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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第2章 80,X86,计算机组织,第,二,章,80,X86,计算机,2.1 80,X86,微处理器,2.2,基于微处理器的计算机系统构成,2.3 8086,CPU,和寄存器组,2.4,存储器物理地址的形成,2.5,外部设备,开 始,2.1 80,X86,计算机组织,计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备构成。20世纪70年代初期，由于大规模集成电路技术的发展，已经开始把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理机,（,CPU），80X86,就是这样一组微处理系列。,CPU,配上一定容量的存储器，再配上输入输出设备和系统软件等就构成微型计算机系统，如80386微处理器芯片构成构成的微机称为386微机，80486微处理器芯片构成构成的微机称为486微机等。,返回本章首页,2.2,基于,微处理器的计算机系统构成,2.2.1,硬 件,2.2.2,软 件,返回本章首页,2.2.1,硬件,典型的计算机结构包括由微处理芯片构成的中央处理机（,CPU）、,存储器（,MEMORY）、,和输入输出（,I/O）、,子系统三个主要组成部分，用系统总线把它们连接在一起。,系统总线包括：数据总线,地址总线,控制总线,2.2.2软件,计算机软件是计算机系统的重要组成部分，它可以分成系统软件和应用软件两部分 。,系统软件是由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，是执行用户程序所必须的。系统软件的核心为操作系统，操作系统是系统程序的集合，其主要部分是常驻监督程序，包括：,I/O,驱动程序，文件管理程序，文件编辑程序，翻译程序，连接程序，装入程序，调试程序，系统程序库。,应用软件是用户自行编制的各种程序,2.3 8086,CPU,和寄存器组,2.3.1,Intel,8086CPU,内部结构,2.3.2 8086,寄存器组,2.3.3,标志寄存器,返回本章首页,2.3.1,Intel,8086CPU,内部结构,图1.2 8086,CPU,内部结构,图1.2 8086,CPU,内部结构,返回本节,2.3.2 8086,寄存器组,图1.3 8086,CPU,寄存器分组,1,通用寄存器,（1）数据寄存器,数据寄存器共有4个寄存器,AX、BX、CX、DX，,用来保存操作数或运算结果等信息。,AX,寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。,BX,寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。,CX,寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。,DX,寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高16位，或存放外设端口地址。,变址和指针寄存器包括,SI、DI、SP、BP,个16位寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏移地址。,SI,是源变址寄存器，,DI,是目的变址寄存器，在字符串操作中,，,SI,和,DI,都具有自动增量或减量的功能。,SP,为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址；,BP,为基址指针寄存器，用于存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。,（2）变址和指针寄存器,2段寄存器,8086,CPU,的个16位的段寄存器分别称为代码段寄存器,CS，,数据段寄存器,DS，,堆栈段寄存器,SS，,附加数据段寄存器,ES。,段寄存器用来确定该段在内存中的起始地址。,代码段用来存放程序的指令序列。,CS,存放代码段的段首址，指令指针寄存器,IP,指示代码段中指令的偏移地址。,3指令指针,8086,CPU,中的指令指针,IP，,它总是保存下一次将要从主存中取出指令的偏移地址，偏移地址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。在目标程序运行时，,IP,的内容由微处理器硬件自动设置，程序不能直接访问,IP，,但一些指令却可改变,IP,的值，如转移指令、子程序调用指令等。,返回本节,2.3.3,标志寄存器,8086,CPU,中有一个很重要的16位标志寄存器，它包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后，,CPU,所处状态信息及运算结果的特征。,1条件标志,2状态控制标志,15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0,OF DF IF TF SF ZF AF PF CF,1条件标志,（1）进位标志,CF,（2）零标志,ZF,（3）符号标志,SF,（4）溢出标志,OF,（5）奇偶标志,PF,（6）,辅助进位标志,AF,2状态控制标志,（1）方向标志,DF,（2）中断允许标志,IF,（3）追踪标志,TF,返回本节,2.4,存储器物理地址的形成,2.4.1,存储器,2.4.2,存储器单元的地址和内容,2.4.3,物理地址的形成,返回本章首页,2.4.1,存储器,存储器是计算机的记忆部件，用来存放程序和数据。