1、第二章 80X86计算机,2.1 80X86微处理器2.2 基于微处理器的计算机系统构成2.3 8086CPU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 80X86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
2、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
3、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 8086CPU和寄存器组,2.3.1 Intel8086CPU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 Intel8086CPU内部结构,图1.2 8086CPU内部结构,图1.2 8086CPU内部结构,返回本节,2.3.2 8086寄存器组,图1.3 8086CPU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
4、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,8086CPU的个16位
5、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,8086CPU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,8086CPU中有一个很重要的16位标志寄存器，它包含9个
6、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
7、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？
8、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34560H的字节的存储单元中的内容是34H，而地址为34561H的字节存储单元中的内容是12H。,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,8086CPU
9、的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为220=1MB，其物理地址范围从00000HFFFFFH。而8086CPU寄存器都是16位的。那么，这1MB空间如何用16位寄存器表达呢？根据要求可把1M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64K。按照这两个条件，1M字节地址空间最多可划分成64K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 : 0000H,1000 : 0001H,1000 : 0
10、002H,1000 : 0003H,1000 : 0004H,1000 : 0005H,10011111,00100110,01001000,10011111,10011111,10100011,10000H,10001H,10002H,10003H,10004H,10005H,物理地址,字节内容：（10000H）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
11、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64KB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02000H、0
12、4000H和04800H。其中代码段占8KB地址空间，数据段占2KB，堆栈段占256B，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,
