微型計算機原理及應(yīng)用01

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1、1第一章第一章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)1.1 概述概述1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼1.2.1 無符號數(shù)的表示及運算無符號數(shù)的表示及運算1.2.2 帶符號數(shù)的表示及運算帶符號數(shù)的表示及運算1.2.3 二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼*1.2.4 計算機的定點表示和浮點表示計算機的定點表示和浮點表示1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置1.3.1 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成1.3.2 微型計算機的分類微型計算機的分類2第一章第一章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)1.3.3 IBM PC和和PC/XT的配置的配置1.4 微處理器微處理器1.

2、4.1 Intel 8086/80881.4.2 Intel 802861.4.3 Intel 803861.4.4 Intel 804861.4.5 Pentium 系列微處理器系列微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)3計算機的基本結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu)CPU(Central Processing Unit)CPU(Central Processing Unit)：即中央處理單元，是即中央處理單元，是一臺計算機的心臟，由運算器和控制器組成。一臺計算機的心臟，由運算器和控制器組成。微處理器（微處理器（Microprocessor)Microprocessor):把把CPUCPU和一組

3、稱為寄存器和一組稱為寄存器（RegistersRegisters）的特殊存儲器集成在一片大規(guī)模集成電路的特殊存儲器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中，這個器件才被稱為微處理或超大規(guī)模集成電路封裝之中，這個器件才被稱為微處理器。（器。（Pentium Pentium 芯片）芯片）微型計算機微型計算機：以微處理器為核心，加上一定數(shù)量的存儲器以微處理器為核心，加上一定數(shù)量的存儲器以及若干個外部設(shè)備，就構(gòu)成了微型計算機。（以及若干個外部設(shè)備，就構(gòu)成了微型計算機。（PCPC機、單機、單片機）片機）微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)：以微型計算機為中心，配以相應(yīng)的外圍以微型計算機為中心，配以相應(yīng)

4、的外圍設(shè)備以及控制微型計算機工作的軟件，就構(gòu)成了完整的微設(shè)備以及控制微型計算機工作的軟件，就構(gòu)成了完整的微型計算機系統(tǒng)。型計算機系統(tǒng)。微型計算機的三種形式微型計算機的三種形式：微處理器微處理器微型計算機微型計算機微型計微型計算機系統(tǒng)算機系統(tǒng)1.1 概述概述第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)4計算機發(fā)展史計算機發(fā)展史19641964：世界上第一臺電子計算：世界上第一臺電子計算機機ENIACENIAC馮馮 諾依曼諾依曼19711971：IntelIntel公司公司 MCS-4MCS-4微型微型計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng) 第一代微處理器第一代微處理器Intel4004Intel40041976197

5、6：MITSMITS公司第一臺微型公司第一臺微型計算機計算機Altair 880019761976：蘋果公司微型計算機蘋果公司微型計算機蘋果蘋果19801980：IBMIBM公司第一臺個人臺式計公司第一臺個人臺式計算機算機IBM PCIBM PC操作系統(tǒng)：微軟公司的操作系統(tǒng)：微軟公司的MS-DOSMS-DOS微處理器：微處理器：Intel8088Intel8088第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)5微處理器發(fā)展史微處理器發(fā)展史Intel4004Intel8080、MC6800、Z80Intel8086/8088Intel80286Intel80386/80486Intel Pentium

6、/Pro/MMX/Pentium4PentiumDIntel Core2 Duo酷?？犷?雙核雙核 Intel Celeron duo-core酷睿酷睿i7四核四核4位位8位位16位位 32位位64位位雙核雙核四核四核第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)6數(shù)制數(shù)制二進(jìn)制數(shù)（以二進(jìn)制數(shù)（以B結(jié)尾）結(jié)尾）十六進(jìn)制數(shù)（以十六進(jìn)制數(shù)（以H結(jié)尾）結(jié)尾）十進(jìn)制數(shù)（以十進(jìn)制數(shù)（以D結(jié)尾）結(jié)尾）注：數(shù)在機器中是用二進(jìn)制表示的，但為了書寫方注：數(shù)在機器中是用二進(jìn)制表示的，但為了書寫方便我們用十六進(jìn)制表示，一個字節(jié)（便我們用十六進(jìn)制表示，一個字節(jié)（8位二進(jìn)制數(shù)）位二進(jìn)制數(shù)）用兩位十六進(jìn)制數(shù)來表示。用兩位十六進(jìn)

7、制數(shù)來表示。例：例：10110011B179DB3H自學(xué)：二進(jìn)制的運算和數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換自學(xué)：二進(jìn)制的運算和數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)7無符號數(shù)和帶符號數(shù)無符號數(shù)和帶符號數(shù)無符號數(shù)無符號數(shù)：無符號數(shù)的最高位不是符號位而是數(shù)無符號數(shù)的最高位不是符號位而是數(shù)值的一部分值的一部分。帶符號數(shù)帶符號數(shù):把二進(jìn)制數(shù)的最高一位定義為符號位，把二進(jìn)制數(shù)的最高一位定義為符號位，符號位為符號位為0表示正數(shù)，符號位為表示正數(shù)，符號位為1表示負(fù)數(shù)。表示負(fù)數(shù)。符號位符號位：如果是：如果是8位二進(jìn)制數(shù)，則符號位是位二進(jìn)制數(shù)，則符號位是D7，如如果是

