給，可以是寄存器(Register)BL中的內(nèi)容，也可以是由數(shù)據(jù)寄存器DR(Data Register)供給的由內(nèi)存讀出的內(nèi)容等；操作的結(jié)果通常放在累加器AL中。,F(Flag)是標(biāo)志寄存器，由一些標(biāo)志位組成 。 PC程序計(jì)數(shù)器，提供要執(zhí)行的指令的地址。 AR(Address Register)是

22、地址寄存器，由它把要尋址的單元的地址(可以是指令則地址由PC提供；也可以是數(shù)據(jù)則地址要由指令中的操作數(shù)部分給定)通過(guò)地址總線，送至存儲(chǔ)器。,從存儲(chǔ)器中取出的指令，由數(shù)據(jù)寄存器送至指令寄存器IR(Instruction Register)，經(jīng)過(guò)指令譯碼器ID(Instruction Decoder)譯碼，通過(guò)控制電路，發(fā)出執(zhí)行一條指令所需要的各種控制信息。,2. 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。它由256個(gè)存儲(chǔ)單元組成，為了能區(qū)分不同的存儲(chǔ)單元，對(duì)這些存儲(chǔ)單元分別編了號(hào)，用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示，這就是它們的地址如00H、01H、02H、FFH等；而每一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放8位二進(jìn)制信息(通常也

23、用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示)，就是它們的內(nèi)容。,(1) 讀操作 若已知在04號(hào)存儲(chǔ)單元中，存的內(nèi)容為10000100即84H，若要把它讀出至數(shù)據(jù)總線上，則要求CPU的地址寄存器先給出地址號(hào)04，然后通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中的地址譯碼器對(duì)它進(jìn)行譯碼，找到04號(hào)存儲(chǔ)單元；再要求CPU發(fā)出讀的控制命令，于是04號(hào)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容84H就出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，由它送至數(shù)據(jù)寄存器DR，如圖1-12所示。,(2) 寫操作 若要把數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容26H寫入到10號(hào)存儲(chǔ)單元，則要求CPU的AR地址寄存器先給出地址10，通過(guò)地址總線(AB)送至存儲(chǔ)器，經(jīng)譯碼后找到10號(hào)存儲(chǔ)單元；然后把DR數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容26H

24、經(jīng)數(shù)據(jù)總線(DB)送給存儲(chǔ)器；且CPU發(fā)出寫的控制命令，于是數(shù)據(jù)總線上的信息26H就可以寫入到10號(hào)存儲(chǔ)單元中，如圖1-13所示。,3. 執(zhí)行過(guò)程 若程序已經(jīng)存放在內(nèi)存中，大部分8位機(jī)執(zhí)行過(guò)程就是取指(取出指令)和執(zhí)行（執(zhí)行指令）這兩個(gè)階段的循環(huán)。 機(jī)器從停機(jī)狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，要把第一條指令所在的地址賦給PC，然后就進(jìn)入取指階段。在取指階段從內(nèi)存中讀出的內(nèi)容必為指令，所以DR把它送至IR，然后由指令譯碼器譯碼，就知道此指令要執(zhí)行什么操作，在取指階段結(jié)束后就進(jìn)入執(zhí)行階段。當(dāng)一條指令執(zhí)行完以后，就進(jìn)入到了下一條指令的取指階段，這樣的循環(huán)一直進(jìn)行到程序結(jié)束(遇到停機(jī)指令)。,1.2.6 尋址方式,如

25、何尋找操作數(shù)(地址)的問(wèn)題，這就是尋址方式。 1. 立即尋址(Immediate Addressing) “操作數(shù)在指令中。” 2. 寄存器尋址(Register Addressing) “操作數(shù)在寄存器中。”,1.2.5 簡(jiǎn)單程序舉例,3. 直接尋址(Direct Addressing) “操作數(shù)的地址在指令中?！?在這種尋址方式中，指令的操作數(shù)字段不是操作數(shù)本身，而是操作數(shù)所在的地址，它是把地址所指的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容送至累加器AL，如圖1-19所示。 由于在這種尋址方式中，指令中包含操作數(shù)的直接地址，故稱為直接尋址。,80稱為直接地址,4. 寄存器間接尋址(Register Indirect

26、 Addressing) “操作數(shù)的地址在寄存器中。” 這種尋址方式是把BL中的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，把此地址所指的內(nèi)存單元的內(nèi)容送AL，如圖1-20所示。 在這種尋址方式，操作數(shù)的地址并不直接在指令中，而是在某一個(gè)寄存器中，故稱為間接尋址。,BL稱為間址寄存器,1.2.7 分支,在程序執(zhí)行時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生許多條件，要按條件執(zhí)行不同的操作。也有許多操作要重復(fù)執(zhí)行。于是程序直線執(zhí)行的情況很少，而是要根據(jù)條件執(zhí)行分支或循環(huán)。這就需要有分支和循環(huán)指令。 1. 無(wú)條件轉(zhuǎn)移(Unconditional Jump) 無(wú)條件轉(zhuǎn)移的指令的格式為： JMP n 這條指令的功能是把n賦給PC，于是程序無(wú)條件地轉(zhuǎn)移到

