第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1、微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用主講教師：張剛主講教師：張剛授課對(duì)象：自動(dòng)化授課對(duì)象：自動(dòng)化13n課程目標(biāo)課程目標(biāo) 微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)微機(jī)原理是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識(shí)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的入門課程：的入門課程：n微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理n匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)n微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力發(fā)的初步能力l課程學(xué)時(shí)課程學(xué)時(shí)72學(xué)時(shí)，其中理論：學(xué)時(shí)，其中理論：62學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)l考核方式考核方式閉卷考試閉卷考試

2、平時(shí)作業(yè)及考勤平時(shí)作業(yè)及考勤20% 期末考試期末考試 80%n做好筆記，勤于思考；做好筆記，勤于思考；n增強(qiáng)抽象思維能力，建立數(shù)字思考方法；增強(qiáng)抽象思維能力，建立數(shù)字思考方法；n課前做好預(yù)習(xí)，有針對(duì)性的進(jìn)行聽(tīng)課；課前做好預(yù)習(xí)，有針對(duì)性的進(jìn)行聽(tīng)課；n課后加強(qiáng)練習(xí)；課后加強(qiáng)練習(xí)；n注重實(shí)驗(yàn)動(dòng)手，理論聯(lián)系實(shí)際。注重實(shí)驗(yàn)動(dòng)手，理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)好本課程的關(guān)鍵學(xué)好本課程的關(guān)鍵第第1章章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第第2章章 微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)第第3章章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第第4章章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第第5章章 數(shù)字量輸入輸出數(shù)字量輸入輸出教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第第1章章

3、 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)n各種常用記數(shù)制和編碼以及它們相互間的轉(zhuǎn)換；各種常用記數(shù)制和編碼以及它們相互間的轉(zhuǎn)換；n二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算；二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算；n符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算；符號(hào)數(shù)的表示及補(bǔ)碼運(yùn)算；n微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、分類和配置微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、分類和配置n8086/8088 微處理器的基本結(jié)構(gòu)和常用引腳的功能微處理器的基本結(jié)構(gòu)和常用引腳的功能本章提要本章提要1.1概述概述采用水銀延遲線作為內(nèi)存，磁鼓作為外存。體積大、耗電多、采用水銀延遲線作為內(nèi)存，磁鼓作為外存。體積大、耗電多、運(yùn)算速度慢。最初只能使用二進(jìn)制表示的機(jī)器語(yǔ)言，到運(yùn)算速度慢。最初只能使用二進(jìn)制表示的機(jī)器語(yǔ)言，到20世紀(jì)世

4、紀(jì)50年代中期才出現(xiàn)匯編語(yǔ)言。這個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算年代中期才出現(xiàn)匯編語(yǔ)言。這個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算和軍事方面，應(yīng)用很不普遍。和軍事方面，應(yīng)用很不普遍。1.1概述概述第二代第二代內(nèi)存主要采用磁芯，外存大量采用磁盤，輸入輸出設(shè)備有了內(nèi)存主要采用磁芯，外存大量采用磁盤，輸入輸出設(shè)備有了較大改進(jìn)。體積顯著減小、可靠性提高、運(yùn)算速度可達(dá)每秒百萬(wàn)較大改進(jìn)。體積顯著減小、可靠性提高、運(yùn)算速度可達(dá)每秒百萬(wàn)次。軟件方面出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編譯系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)開(kāi)始次。軟件方面出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編譯系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于以管理為目的的信息處理。廣泛應(yīng)用于以管理為目的的信息處理。1.1概

5、述概述主要采用中、小規(guī)模集成電路，運(yùn)算速度達(dá)每秒千萬(wàn)次，可靠性主要采用中、小規(guī)模集成電路，運(yùn)算速度達(dá)每秒千萬(wàn)次，可靠性大大提高，體積進(jìn)一步縮小，價(jià)格大大降低。軟件方面進(jìn)步很大，有大大提高，體積進(jìn)一步縮小，價(jià)格大大降低。軟件方面進(jìn)步很大，有了操作系統(tǒng)，開(kāi)展了計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作并提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)了操作系統(tǒng)，開(kāi)展了計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化工作并提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)始向計(jì)方法，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)始向發(fā)展，其應(yīng)用發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域和普及程度迅速擴(kuò)大。領(lǐng)域和普及程度迅速擴(kuò)大。1.1概述概述微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重大事件，使得計(jì)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)