8、果是16位二進(jìn)制數(shù)，則符號位是位二進(jìn)制數(shù)，則符號位是D15。1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)8帶符號數(shù)的表示方法帶符號數(shù)的表示方法除非特別聲明，帶符號數(shù)都默認(rèn)由除非特別聲明，帶符號數(shù)都默認(rèn)由補碼補碼表示。表示。正數(shù)的補碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼等于其對應(yīng)正數(shù)的正數(shù)的補碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼等于其對應(yīng)正數(shù)的補碼按位求反（包括符號位）再加補碼按位求反（包括符號位）再加1 1。例：例：-97-97補補 1001 1111 1001 1111 -127 -127補補?1000 0001 1000 0001二進(jìn)制補碼表示的帶符號數(shù)的真值的求法：正數(shù)

9、的真值二進(jìn)制補碼表示的帶符號數(shù)的真值的求法：正數(shù)的真值直接由補碼求得直接由補碼求得；負(fù)數(shù)的真值須將負(fù)數(shù)的補碼按位取反負(fù)數(shù)的真值須將負(fù)數(shù)的補碼按位取反加加1 1，得到真值的絕對值，然后再加上負(fù)號。，得到真值的絕對值，然后再加上負(fù)號。例：例：0111 1111=+1270111 1111=+127補補 1000 0000=1000 0000=?-128 -128補補 u8 8位二進(jìn)制帶符號數(shù)可以表示的范圍？位二進(jìn)制帶符號數(shù)可以表示的范圍？8 8位無符號數(shù)可以表示的范圍？位無符號數(shù)可以表示的范圍？1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)9帶符號數(shù)和無符

10、號數(shù)的關(guān)系帶符號數(shù)和無符號數(shù)的關(guān)系 1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼對于一個二進(jìn)制數(shù)，到底是帶符號數(shù)還是不帶符號數(shù)，計對于一個二進(jìn)制數(shù)，到底是帶符號數(shù)還是不帶符號數(shù)，計算機是不知道的，完全由運算的人來確定，就是說，二進(jìn)制算機是不知道的，完全由運算的人來確定，就是說，二進(jìn)制數(shù)的含義是人為賦予的。由于采用了補碼表示法，計算機在數(shù)的含義是人為賦予的。由于采用了補碼表示法，計算機在處理帶符號數(shù)和不帶符號數(shù)的運算時，處理方法完全一致，處理帶符號數(shù)和不帶符號數(shù)的運算時，處理方法完全一致，運算結(jié)果運算結(jié)果在其可以表示的范圍內(nèi)在其可以表示的范圍內(nèi)的總是正確。的總是正確。機 器運 算表 示符 號

11、 數(shù)表 示無 符 號數(shù) 10111001 00101011 11100100+)-71補 43補-28補+)185 43 228+)第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)10二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼BCD碼碼BCD有十個不同的數(shù)字符號，且是逢十進(jìn)位的，但它的有十個不同的數(shù)字符號，且是逢十進(jìn)位的，但它的每一位是用四位二進(jìn)制編碼來表示的，因此稱為二進(jìn)制每一位是用四位二進(jìn)制編碼來表示的，因此稱為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制碼。編碼的十進(jìn)制碼。注：注：BCD碼和二進(jìn)制碼不能直接轉(zhuǎn)換，而是要通過十進(jìn)碼和二進(jìn)制碼不能直接轉(zhuǎn)換，而是要通過十進(jìn)制碼制碼例：例：(0111 0011)BCD=73D=0100 1001B 0

12、111 0011B=115D=(0001 0001 0101)BCD。壓縮壓縮BCD碼碼的每一位用的每一位用4位二進(jìn)制表示，位二進(jìn)制表示，00001001表示表示09，一個字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。例如：，一個字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。例如：0111 0011非壓縮非壓縮BCD碼碼用一個字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高用一個字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總位總是是0000，低，低4位的位的00001001表示表示09。例如：。例如：0000 0011 1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)11二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼B

13、CD編碼表編碼表十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)BCD碼碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)BCD碼碼0000081000100019100120010100001 000030011110001 000140100120001 001050101130001 001160110140001 010070111150001 0101第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)12二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼ASCII碼碼 字母、數(shù)字、符號等各種字符都必須按照特定的規(guī)則用字母、數(shù)字、符號等各種字符都必須按照特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼才能在計算機中表示。二進(jìn)制編碼才能在計算機中表示。ASCII碼是一種全世碼是一種全世界普遍采用的字符編碼。界普遍采

