微型計算機的結構(CPU和內存).ppt

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第三章微型計算機的結構,本章要點8086/8088CPU內部結構8086/8088寄存器和標志堆棧與存儲器結構尋址方式和指令系統,8086是16位字長的微處理器，8088的內部結構為16位，外部數據總線8位，是準16位字長的微處理器，二者指令系統相同，均具有20位地址線，尋址能力達到1MB空間。,3.18086/8088的功能結構,next,BIU和EU相互獨立，可并行操作，構成指令流水線結構。,返回,3.28086/8088的寄存器結構,14個16位寄存器，分為4類。,（1）數據寄存器:4個—AX、BX、CX、DX計算過程中的常用寄存器Go,（3）段寄存器:4個—CS、DS、SS、ES存放段起始地址Go,（2）指針與變址寄存器:4個—SP、BP、SI、DI提供操作數的偏移地址Go,（4）控制寄存器:2個—IP、F提供指令的偏移地址；保存條件碼標志和控制標志Go,next,AX（累加器Accumulator）：主要的算術運算寄存器，專用于：乘、除法運算、十進制調整及I/O操作等操作。,返回,BX（基址寄存器Base）：常用于存放存儲區(qū)的起始地址。,CX（計數寄存器Count）：常用作循環(huán)操作和字串處理的計數控制。,DX（數據寄存器Data）：常與AX聯用，做雙字乘、除法時，DX存放高位字，AX存放低位字。此外在I/O操作時提供外部設備接口的端口地址。,CS（代碼段地址寄存器CodeSegment）：存放代碼段的起始地址。代碼段存放當前正在運行的程序,返回,DS（數據段地址寄存器DataSegment）：存放數據段的起始地址。數據段存放當前正運行的程序所用的數據。,SS（堆棧段地址寄存器StackSegment）：存放堆棧段的起始地址。堆棧段是定義堆棧的存儲區(qū)。,ES（附加段地址寄存器ExtraSegment）：存放附加段的起始地址。附加段是附加的數據段，作為輔助數據區(qū)存放當前正運行程序所用的數據。,SP（棧頂指針寄存器StackPointer）：提供堆棧棧頂單元的偏移地址。與SS段寄存器聯用，控制數據進棧和出棧。,BP（基址指針寄存器BasePointer）：常用于提供堆棧內某個單元的偏移地址。與SS段寄存器聯用，訪問堆棧中的任一個存儲單元。,SI（源變址寄存器SourceIndex）：與DS段寄存器聯用，可以訪問數據段中的任一個存儲單元。,DI（目的變址寄存器DestinationIndex）：與ES段寄存器聯用，可訪問附加段中的任一個存儲單元。,SI、DI也常用于在字串操作中提供偏移地址，并具有地址自動增量或減量的功能。,返回,IP（指令指針寄存器InstructionPointer）：存放代碼段中指令的偏移地址。在程序執(zhí)行過程中，始終自動給出下一條要取的指令的偏移地址。IP與CS段寄存器聯用，可以確定下一條要取的指令的物理地址，因此IP是很重要的控制寄存器，用于控制程序的執(zhí)行流程。,F（標志寄存器Flags）：用于存放反映處理器和運行程序執(zhí)行結果狀態(tài)的控制標志和條件碼標志。F中共有9個標志位：6個條件碼標志位，3個控制標志位。,OF—溢出標志：計算結果溢出時，OF=1，否則OF=0。,SF—符號標志：計算結果小于0時，SF=1，否則SF=0。,ZF—零標志：計算結果等于0時，ZF=1，否則ZF=0。,CF—進位/借位標志：最高有效位有進位或借位時，CF=1，否則CF=0。,AF—輔助進位/借位標志，半字節(jié)進位/借位標志,PF—奇偶標志,DF—方向標志，控制串操作中的地址增減。DF=0，地址增；DF=1，地址減。,IF—中斷標志，IF=1，開中斷；IF=0，關中斷。,TF—陷阱標志，TF=1，CPU單步方式下執(zhí)行程序，TF=0，CPU正常工作。,3個控制標志位：,6個條件碼標志位：,00000011,PF=1,00001011,PF=0,,,,返回,3.3堆棧與存儲器結構,(1)堆棧,堆棧的固定端稱為棧底,在存儲器的高地址端，活動端稱為棧頂，數據的存取以先進后出原則在棧頂進行。SP棧頂指針寄存器始終保存棧頂地址，指向棧頂。,隨著進棧數據的增多，堆棧從高地址向低地址方向擴展。,低地址,高地址,新棧頂,(2)存儲器結構,在存儲器中，最小的存儲單位是字節(jié)，每個字節(jié)單元用一個無符號二進制數編地址，從0開始編址。書寫存儲單元地址時用十六進制形式。,BH,BL,棧頂,64K存儲器單元的編址方法如圖所示。,低字節(jié),高字節(jié),字單元,字節(jié)單元,低地址字節(jié)單元,高地址字節(jié)單元,低字節(jié)存低地址單元，高字節(jié)存高地址單元。,例：將3456H存入地址為0005H的字單元中。,56,34,一個存儲器單元的物理地址由段地址和偏移地址形成。,問題：為什么要分段地址和偏移地址呢？,16位寄存器不能提供20位的物理地址,解決問題的辦法：存儲器分段管理,將存儲器分段，每段最大不超過64KB，段內單元地址可用16位表示，稱為偏移地址。每段的起始地址稱為段地址（也稱為段基址）。,段地址如何表示？,規(guī)定段地址必須能夠被16整除，按20位地址對1M存儲器編址如下：,00000H00001H00002H……0000EH0000FH00010H00011H00012H……0001EH0001FH00020H00021H00002H……0002EH0002FH…………………FFFF0HFFFF1HFFFF2H……FFFFEHFFFFFH,,20位物理地址的形成方法：,20位物理地址=16位段地址左移4位（段地址16）+16位偏移地址,+,,例：,已知一個存儲單元的段地址為3200H，偏移地址為1210H，其物理地址是多少？,0011001000000000|0000,,00110011001000010000,32000H,+1210H,,33210H,0000,,段內偏移量,偏移地址,=,段起始地址,30000H,段內偏移量,偏移地址,=,段起始地址,40000H,存儲器分段管理的地址概念圖示:,30000H+0FFFH=,30FFFH物理地址,,0FFFH,可以對代碼段、數據段、附加段和堆棧段各段按需要靈活地進行存儲區(qū)分配。（圖）,存儲器分段法的優(yōu)點：,(2)將代碼、數據存放在不同的內存區(qū)，便于程序重定位。,(1)使16位寄存器最終可以提供20位物理地址；,訪問存儲器單元時，寄存器的聯用方式:（圖）,next,200FH,返回,返回,寄存器與存儲器的比較：寄存器存儲器,在CPU內部在CPU外部訪問速度快訪問速度慢容量小，成本高容量大，成本低用名字表示用地址表示沒有地址地址可用各種方式形成,本章要求：（1）了解CPU的功能結構，重點掌握寄存器的結構和各寄存器的一般用途和專門用途，寄存器的默認聯用方式；（2）熟悉存儲器的結構，理解編址方法和存儲數據的方法，重點掌握段的劃分和存儲器單元物理地址的形成方法；（3）熟悉堆棧的結構，理解堆棧先進后出的存取方法，堆棧指針SP的作用。,小結,