6、和發(fā)展是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重大事件，使得計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、可靠性和性能價(jià)格比等方面都比上一代算機(jī)在存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、可靠性和性能價(jià)格比等方面都比上一代計(jì)算機(jī)有了較大突破。各種系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件大量推出，功能配置計(jì)算機(jī)有了較大突破。各種系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件大量推出，功能配置空前完善，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的功能，把計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用帶入了空前完善，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的功能，把計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用帶入了一個(gè)全新時(shí)代。一個(gè)全新時(shí)代。1.1概述概述諾依曼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間不分開(kāi)；諾依曼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間不分開(kāi)； 哈佛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間是分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間是分開(kāi)的 ，一般，一般D

7、SP都是采都是采用哈佛結(jié)構(gòu)用哈佛結(jié)構(gòu) 。1.1概述概述代發(fā)布年份字長(zhǎng)(bits)型號(hào)晶體管數(shù)(萬(wàn)個(gè))時(shí)鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一1971197348400480080.20.310.05二197419788808012-40.5三19781981168086/8088802862.913.44.77-108-16300 注：MIPS每秒百萬(wàn)條指令1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼l十進(jìn)制十進(jìn)制符合人們的習(xí)慣符合人們的習(xí)慣l二進(jìn)制二進(jìn)制便于物理實(shí)現(xiàn)便于物理實(shí)現(xiàn)l十六進(jìn)制十六進(jìn)制便于識(shí)別、書寫便于識(shí)別、書寫l八進(jìn)制八進(jìn)制常用計(jì)數(shù)常用計(jì)數(shù)法1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的

8、數(shù)制和編碼l具有具有R個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：個(gè)不同數(shù)字符號(hào)：0、1、R-1l逢逢R進(jìn)一進(jìn)一S= an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m =an-1Rn-1 + an-2 Rn-2 +a1 R1 +a0 R0+ +a-m R-m R進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)S : a n-1a n-2a 1 a 0 . a -1a -2a -m可用多項(xiàng)式（稱可用多項(xiàng)式（稱為按權(quán)展開(kāi)式）表示為：為按權(quán)展開(kāi)式）表示為：1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)一個(gè)十進(jìn)數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如：一個(gè)十進(jìn)數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如：（758.75758.75）1010= =7 710102 2+5

9、+510101 1+8+810100 0+7+71010-1-1+ 5+ 51010-2-21.十進(jìn)制的表示：可用（）10 或加后綴D或不加后綴。如：（1009）10、1009D、10091.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼2. 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制的表示：可用（）二進(jìn)制的表示：可用（）2 2或用后綴或用后綴B B表示。表示。如（如（10011001）2 2、1001B1001B一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如：一個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如：( (10110.101)10110.101)2 2=1=12 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+1

10、+12 21 1+0+02 20 0+1+12 2-1-1+0+02 2-2 -2 +1+12 2-3 -3 =(22.625)=(22.625)10101.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼(1AE.4)(1AE.4)1616 =1 =116162 2 +10+1016161 1 +14+1416160 0 +4+41616-1 -1 =(430.25)=(430.25)1010十六進(jìn)制的表示：可用（）十六進(jìn)制的表示：可用（）16或用后綴或用后綴H表示，表示，如（如（20A）16或或20AH。一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如：一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)可以用它的按權(quán)展開(kāi)式表示。例如

11、：具有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即具有十六個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，即0-90-9和和A-FA-F3. 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制進(jìn)制000000910019100011101010A200102111011B300113121100C401004131101D501015141110E601106151111F701117161000010810008171000111三種數(shù)制對(duì)照表三種數(shù)制對(duì)照表1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼【例1-1】 十進(jìn)制數(shù)22.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)4.

12、 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換（1）任意進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制：按權(quán)展開(kāi)求和即可。（2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼余余0 0所以所以:（22）10=(10110)2 （0.625）10=（0.101）2結(jié)果結(jié)果:（22.625）10=(10110.101)2整數(shù)部分：整數(shù)部分：除基取余法。小數(shù)部分乘基取整法4. 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼十進(jìn)制數(shù)430.25轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)結(jié)果：結(jié)果：（430.25）10=（1AE.4）16【例1-2】（3）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼整數(shù)部分轉(zhuǎn)換，每次只求整數(shù)