14、用的字符編碼。ASCII碼用碼用7位二進(jìn)制編碼表示位二進(jìn)制編碼表示128種字符。種字符。數(shù)字?jǐn)?shù)字09的編碼是的編碼是01100000111001，它們的高，它們的高3位均是位均是011，后，后4位正好與其對應(yīng)的二進(jìn)制代碼相符。位正好與其對應(yīng)的二進(jìn)制代碼相符。英文字母英文字母AZ的的ASCII碼從碼從1000001（41H）開始順序遞開始順序遞增，字母增，字母az的的ASCII碼從碼從1100001（61H）開始順序遞開始順序遞增，這樣的排列對信息檢索十分有利。增，這樣的排列對信息檢索十分有利。1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)13二進(jìn)制編碼

15、二進(jìn)制編碼1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼 ASCII 字符表0000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENGNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDEL注：H 表示高 3 位，L 表示低 4 位。HL附錄附錄1

16、.1 ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)交換標(biāo)準(zhǔn)碼）字符表（美國標(biāo)準(zhǔn)交換標(biāo)準(zhǔn)碼）字符表（7位表）位表）第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)14位、字、字節(jié)、雙字和字長位、字、字節(jié)、雙字和字長 位（位（bit）是計算機所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，是計算機所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為它指的是取值只能為0或或1的一個二進(jìn)制數(shù)值位。位作的一個二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時記作為單位時記作b 字節(jié)（字節(jié)（byte）由由8個位二進(jìn)制位組成，通常用作計算存?zhèn)€位二進(jìn)制位組成，通常用作計算存儲容量的單位。字節(jié)作為單位時記作儲容量的單位。字節(jié)作為單位時記作B。例如例如8086/8088有有20位地址線

17、，它的存儲器尋址范圍位地址線，它的存儲器尋址范圍（容量）是（容量）是220字節(jié)，記做字節(jié)，記做1MB。1K=1024=210；1M=1024K=220；1G=1024M=230；1T=1024G=240；1KB1K8b 字（字（word)是計算機內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的基本單位是計算機內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的基本單位,它通它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。的寬度。雙字雙字(DW)1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)15位、字、字節(jié)、雙字和字長位、字、字節(jié)、雙字和字長 字長字長是字所包含

18、的二進(jìn)制位數(shù)，即微處理器一次可以是字所包含的二進(jìn)制位數(shù)，即微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。微處理器的字長有直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。微處理器的字長有4位、位、8位、位、16位和位和32位等等。例如：位等等。例如：8088稱為準(zhǔn)稱為準(zhǔn)16位微處理位微處理器，而器，而80386SX稱為準(zhǔn)稱為準(zhǔn)32位微處理器。位微處理器。IBM PC/XT機規(guī)定：機規(guī)定：字（字（W）2字節(jié)字節(jié)16位位 雙字（雙字（DW）4字節(jié)字節(jié)32位位 四字（四字（QW）8字節(jié)字節(jié)64位位1.2 計算機中的數(shù)制和編碼計算機中的數(shù)制和編碼半字節(jié)字節(jié)字雙字03034707078F8F1 01 71 81 F第第1章章

19、微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)16微型計算機的組成微型計算機的組成微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)硬件硬件軟件軟件主機主機外部設(shè)備外部設(shè)備CPU存儲器存儲器I/O接口接口運算器運算器控制器控制器寄存器寄存器系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件圖圖1.5 微型計算機的組成結(jié)構(gòu)微型計算機的組成結(jié)構(gòu)1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)17微型計算機硬件之一：微型計算機硬件之一：CPU運算器（運算器（ALU）：完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算運算控制器控制器：一般由指令寄存器、指令譯碼器：一般由指令寄存器、指令譯碼器和控制電

20、路組成。和控制電路組成。寄存器寄存器：存放經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，速度快。：存放經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，速度快。1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)18微型計算機硬件之二：存儲器微型計算機硬件之二：存儲器用于存放數(shù)據(jù)和程序用于存放數(shù)據(jù)和程序內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容：內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容：內(nèi)存的操作：讀和寫內(nèi)存的操作：讀和寫內(nèi)存的分類：內(nèi)存的分類：RAM和和ROM1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置地址地址234FDH1100 1111(CFH)內(nèi)容內(nèi)容00000H00001HFFFFFH第第1章章 微型

21、計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)19模型機的存儲器結(jié)構(gòu)模型機的存儲器結(jié)構(gòu)注：存儲器單元的地址：共有注：存儲器單元的地址：共有256個存儲器單元，對每個單元進(jìn)行編號，個存儲器單元，對每個單元進(jìn)行編號，就是存儲器單元的地址就是存儲器單元的地址 存儲器單元的內(nèi)容：每個存儲器單元可以放一個存儲器單元的內(nèi)容：每個存儲器單元可以放一個8位二進(jìn)制編碼，位二進(jìn)制編碼，就是它的內(nèi)容就是它的內(nèi)容1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)20微型計算機硬件之三和四：微型計算機硬件之三和四：I/O接口及設(shè)備接口及設(shè)備接口電路：接口電路：I/O適配器適配器接