27、地址n開(kāi)始的程序段去。,2. 條件轉(zhuǎn)移(Conditional Jump) 程序中更多的情況是： 要根據(jù)上面的指令運(yùn)行的結(jié)果，判斷它是否滿足一定的條件，若滿足則轉(zhuǎn)移，不滿足則順序繼續(xù)執(zhí)行。 為確定是否滿足條件，機(jī)器中為此設(shè)立了一些判斷條件的標(biāo)志。主要的標(biāo)志有：,Z(Zero)標(biāo)志零標(biāo)志。若指令的運(yùn)行結(jié)果為零(即8位全為0)則Z=1；否則Z=0。 C(Carry)標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志。若在加法運(yùn)算時(shí)最高位(bit7)向前有進(jìn)位，或在減法運(yùn)算時(shí)最高位向前有借位，則C=1；否則C=0。 S(Sign)標(biāo)示符號(hào)標(biāo)志。若運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)(bit7=1)，則S=1；否則S=0。,3. 算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令 邏輯運(yùn)算:

28、兩操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯操作。 (1) “與”運(yùn)算 凡是與0進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算的位結(jié)果為0，而與1進(jìn)行“與”運(yùn)算的位結(jié)果不變。,(2) “或”運(yùn)算 凡是與0進(jìn)行邏輯“或”運(yùn)算的位結(jié)果維持不變，而與1進(jìn)行“或”運(yùn)算的結(jié)果為1。 (3) “異或”運(yùn)算 兩個(gè)相同的位“異或”的結(jié)果為0，否則為1。故利用對(duì)同一個(gè)數(shù)做“異或”運(yùn)算，可對(duì)操作數(shù)清0；也可利用”異或”運(yùn)算來(lái)檢驗(yàn)兩個(gè)操作數(shù)是否相同。,1.3 計(jì)算機(jī)的硬件和軟件1.3.1 系統(tǒng)軟件,這些為了使用和管理計(jì)算機(jī)由機(jī)器的設(shè)計(jì)者提供的軟件，統(tǒng)稱為系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件包括： (1) 各種語(yǔ)言和它們的匯編或解釋、編譯程序； (2) 機(jī)器的監(jiān)控管理程序(Monito

29、r)、調(diào)試程序(Debug)、故障檢查和診斷程序； (3) 程序庫(kù)。為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能，便于用戶使用，機(jī)器中設(shè)置了各種標(biāo)準(zhǔn)子程序，這些子程序的總和就形成了程序庫(kù)； (4) 操作系統(tǒng)。,1.3.2 應(yīng)用軟件,用戶利用計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)所提供的各種系統(tǒng)軟件，編制解決用戶各種實(shí)際問(wèn)題的程序，這些程序就稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件也可以逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、逐步形成了解決各種典型問(wèn)題的應(yīng)用程序的組合，稱為軟件包(Package)。,1.3.3 支撐軟件,支撐軟件又稱支持軟件。 為了便于用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，詢問(wèn)、顯示、修改數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，輸出打印各種表格等，這就建立了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS：Data

30、Base Management System) 、報(bào)表（EXCEL）、字處理（WORD）等支撐軟件。,1.4 微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),運(yùn)算器與控制器是系統(tǒng)的核心，稱為CPU 。把整個(gè)運(yùn)算器控制器即CPU集成在一個(gè)芯片上的CPU，稱之為微處理器(Micro Processor)。CPU本身還不是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，而只是微型計(jì)算機(jī)的一部分。只有與適當(dāng)容量的存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備的接口電路以及必要的輸入輸出設(shè)備結(jié)合在一起，才是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)(Micro Computer)，或稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(Micro Computer System)，如圖1-28所示。,普通PC（Pentium）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（多總線結(jié)構(gòu)）,按信號(hào)的作用，總線分為三類： 地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線,1.微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),1.4.1 微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu),在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，外部信息的傳送是通過(guò)總線進(jìn)行的。大部分微型計(jì)算機(jī)有三組總線：地址總線(Address Bus)、數(shù)據(jù)總線(Data Bus)和控制總線(Control Bus)。 地址總線AB： 通常為32位，因此，可尋址的內(nèi)存單元為232=4GB。I/O接口也是通過(guò)地址總線來(lái)尋址的，它可以尋址64K個(gè)外設(shè)端口。,數(shù)據(jù)總線DB： 目前常用的為32位。數(shù)據(jù)在CPU與存儲(chǔ)器和CPU與I/O接口之間的傳送是雙向的，