13、商，將余數(shù)作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位，整數(shù)部分轉(zhuǎn)換，每次只求整數(shù)商，將余數(shù)作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位，重復(fù)對(duì)整數(shù)商除基數(shù)，一直除到商為重復(fù)對(duì)整數(shù)商除基數(shù)，一直除到商為0 0為止。為止。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換，每次把乘積的整數(shù)取走作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位，對(duì)小數(shù)部分轉(zhuǎn)換，每次把乘積的整數(shù)取走作為轉(zhuǎn)換結(jié)果的一位，對(duì)剩下的小數(shù)繼續(xù)進(jìn)行乘法運(yùn)算。對(duì)某些數(shù)可以乘到積的小數(shù)為剩下的小數(shù)繼續(xù)進(jìn)行乘法運(yùn)算。對(duì)某些數(shù)可以乘到積的小數(shù)為0 0（如（如上述兩例），這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是精確的；對(duì)某些數(shù)（如上述兩例），這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是精確的；對(duì)某些數(shù)（如0.30.3）永遠(yuǎn)不能）永遠(yuǎn)不能乘到積的小數(shù)為乘到積的小數(shù)為0 0，這時(shí)要根據(jù)精度要求，取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果位數(shù)即

14、可，這時(shí)要根據(jù)精度要求，取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果位數(shù)即可，這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是不精確的。這種轉(zhuǎn)換結(jié)果是不精確的。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼例如：十六進(jìn)制數(shù) 1 A E 4 0001 1010 1110 0100即（1AE.4）16=（110101110.01）2例如：二進(jìn)制數(shù)0001 1010 1110 . 0100十六進(jìn)制數(shù) 1 A E . 4即（110101110.01）2=（1AE.4）16（4）二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換原則：每一位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制數(shù)；若要將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，只要以小數(shù)點(diǎn)為分界，分別向左和向右每四位二進(jìn)制位分為一組（若最高位或最低為不夠四位則補(bǔ)0），

15、對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)即可。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼5. 二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算 二進(jìn)制加法：“逢二進(jìn)一” 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=0 并進(jìn)位二進(jìn)制減法:“借一當(dāng)二” 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 有借位 (1)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 二進(jìn)制乘法 00=0 10=0 01=0 11=1二進(jìn)制除法 1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼【例1-3】 10100+1101=100001 【例1-4】 100001-10100=1101 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 + 1 1 0 1 - 1 1

16、 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 【例1-5】 11011011=10001111 【例1-6】 11100101=10111 1 1 0 1 1 0 1 商 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 + 1 1 0 1 1 1 余數(shù) 1 0 0 0 1 1 1 11.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼5. 二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算(2)二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算與（或）、或（或）、非 、異或運(yùn)算特點(diǎn)：按位運(yùn)算，無(wú)進(jìn)借位例：A=11110101B，B=001

17、10000B，求 A， A B ， A B，A B 1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼1 原碼X原 正數(shù)的符號(hào)位用0表示,負(fù)數(shù)的符號(hào)位用1表示,數(shù)值位保持不變。這種方法稱為原碼。原碼的定義為: 若X+0 則X原=X 若X-0 則X原= 2n-1 +|X| 其中n為原碼的位數(shù)。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼2. 反碼X反若X+0 則X反=X若X-0 則X反= 2n -1-|X| (n位)其中n為反碼的位數(shù)。結(jié)論：正數(shù)的反碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼等于該數(shù)的原碼除符號(hào)位外按位取反。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼“0”“0”有兩種表示方法：有兩種表示方

18、法：+0+0反反=00000000B=00000000B，-0-0反反=11111111B=11111111B8 8位二進(jìn)制反碼真值范圍為位二進(jìn)制反碼真值范圍為-127-127+127+127；1616位反碼真值范位反碼真值范圍為圍為-32767-32767+32767+32767當(dāng)符號(hào)位為0時(shí)，反碼即是數(shù)值本身； 當(dāng)符號(hào)位為1時(shí)，除符號(hào)位外按位取反，再加上負(fù)號(hào)，即為其數(shù)值 2. 反碼X反1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼補(bǔ)碼的定義補(bǔ)碼的定義 若若X+0 X+0 則則XX補(bǔ)補(bǔ)=X =X ， 若若X -0 X -0 則則XX補(bǔ)補(bǔ)= 2= 2n n -|X| -|X|，其中，其中n