22、口和存儲器一樣，也有地址接口和存儲器一樣，也有地址數(shù)字量輸入輸出接口：并行接口、串行接口、數(shù)字量輸入輸出接口：并行接口、串行接口、中斷接口中斷接口模擬量輸入輸出接口：數(shù)模轉(zhuǎn)換器模擬量輸入輸出接口：數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A和模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)21微型計算機硬件之三和四：微型計算機硬件之三和四：I/O接口及設(shè)備接口及設(shè)備輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀和輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀和A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器等器等輸出設(shè)備：顯示器、打印機和繪圖儀等輸出設(shè)備：顯示器、打印機和繪圖儀等 磁盤、磁盤、U盤

23、等既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)盤等既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)備備輸入設(shè)備和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為外設(shè)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為外設(shè)1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)22微型計算機的外部結(jié)構(gòu)微型計算機的外部結(jié)構(gòu)圖圖1.7 微型計算機的外部結(jié)構(gòu)框圖微型計算機的外部結(jié)構(gòu)框圖1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置存存儲儲器器I/O接接口口輸輸入入設(shè)設(shè)備備I/O接接口口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CB地址總線地址總線 AB輸輸出出設(shè)設(shè)備備CPU第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)23總線總線總線：

24、連接微型計算機各個部件總線：連接微型計算機各個部件地址總線地址總線 AB（Address Bus):地址總線的位數(shù)決定了直接地址總線的位數(shù)決定了直接尋址的地址空間的大小。地址空間的范圍僅決定于地址線尋址的地址空間的大小。地址空間的范圍僅決定于地址線的位數(shù)，與數(shù)據(jù)總線的位數(shù)無關(guān)，在每一個內(nèi)存單元中存的位數(shù)，與數(shù)據(jù)總線的位數(shù)無關(guān)，在每一個內(nèi)存單元中存放一個字節(jié)。單向總線，放一個字節(jié)。單向總線，CPU 接口或存儲器接口或存儲器例：例：32位地址線表示為位地址線表示為A31A0可以尋址的空間為可以尋址的空間為2324GB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）：使得數(shù)據(jù)可以在使得數(shù)據(jù)可以在CPU與與I

25、/O接接口和口和CPU與存儲器之間雙向傳輸，雙向總線與存儲器之間雙向傳輸，雙向總線CPU 接接口或存儲器口或存儲器控制總線控制總線（Control Bus）：用來傳送各種控制信號，包括用來傳送各種控制信號，包括CPUCPU送往存儲器和輸入輸出設(shè)備的讀、寫、中斷信號，還送往存儲器和輸入輸出設(shè)備的讀、寫、中斷信號，還包括其它外設(shè)傳送給包括其它外設(shè)傳送給CPUCPU的時鐘、中斷請求和準(zhǔn)備就緒信的時鐘、中斷請求和準(zhǔn)備就緒信號。作為一個整體是雙向的，每一根的方向是一定的單向號。作為一個整體是雙向的，每一根的方向是一定的單向的。的。1.3 微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計算機系統(tǒng)的組成、分類和配置第

26、第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)IBM PC/XT 配置配置微處理器：微處理器：8088,協(xié)處理器協(xié)處理器8087總線控制器：總線控制器：8288時鐘信號發(fā)生與驅(qū)動器時鐘信號發(fā)生與驅(qū)動器8284可編程定時可編程定時/計數(shù)器計數(shù)器8253DMA控制器控制器8237可編程中斷控制器可編程中斷控制器8259RAM和和ROMI/O接口電路和擴(kuò)展槽接口電路和擴(kuò)展槽24第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)25圖圖1.9 Intel 8086/8088的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)1.4 微處理器微處理器AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISI通通 用用 寄寄 存存 器器AXBXCXDXAL

27、U數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（16位）位）運算寄存器運算寄存器ALU標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器EU 控控制系統(tǒng)制系統(tǒng)執(zhí)行單元執(zhí)行單元EUCSDSSSESIP內(nèi)部暫存器內(nèi)部暫存器1 2 3 4 5 6數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線8088:8位位8086:16位位總線總線 控控制邏輯制邏輯地址總線地址總線20位位指令隊列指令隊列80888086Q總線總線（8位）位）指令指針指令指針段寄存器段寄存器外部外部總線總線總線接口總線接口單元單元BIU第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)26MOV AL,110110000 00000001ADD AL,200000100 00000010MOV 0008,AL10100010

