仇玉章接口汇编部分第二章.ppt

计算机基础 第二章 目标 解释计算机工作的原理介绍计算机的硬件部分和软件部分解释不同种类的硬件和软件解释计算机硬件组件的功能介绍计算机存储器8088CPU 2 人类追求的计算工具 3 1822差分机 1833分析机 MARKI ENIAC 电子计算机时代 第一台电子计算机 ENIAC 4 5000次加法 秒体重28吨占地170M218800只电子管1500个继电器耗电150KW 计算机的发展阶段 1 计算机的诞生与发展1 计算机的诞生1946年在美国宾西法尼亚大学诞生 它的主要元件是电子管 每秒钟完成5000次加法运算 该机器使用了1500个继电器 18800个电子管 占地170平米 耗电150千瓦 真可谓 庞然大物 5 计算机的发展阶段 2 计算机的发展阶段 1 第一代计算机 1946 1957 通常称为电子管计算机年代 2 第二代计算机 1958 1964 通常称为晶体管计算机年代 3 第三代计算机 1965 1970 通常称为集成电路计算机年代 4 第四代计算机 1971年至今 通常称为大规模或超大规模集成电路计算机年代 6 计算机的发展阶段 5 新一代计算机 从80年代开始 日本 美国以及欧洲共同体都相继开展了新一代计算机 FGCS 的研究 新一代计算机是把信息采集 存储 处理 通信和人工智能结合在一起的计算机系统 它不仅能进行一般信息处理 而且能面向知识处理 具有形式推理 联想 学习和解释能力 能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识 7 计算机的用途 编辑文档播放和录制歌曲运行交互式视频游戏执行大型科学计算与全球用户通讯 8 计算机系统的组成部分 9 软件 硬件 10 硬件组成 中央处理器存储器输出设备输入设备 11 计算机硬件 12 计算机主机内部部件 13 中央处理器 14 硬件结构 15 硬件结构 总线是计算机系统各部件之间传递信息的公共通道 CPU内存 I O接口等部件之间是通过 总线 传递信息的 系统总线有三种 即地址总线 AddressBus 数据总线 DataBus 和控制总线 ControlBus 1 地址总线 用来传递所寻址的内存单元以及I O端口的地址码 486以上CPU有32根地址线 可管理的最大内存空间为4GB 16 硬件结构 2 数据总线 用来在CP J与存储器 CPU与I 端口之间传送数据 80486以上CPU有32根数据线 CPU与存储器 I O端口每一次可以传输4个字节的数据 3 控制总线 是CPU向外部发出的各种操作命令 从信息流向的角度讲 地址总线是单向总线 信息由CPU发出 数据总线是双向总线 控制总线也称双向总线 17 存储器 存储器是计算机的记忆单元存储器通常分为两类 主存储器辅存储器 18 用于临时存储数据和指令 充当永久存储介质 如 硬盘 软盘 光盘等 主存储器 主存储器有两种类型随机存取存储器 RAM 只读存储器 ROM 19 计算机的主要存储区域 用于存储和检索传递至CPU以进行处理的信息 RAM的类型会影响性能 因为处理器必须将存储在此处的信息每秒刷新多次 它是集成电路芯片 其中包含的程序和数据可以存取和读取但不能修改只读存储器 ROM 是非易失性存储器 辅存储器 主要的辅助存储器包括 硬盘软盘光盘 20 硬盘一般用作固定存储介质 由表面涂有磁性物质的薄型塑料组成 只读存储器 CD ROM 存储量 计算机存储量可以用位和字节计量 21 这么大的数据 我怎么表示呢 输入设备 22 用于向计算机发出指令的设备称为 输入设备 数字化文本 图形和图片 修复损坏的照片 指针设备 击键设备 输出设备 23 用于查看信息或处理过的数据的设备称为 输出设备 使用 阴极射线管 技术 VGA或SVGA显示器 轻薄型显示器 比CRT显示器省电 用于支持声音的程序 扬声器连接到声卡 通常分为两种类型 撞击式 非撞击式 软件类别 系统软件应用软件 24 操作系统的功能 优化人机功能集成程序系统监控CPU的运行控制输入 输出 25 最终用户 程序员 操作系统 设计人员 计算机硬件 操作系统 各种工具软件 应用软件 操作系统功能 操作系统是指用来控制和管理计算机硬件资源和软件资源的程序集合 它是计算机系统中极为重要的系统软件 用于统一管理计算机资源 合理地组织计算机的工作流程 协调计算机系统的各部分之间 系统与用户之间 用户与用户之间的关系 操作系统各部分的功能有 CPU管理内存管理存储器管理设备管理文件管理保护系统 26 操作系统类型 现代计算机操作系统一般可分为三组 多道批处理操作系统操作系统按照一定的调度原则或根据作业的优先程度从作业队列中调出一个或多个作业进入内存 待作业运行完毕 由用户索取运行结果 分时操作系统计算机同时为多个用户提供计算服务实时操作系统用于支持对响应时间要求很高的应用程序 以避免错误 解释错误甚至系统故障 27 28 用户与计算机及操作系统的关系 