19、n為補(bǔ)碼的位數(shù)為補(bǔ)碼的位數(shù)正數(shù)的補(bǔ)碼為原正數(shù)不變。正數(shù)的補(bǔ)碼為原正數(shù)不變。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于負(fù)數(shù)的反碼加負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于負(fù)數(shù)的反碼加1，也就是等于負(fù)數(shù)原碼，也就是等于負(fù)數(shù)原碼除符號(hào)位外求反加除符號(hào)位外求反加13. 補(bǔ)碼X補(bǔ)+0補(bǔ)=-0補(bǔ)=00000000B，即0的補(bǔ)碼為0，且只有一種表示方法。8位補(bǔ)碼可表示-1281.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼可將減法變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算，從而省去了減法器?？蓪p法變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算，從而省去了減法器。無(wú)符號(hào)數(shù)及帶符號(hào)數(shù)的加法運(yùn)算可用同一電路完成，結(jié)果都是無(wú)符號(hào)數(shù)及帶符號(hào)數(shù)的加法運(yùn)算可用同一電路完成，結(jié)果都是正確的。正確的。3. 補(bǔ)碼X補(bǔ)補(bǔ)碼的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中的數(shù)是

20、采用補(bǔ)碼存儲(chǔ)和運(yùn)算的 1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼壓縮BCD碼的每一位用4位二進(jìn)制表示，一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制數(shù)）表示兩位十進(jìn)制數(shù)。例如1001 0110B表示十進(jìn)制數(shù)96（1）壓縮BCD碼非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000。例如0000 0110B表示十進(jìn)制數(shù)6BCD碼比較直觀，例如十進(jìn)制數(shù)65用壓縮BCD碼書寫為0110 0101，壓縮BCD碼0100 1001.0111表示的十進(jìn)制數(shù)為49.7。（2）非壓縮BCD碼（3）BCD碼的優(yōu)勢(shì)1. BCD碼1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼（4）BCD碼應(yīng)注意的問(wèn)題1. BCD碼雖然BCD

21、碼是用二進(jìn)制編碼方式表示的，但它與二進(jìn)制之間不能直接轉(zhuǎn)換，要用十進(jìn)制作為中間橋梁，即先將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；反之亦然。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼BCD編碼表十進(jìn)制8421BCD碼十進(jìn)制8421BCD碼000006011010001701112001081000300119100140100100001 000050101110001 00011.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼2. 字母與字符的編碼另外，在計(jì)算機(jī)中，漢字編碼采用國(guó)標(biāo)碼（另外，在計(jì)算機(jī)中，漢字編碼采用國(guó)標(biāo)碼（GB18030-GB18030-20002000）, ,它采用

22、單、雙、四字節(jié)混合編碼，每個(gè)字節(jié)的最它采用單、雙、四字節(jié)混合編碼，每個(gè)字節(jié)的最高位為高位為1 1，并以此來(lái)區(qū)分漢字和，并以此來(lái)區(qū)分漢字和ASCASC碼。碼。字母和字符也必須按照特定的規(guī)則，用二進(jìn)制編碼才能在字母和字符也必須按照特定的規(guī)則，用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示。編碼可以有各種方式，目前微機(jī)中最普遍采機(jī)器中表示。編碼可以有各種方式，目前微機(jī)中最普遍采用的是用的是ASCASC碼碼(American Standard Code for (American Standard Code for Information Interchange,Information Interchange,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

23、信息交換碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼) )。ASCASC碼采用碼采用7 7位二進(jìn)制編碼位二進(jìn)制編碼, ,故可表示故可表示2 27 7 =128=128個(gè)字符個(gè)字符, ,其其中包括數(shù)碼中包括數(shù)碼(0-9)(0-9)，以及英文字母等可打印的字符。，以及英文字母等可打印的字符。1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼ASCII碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼約定小數(shù)點(diǎn)在符號(hào)位之后、數(shù)值部分最高位之前，因此數(shù)據(jù)是純小數(shù)，故又稱定點(diǎn)小數(shù)，其格式為：符號(hào)位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點(diǎn)位置1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼約定小數(shù)點(diǎn)的位置固定