28、00001001HLT11110100微型計算機的工作過程微型計算機的工作過程1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)27圖圖1.10 8086/8088的內(nèi)部寄存器的內(nèi)部寄存器1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)28通用寄存器通用寄存器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器AX，BX，CX，DX，AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL（16-8）習(xí)慣：習(xí)慣：AX累加器累加器(Accumulator)；BX基址寄存器；基址寄存器；CX(Count)計數(shù)寄存器計數(shù)寄存器,循環(huán)循環(huán)-串操作；串操作；DX數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器，I/O port,雙字除（雙字

29、除（H16）；）；地址指針寄存器地址指針寄存器SP，BP：SP：Stack Pointer R,堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器 BP：Base PointerR，基址指針寄存器基址指針寄存器 變址寄存器變址寄存器SI，DI：SI：Source Index R，源變址寄存器源變址寄存器 DI：Destination Index R，目的變址寄存器目的變址寄存器1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)29段寄存器和控制寄存器段寄存器和控制寄存器1.4 微處理器微處理器段寄存器：段寄存器：CS：代碼段寄存器代碼段寄存器 SS：堆棧段寄存器堆棧段寄存器 DS：數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段寄

30、存器 ES：附加數(shù)據(jù)段寄存器附加數(shù)據(jù)段寄存器控制寄存器控制寄存器 IP：指令指針寄存器指令指針寄存器 FLAGS：標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)30標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FLAG狀態(tài)標(biāo)志位狀態(tài)標(biāo)志位：CF,PF,AF,ZF,SF,OFCF進(jìn)位標(biāo)志位：進(jìn)位標(biāo)志位：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運算時，若最高位發(fā)生進(jìn)位或借當(dāng)進(jìn)行加法或減法運算時，若最高位發(fā)生進(jìn)位或借位則位則CF1，否則否則CF0。PF奇偶標(biāo)志位：奇偶標(biāo)志位：當(dāng)邏輯運算結(jié)果中當(dāng)邏輯運算結(jié)果中“1”的個數(shù)為偶數(shù)時的個數(shù)為偶數(shù)時PF1，為為奇數(shù)時奇數(shù)時PF=0。AF輔助進(jìn)位位：輔助進(jìn)位位：在在8位加減法操作中，低位加減法操

31、作中，低4位向高位向高4位有進(jìn)位、借位發(fā)位有進(jìn)位、借位發(fā)生生;在在16位加減法操作中，低位加減法操作中，低8位向高位向高8位有進(jìn)位、借位發(fā)生。位有進(jìn)位、借位發(fā)生。ZF零標(biāo)志位：零標(biāo)志位：當(dāng)運算結(jié)果為零時當(dāng)運算結(jié)果為零時ZF1，否則否則ZF0。SF符號標(biāo)志位：符號標(biāo)志位：當(dāng)運算結(jié)果的最高位當(dāng)運算結(jié)果的最高位MSB為為1時時SF=1，否則否則SF=0。OF溢出標(biāo)志位：溢出標(biāo)志位：當(dāng)算術(shù)運算的結(jié)果超出了帶符號數(shù)的范圍，即溢出當(dāng)算術(shù)運算的結(jié)果超出了帶符號數(shù)的范圍，即溢出時，時，OF=1，否則否則OF0。8位位/16位帶符號數(shù)范圍位帶符號數(shù)范圍 1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算

32、機基礎(chǔ)311.4 微處理器微處理器進(jìn)位標(biāo)志位（進(jìn)位標(biāo)志位（CF）和溢出標(biāo)志位（和溢出標(biāo)志位（OF）第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)32進(jìn)位標(biāo)志位（進(jìn)位標(biāo)志位（CF）和溢出標(biāo)志位（和溢出標(biāo)志位（OF）進(jìn)位和溢出是兩個不同的概念，沒用直接聯(lián)系。進(jìn)位和溢出是兩個不同的概念，沒用直接聯(lián)系。如果如果8位運算的結(jié)果超出了位運算的結(jié)果超出了帶符號數(shù)的表示范圍帶符號數(shù)的表示范圍（128127），16位運算的結(jié)果超出了位運算的結(jié)果超出了帶符帶符號數(shù)的表示范圍（號數(shù)的表示范圍（3276832767），則，則OF1；否則，；否則，OF=0。如果如果8位運算的結(jié)果超出了位運算的結(jié)果超出了無符號數(shù)的表示范圍無符

33、號數(shù)的表示范圍（小于等于（小于等于255），16位運算的結(jié)果超出位運算的結(jié)果超出了無符號了無符號數(shù)的表示范圍（小于等于數(shù)的表示范圍（小于等于65535），則，則CF1；否；否則，則，CF=0。機器進(jìn)行運算時，并不知道是帶符號數(shù)還是無符機器進(jìn)行運算時，并不知道是帶符號數(shù)還是無符號數(shù)，會同時給出進(jìn)位位和溢出位的值。號數(shù)，會同時給出進(jìn)位位和溢出位的值。1.4 微處理器微處理器1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)33標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FLAG控制標(biāo)志位控制標(biāo)志位：TF,IF,DFTF 跟蹤標(biāo)志位跟蹤標(biāo)志位：TF=1，使使CPU處于單步執(zhí)行指令的工作方式。這處于單步執(zhí)行指令