按所在的位置，存储器可以分成主存储器和辅助存储器。,主存储器存放当前正在执行的程序和使用的数据,，,CPU,可以直接存取，它由半导体存储器芯片构成，其成本高，容量小，但速度快。,辅助存储器可用来长期保存大量程序和数据,CPU,需要通过,I/O,接口访问，它由磁盘或光盘构成，其成本低，容量大，但速度较慢。,返回本节,2.4.2 存储器单元的地址和内容,存储单元地址 ：8086系统中，为了标识和存取每一个存储单元，给每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址，地址从,0,开始编号，顺序地每次加,1,，用二进制表示，书写格式为,16,进制。,16,位二进制数可以表示多少个字节单元的地址呢？,存储单元的内容 ：一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容，以字节为单位存储信息。,字节和字：,图1.4表明了存储器中部分存储单元存放信息情况。从图1.4可看到,地址为34560,H,的字节的存储单元中的内容是34,H，,而地址为34561,H,的字节存储单元中的内容是12,H。,返回本节,存储单元的地址和内容：,存储器以字节（,8 bit,）为编程单位,每个字节单元都有唯一的地址编码,地址用无符号整数来表示（编程用十六进制表示）,一个字要占用相继的两个字节,低位字节存入低地址，高位字节存入高地址,字单元地址用它的低地址来表示,机器以偶地址访问（读,/,写）存储器,2.4.3,物理地址的形成,8086,CPU,的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为2,20,=1,MB，,其物理地址范围从00000,HFFFFFH。,而8086,CPU,寄存器都是16位的。那么，这1,MB,空间如何用16位寄存器表达呢？,根据要求可把1,M,字节地址空间划成若干逻辑段。每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地址（简称段首址）必须是16的倍数；二是逻辑段的最大长度为64,K。,按照这两个条件，1,M,字节地址空间最多可划分成64,K,个逻辑段，最少也能划分成16个逻辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。,存储器的逻辑地址与物理地址,逻辑地址,段地址,:,偏移地址,1000 : 0000,H,1000 : 0001,H,1000 : 0002,H,1000 : 0003,H,1000 : 0004,H,1000 : 0005,H,10011111,00100110,01001000,10011111,10011111,10100011,10000,H,10001H,10002H,10003H,10004H,10005H,物理地址,字节内容：,（,10000,H,）,9FH,（,10001H,）,26H,字内容,（,10000H,）,269FH,；（,10001H,）,4826H,存储器的分段：,20,根地址线： 地址范围,00000H FFFFFH,（,1MB,）,机器字长,16,位：仅能表示地址范围,0000H FFFFH,（,64KB),小段：每,16,个字节为一小段，共有,64K,个小段,小段的首地址,00000 H 0000F H,00010 H 0001F H,00020 H 0002F H,FFFF0 H FFFFF H,段起始地址：小段首地址,段的大小：,64K,范围内的任意字节,【例2.1】各独立段的分配情况示例。,设,CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆栈段和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均占64,KB,的范围，各段之间互不重叠。如图1.5所示。,【例2.2】各段相互重叠情况示例。,设,CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，,这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为02000,H、04000H,和04800,H。,其中代码段占8,KB,地址空间，数据段占2,KB，,堆栈段占256,B，SP=0100H。,如图1.6所示。,图1.6 各段重叠存储单元分配图,返回本节,物理地址的计算方法,物理地址,= 16,段地址,+,偏移地址,16,位 段 地 址,0000,16,位 偏 移 地 址,20,位 物 理 地 址,+,例：,(,DS) = 2100H, (BX) = 0500H,(PA) = 21000H+0500H,= 21500H,寄存器与存储器的比较：,在,CPU,内部 在,CPU,外部,访问速度快 访问速度慢,容量小，成本高 容量大，成本低,用名字表示 用地址表示,没有地址 地址可用各种方式形成,寄存器,存储器,2.5,外部设备,外部设备与主机（,CPU,和存储器）的通信是通过外设接口（,Interface,）进行的，每个接口包括一组寄存器。,数据寄存器：存放外设和主机间传送的数据,状态寄存器：保存外设或接口的状态信息,命令寄存器：保存,CPU,发给外设或接口的控制命令,外设中每个寄存器有一个端口（,Port,）地址，构成,一个独立于内存的,I / O,地址空间：,0000H FFFFH,第,2,章作业,Page 33,2.2 2.5,Thank you very much !,本章到此结束，谢谢您的光临！,返回本章首页,结 束,
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