29 冯 诺依曼原理 计算机的特点之一就是一切以内存为中心 指令与数据存放在同样的内存空间 这种计算机的体系结构一直沿用至今 即使使用最新型的多核CPU的计算机也依然如此 微处理器的一般结构 运算器算术逻辑运算 由加法器和 ALU 一些辅助逻辑电路组成指令寄存器IR控制器指令译码器 程序计数器PC CU 时序系统和微操作信号发生器寄存器组存放临时数据 运算的中间结果 运算特征 操作数地址 30 主要部件 8088CPU Intel8088是一种通用的准16位微处理器 其内部结构为16位 CPU以外的数据线是8位 它有20条地址线 所以直接寻址能力达到1M字节 31 8088的寄存器结构 32 通用寄存器 数据寄存器 AX BX CX DX 地址指针寄存器 SP BP 变址寄存器 SI DI 33 数据寄存器 用途 存放临时数据和存放运算操作数 例 每个均为16位 但又可分为2个8位寄存器 即 AXAH ALBXBH BLCXCH CLDXDH DL 34 例如 若 AX 1234H 则 AH 12H AL 34H 数据寄存器特有的习惯用法 AX 累加器所有I O指令都通过AX AL 与接口传送信息 中间运算结果也多放于AX AL 中 乘除法指令的一个操作数必须在AX AL 中 BX 基址寄存器在间接寻址中用于存放操作数的基地址 CX 计数寄存器用于在循环指令或串操作指令中存放计数值 DX 数据寄存器在间接寻址的I O指令中存放I O端口地址 在32位乘除法运算时 存放高16位数 35 地址指针寄存器 SP 堆栈指针寄存器其内容为堆栈栈顶的偏移地址 任何堆栈操作后 SP都会自动增 减量 BP 基址指针寄存器在间接寻址中用于存放操作数的基地址 常用于访问存放在堆栈中的数据 36 变址寄存器 SI 源变址寄存器 用于访问源操作数DI 目标变址寄存器 用于访问目的操作数常用于操作数的间接寻址或变址寻址 在串操作指令中 SI存放源操作数的偏移地址 而DI存放目标操作数的偏移地址 37 二 段寄存器 用于存放逻辑段的段基地址 简称段地址 CS 代码段寄存器 代码段存放指令代码DS 数据段寄存器ES 附加段寄存器SS 堆栈段寄存器 指示堆栈区域的位置 38 这两个段存放操作数 堆栈段 SS 数据段 DS ES 代码段 CS 三 控制寄存器 IP 指令指针寄存器其内容为下一条要执行的指令的偏移地址 FLAGS 标志寄存器存放指令执行结果的特征 有些指令 如算术指令 要改变FLAGS的内容 影响FLAGS 有些指令对FLAGS无影响 6个状态标志位 CF SF AF PF OF ZF 3个控制标志位 IF TF DF 39 O D I T S Z A P C 15 0 2 4 6 7 8 9 10 11 FLAGS 状态标志寄存器是一个16位的寄存器 空着的各位暂未使用 8088中所用的9位对我们了解8088CPU的工作和用汇编语言编写程序是很重要的 这些标志位的含义如下 C 进位标志位 P 奇偶标志位 A 半加标志位 40 Z 零标志位 S 符号标志位 T 陷阱标志位 单步标志位 I 中断允许标志位 D 方向标志位 O 溢出标志位 41 Intel8088的功能结构 42 8088CPU的内部结构 8088内部由两部分组成 执行单元 EU 总线接口单元 BIU 43 总线接口单元 功能 从内存中取指令到指令预取队列IPQ 负责与内存或I O接口之间的数据传送 在执行转移指令时 BIU将清除IPQ 然后从转移的目的地址处开始取指令并重新填充IPQ 44 执行单元 功能 执行指令 具体操作如下从IPQ中取指令代码译码完成指定的操作结果保存到目的操作数运算特征保存在标志寄存器FLAGS 仅对影响标志的指令 45 存贮器组织 8088微处理器有20条地址总线 可寻址1MB的存储器空间 由于8088微处理器是一个16位结构 段寄存器均为16位 这样16位寄存器就无法存放20位地址了 为了解决这个问题 8088利用分段的方法 它首先将16位的段地址左移4位 然后再与16位的偏移地址相加形成20位的物理地址 46 存贮器组织 物理地址 段基地址 10H 偏移量 47 存贮器组织 48 49 20位的物理地址是这样产生的 物理地址 段寄存器的内容 16 偏移地址段寄存器的内容 16 相当于左移4位 变为20位 再在低端16位上加上16位的偏移地址 也叫做有效地址 便可得到20位的物理地址 复位后的启动地址由CS段寄存器和IP的内容 作为偏移量 共同决定 即 启动地址 CS 16 IP FFFF0H 0000H FFFF0H 50 练习题1 8088是多少位的微处理器 数据线是多少位 练习题2 EU与BIU各自的功能是什么 练习题3 8088微处理器内部有那些寄存器 它们的主要作用 功能 是什么 练习题4 8088访问存储器所用地址线有 条 可寻址的内存空间有 字节 51 练习题5 8088CPU有数椐线 条 A 8B 16C 32D 64