34、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，自動產(chǎn)生一次內(nèi)部種方式便于進(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。中斷，從而使用戶能逐條指令地檢查程序。IF 中斷允許標(biāo)志位中斷允許標(biāo)志位：IF=l使使CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷請求?？梢皂憫?yīng)可屏蔽中斷請求。IF=0使使CPU禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請求，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)部中的狀態(tài)對不可屏蔽中斷及內(nèi)部中斷沒有影響。斷沒有影響。DF 方向標(biāo)志位方向標(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

35、址減小一次。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使串操作按增地址方式進(jìn)行。式進(jìn)行。1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)34圖圖1.12 8088的引腳的引腳1.4 微處理器微處理器20根地址線根地址線A0A198根數(shù)據(jù)線（根數(shù)據(jù)線（D0D7）狀態(tài)線（狀態(tài)線（S3S6)剩余控制線剩余控制線第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)358086808680888088引腳分類引腳分類第一類第一類 每個引腳只傳送一種信息。每個引腳只傳送一種信息。/RD。第二類第二類 每個引腳電平的高低代表不同的信號，例如每個引腳電平的高低代表不同的信號，例如IOM。

36、第三類第三類 引腳在引腳在80868088的兩種不同工作方式的兩種不同工作方式最小最小模式和最大模式下有不同的名稱和定義。例如：第模式和最大模式下有不同的名稱和定義。例如：第29腳為腳為/WR（/LOCK）。）。第四類第四類 每個引腳可以傳送兩種信息每個引腳可以傳送兩種信息(分時復(fù)用）。這兩種分時復(fù)用）。這兩種信息在時間上是可以分開的，因此可以用一個引腳在不同信息在時間上是可以分開的，因此可以用一個引腳在不同時刻傳送不同的信息，一般稱這類引腳為分時復(fù)用線。例時刻傳送不同的信息，一般稱這類引腳為分時復(fù)用線。例如：如：AD7 AD0第五類第五類 引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息，如引腳的輸入和輸

37、出分別傳送不同的信息，如RQGT0輸入輸入時傳送總線請求，時傳送總線請求，輸出輸出時傳送總線請求允許。時傳送總線請求允許。第六類第六類 電源電源/地地 Vcc/Vss（GND）1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)368088的引腳的引腳AD7AD0(輸入輸入/輸出輸出,三態(tài)）三態(tài)）低低8位地址位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線數(shù)據(jù)復(fù)用線A15A8 高高8位地址輸出線位地址輸出線A19/S6、A18/S5、A17/S4、A16/S3(輸出輸出,三態(tài)）三態(tài)）地址地址/狀態(tài)復(fù)用線狀態(tài)復(fù)用線 RD(輸出輸出,三態(tài)）三態(tài)）讀選通信號讀選通信號READY(輸入）輸入）準(zhǔn)備就緒信號準(zhǔn)備就緒信號I

38、NTR(輸入）輸入）可屏蔽中斷請求信號可屏蔽中斷請求信號1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)378088的引腳的引腳TEST(輸入）輸入）檢測輸入信號檢測輸入信號NMI(輸入）輸入）非屏蔽中斷輸入信號非屏蔽中斷輸入信號RESET(輸入）輸入）復(fù)位輸入信號復(fù)位輸入信號CLK(輸入）輸入）時鐘輸入信號時鐘輸入信號MN/MX 最小最小/最大模式輸入信號最大模式輸入信號VCC 電源引腳電源引腳GND 接地信號接地信號1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)388086/8088的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)根據(jù)根據(jù)8086所連存儲器或外設(shè)的規(guī)模，所連存儲器或外

39、設(shè)的規(guī)模，8086可分為最大組態(tài)和最小組態(tài)。在兩種組態(tài)可分為最大組態(tài)和最小組態(tài)。在兩種組態(tài)下，引腳下，引腳24至至31具有不同的名稱和意義，具有不同的名稱和意義，由引腳由引腳MN/MX來規(guī)定處于哪種組態(tài)。來規(guī)定處于哪種組態(tài)。MN/MX端接高電平端接高電平，決定了，決定了8086工作在最工作在最小模式，如果小模式，如果接地接地，則工作在最大方式。，則工作在最大方式。最小方式適用于由單微處理器組成的小系最小方式適用于由單微處理器組成的小系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，8086/8088CPU直接產(chǎn)直接產(chǎn)生所有的總線控制信號，因而省去了總線生所有的總線控制信號，因而省去了總線控制邏輯?？刂七壿?/p>

40、。1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)398086/8088的最小工作模式的最小工作模式1.4 微處理器微處理器鎖存器：74LS373i8282/8283（雙向）緩沖器74LS245i8286/8287第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)40最小組態(tài)時最小組態(tài)時2431引腳引腳最小組態(tài)時，最小組態(tài)時，2431引腳的意義引腳的意義:IO/M(輸出，三態(tài)）輸出，三態(tài)）存儲器訪問還是存儲器訪問還是I/O訪問訪問WR(輸出，三態(tài)）輸出，三態(tài)）寫選通信號寫選通信號INTA(輸出）輸出）中斷響應(yīng)信號中斷響應(yīng)信號ALE(輸出）輸出）地址鎖存信號地址鎖存信號DT/R(輸出，三態(tài)

41、）輸出，三態(tài)）數(shù)據(jù)傳送信號數(shù)據(jù)傳送信號DEN(輸出，三態(tài)）輸出，三態(tài)）數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號HOLD(輸入輸入）總線請求信號總線請求信號HLDA(輸出）輸出）總線請求響應(yīng)信號總線請求響應(yīng)信號SS0(輸出）輸出）狀態(tài)輸出信號狀態(tài)輸出信號1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)418086/8088的最大工作模式的最大工作模式1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)42最大組態(tài)時最大組態(tài)時2431引腳引腳S2、S1、S0(輸出，三態(tài)）輸出，三態(tài)）狀態(tài)線狀態(tài)線RQ/GT0、RQ/GT1(輸入，輸出）輸入，輸出）請求請求/允許允許CPU讓出總線讓出總線

42、LOCK(輸出，三態(tài)）輸出，三態(tài)）總線鎖存信號總線鎖存信號QS1、QS0(輸出）輸出）指令隊列狀態(tài)信息輸出指令隊列狀態(tài)信息輸出1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)438086和和8088引腳的區(qū)別引腳的區(qū)別引腳號引腳號8088808628、39A8A15AD8AD1528IO/MIO/M34SS0最小模式高低最小模式高低電平功能不同電平功能不同BHE/S7最大最小模式最大最小模式功能相同功能相同最大模式保持最大模式保持高電平高電平1.4 微處理器微處理器第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)448086/8088的存儲器管理的存儲器管理1.4 微處理器微處理器物理

43、地址：物理地址：8086/80888086/8088有有2020位地址線，每個單元都有一個位地址線，每個單元都有一個2020位位的地址，稱為物理地址的地址，稱為物理地址段基址：段基址：8086/80888086/8088將將1MB1MB的空間分為若干段，段最大為的空間分為若干段，段最大為64KB64KB，每段的起始地址低每段的起始地址低4 4位為位為0 0，高，高1616位稱為段基址，放在位稱為段基址，放在段寄存段寄存器器中。中。偏移地址：偏移地址：段內(nèi)某內(nèi)存單元的物理地址相對于段內(nèi)某內(nèi)存單元的物理地址相對于段起始地址段起始地址（段基值，（段基值，2020位）的位移量稱為段內(nèi)偏移地址。位）的位

44、移量稱為段內(nèi)偏移地址。邏輯地址：邏輯地址：段基址和偏移地址稱一起稱為邏輯地址段基址和偏移地址稱一起稱為邏輯地址注：注：1.1.邏輯地址（內(nèi)存分段）的意義在于可以將邏輯地址（內(nèi)存分段）的意義在于可以將2020位的物理地址位的物理地址用兩個用兩個1616位的地址組合而成，使得地址可以存放在位的地址組合而成，使得地址可以存放在1616位的寄位的寄存器中。存器中。2.2.對于任一個內(nèi)存單元，物理地址是唯一的，而邏輯地址不對于任一個內(nèi)存單元，物理地址是唯一的，而邏輯地址不唯一。唯一。第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)458086/8088的存儲器管理的存儲器管理1.4 微處理器微處理器堆棧段堆棧段

45、數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段附加段附加段物理地址：物理地址：89250H邏輯地址：邏輯地址：段基址：段基址：偏移地址偏移地址 8915H：0100H 8905H：0200H碼段碼段CSSSDSES64KB偏移地址偏移地址00000HFFFFFH89250H段寄存器段寄存器存儲器存儲器段基址（段基址（16位）位）偏移地址（偏移地址（16位位）0000物理地址（物理地址（20位）位）+段基值（段基值（20位）位）89150H0100H8915H第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)80386微處理器微處理器u提供提供32位指令，支持位指令，支持8位、位、16位和位和32位的數(shù)據(jù)類型，具有位的數(shù)據(jù)類型，具有8個通

46、用個通用32位寄存器，位寄存器，ALU和內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)通路均為和內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)通路均為32位位，具有片內(nèi)地址轉(zhuǎn)換的高速緩沖存儲器，具有片內(nèi)地址轉(zhuǎn)換的高速緩沖存儲器Cache。u提供提供32位外部總線接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為位外部總線接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為32Mb/s。由。由于采用了流水線方式，可同高速于采用了流水線方式，可同高速DRAM芯片接口，支持動芯片接口，支持動態(tài)總線寬度控制，能動態(tài)地切換態(tài)總線寬度控制，能動態(tài)地切換32位位/16位數(shù)據(jù)總線。位數(shù)據(jù)總線。u時鐘頻率為時鐘頻率為12.5MHz、16MHz、20MHz、25MHz和和33MHz等。等。u具有片內(nèi)集成存儲器管理部件具有片內(nèi)集成

47、存儲器管理部件MMU，可支持虛擬存儲和，可支持虛擬存儲和特權(quán)保護(hù)，保護(hù)機構(gòu)采用特權(quán)保護(hù)，保護(hù)機構(gòu)采用4級特權(quán)層，可選擇片內(nèi)分頁單元級特權(quán)層，可選擇片內(nèi)分頁單元。片內(nèi)具有多任務(wù)機構(gòu)，能快速完成任務(wù)的切換。片內(nèi)具有多任務(wù)機構(gòu)，能快速完成任務(wù)的切換。u具有實地址方式、保護(hù)方式和虛擬具有實地址方式、保護(hù)方式和虛擬8086三種工作方式。實三種工作方式。實地址方式和虛擬地址方式和虛擬808方式與方式與8086相同，保護(hù)方式可支持虛擬相同，保護(hù)方式可支持虛擬存儲、保護(hù)和多任務(wù)。存儲、保護(hù)和多任務(wù)。u可直接尋址可直接尋址4GB（232）的物理存儲空間，虛擬存儲空間達(dá)）的物理存儲空間，虛擬存儲空間達(dá)64TB。存

48、儲器采用分段結(jié)構(gòu)，一個段最大可為。存儲器采用分段結(jié)構(gòu)，一個段最大可為4GB。u通過配用通過配用80287、80387數(shù)值協(xié)處理器可支持高速數(shù)值處理數(shù)值協(xié)處理器可支持高速數(shù)值處理。46第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)80386微處理器微處理器u32位微處理器，寄存器為位微處理器，寄存器為32為提供為提供32位指令，支持位指令，支持8位、位、16位和位和32位的數(shù)據(jù)類型，具有位的數(shù)據(jù)類型，具有8個通用個通用32位寄存器，位寄存器，ALU和和內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)通路均為內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)通路均為32位，具有片內(nèi)地址轉(zhuǎn)換的高速位，具有片內(nèi)地址轉(zhuǎn)換的高速緩沖存儲器緩沖存儲器Cache。u提供提供32位外部

49、總線接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為位外部總線接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為32Mb/s。由。由于采用了流水線方式，可同高速于采用了流水線方式，可同高速DRAM芯片接口，支持動芯片接口，支持動態(tài)總線寬度控制，能動態(tài)地切換態(tài)總線寬度控制，能動態(tài)地切換32位位/16位數(shù)據(jù)總線。位數(shù)據(jù)總線。u時鐘頻率為時鐘頻率為12.5MHz、16MHz、20MHz、25MHz和和33MHz等。等。u具有片內(nèi)集成存儲器管理部件具有片內(nèi)集成存儲器管理部件MMU，可支持虛擬存儲和，可支持虛擬存儲和特權(quán)保護(hù)，保護(hù)機構(gòu)采用特權(quán)保護(hù)，保護(hù)機構(gòu)采用4級特權(quán)層，可選擇片內(nèi)分頁單元級特權(quán)層，可選擇片內(nèi)分頁單元。片內(nèi)具有多任務(wù)機構(gòu)，能快速完成任務(wù)

50、的切換。片內(nèi)具有多任務(wù)機構(gòu)，能快速完成任務(wù)的切換。u具有實地址方式、保護(hù)方式和虛擬具有實地址方式、保護(hù)方式和虛擬8086三種工作方式。實三種工作方式。實地址方式和虛擬地址方式和虛擬808方式與方式與8086相同，保護(hù)方式可支持虛擬相同，保護(hù)方式可支持虛擬存儲、保護(hù)和多任務(wù)。存儲、保護(hù)和多任務(wù)。u可直接尋址可直接尋址4GB（232）的物理存儲空間，虛擬存儲空間達(dá)）的物理存儲空間，虛擬存儲空間達(dá)64TB。存儲器采用分段結(jié)構(gòu)，一個段最大可為。存儲器采用分段結(jié)構(gòu)，一個段最大可為4GB。u通過配用通過配用80287、80387數(shù)值協(xié)處理器可支持高速數(shù)值處理數(shù)值協(xié)處理器可支持高速數(shù)值處理。47第第1章章 微型計算機基礎(chǔ)微型計算機基礎(chǔ)48重點和難點重點和難點計算機中常見的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計算機中常見的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制編碼（二進(jìn)制編碼（BCD碼和碼和ASCII碼）碼）帶符號數(shù)的補碼表示帶符號數(shù)的補碼表示標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器最大模式和最小模式最大模式和最小模式存儲器管理存儲器管理