24、在數(shù)值部分的最低位之后，也就是把數(shù)表示為純整數(shù)，其格式如下：符號(hào)位數(shù)值部分（尾數(shù)）小數(shù)點(diǎn)位置PfP1P2PmSfS1S2Sn 階符階碼數(shù)符尾數(shù)浮點(diǎn)數(shù)包括兩部分：即階碼浮點(diǎn)數(shù)包括兩部分：即階碼P P和尾數(shù)和尾數(shù)S S，它們都有各自的符號(hào)位。階碼，它們都有各自的符號(hào)位。階碼的符號(hào)位又稱階符，用的符號(hào)位又稱階符，用P Pf f表示，階碼有表示，階碼有P P1 1、P P2 2PmPm位；尾數(shù)的符號(hào)位位；尾數(shù)的符號(hào)位又稱數(shù)符，用又稱數(shù)符，用S Sf f表示，尾數(shù)有表示，尾數(shù)有S S1 1、S S2 2SnSn位。位。在浮點(diǎn)表示法中，小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的或者說(shuō)是可浮動(dòng)的。一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的浮

25、點(diǎn)表示格式為：由此得出：任何一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，它的浮點(diǎn)數(shù)可表示為：N= 2P S。 1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼1.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法的比較定點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)表示法的比較由于浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置是隱含于階碼之中，階由于浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置是隱含于階碼之中，階碼不同的兩個(gè)尾數(shù)不能直接加減，需先把兩個(gè)數(shù)的碼不同的兩個(gè)尾數(shù)不能直接加減，需先把兩個(gè)數(shù)的階碼調(diào)整到一致，這稱為階碼調(diào)整到一致，這稱為“對(duì)階對(duì)階”，然后兩個(gè)尾數(shù)，然后兩個(gè)尾數(shù)才能相加減。才能相加減。數(shù)值表示范圍數(shù)值表示范圍假定某機(jī)器字長(zhǎng)假定某機(jī)器字長(zhǎng)3232位，數(shù)符占位，數(shù)符占1

26、1位，尾數(shù)占位，尾數(shù)占3131位，位，則：定點(diǎn)小數(shù)表示范圍：則：定點(diǎn)小數(shù)表示范圍： 2 2-31-31 S S1- 21- 2-31-31定點(diǎn)整數(shù)表示范圍：定點(diǎn)整數(shù)表示范圍： 11S S 2 23131 -1 -1浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)雜雜本教材采用定點(diǎn)純整數(shù)。本教材采用定點(diǎn)純整數(shù)。1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微處理器微處理器存儲(chǔ)器I/O接口 硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)微微 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系系 統(tǒng)統(tǒng)主機(jī)主機(jī)外 設(shè)ALU寄存器控制器鍵盤、鼠標(biāo)顯示器軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū) 打印機(jī)、掃描儀系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類（1）微

27、處理器微處理器微處理器簡(jiǎn)稱CPU，是計(jì)算機(jī)的核心，主要包括： 運(yùn)算器ALU：完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算 控制器：根據(jù)指令要求，對(duì)各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信息。 寄存器組Registers：存放經(jīng)常使用的數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能和控制功能1. 1. 微型計(jì)算機(jī)硬件微型計(jì)算機(jī)硬件1) 1) 微處理器微處理器1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置用途：存放程序和要操作的各類信息（數(shù)據(jù)、文字、圖像等）2) 2) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器1 0 1 1 0 1 1 038F04H內(nèi)存單內(nèi)存單元地址元地址內(nèi)存單內(nèi)存單元內(nèi)容元內(nèi)容.7 6 5 4 3 2 1 01.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)

28、的組成與分類存儲(chǔ)器的操作讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原單元內(nèi)容不改變；寫：CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原內(nèi)容被覆蓋；2) 2) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類2) 2) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的容量?jī)?nèi)存單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位。注意：內(nèi)存空間與內(nèi)存容量的區(qū)別內(nèi)存容量：某微機(jī)配置2條128MB的SDRAM內(nèi)存條，其內(nèi)存容量為256MB內(nèi)存空間：又稱為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微機(jī)的尋址能力，與CPU的地址總線寬度有關(guān)，如Pentium 4有36位地址線，尋址范圍為64GB 1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類內(nèi)存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）n可讀

29、可寫n易失性，臨時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器（ROM）n工作時(shí)只能讀n非易失性，存放固定的程序n用專用設(shè)備寫入2) 2) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類CPUI/O接口接口外設(shè)外設(shè)3) 3) 輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）設(shè)備和）設(shè)備和I/OI/O接口接口1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線。連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線。a)總線的分類總線的分類地址總線地址總線AB：用來(lái)傳送CPU輸出的地址信號(hào)，確定被訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元、I/O端口，單向。地址線的根數(shù)決定了地址線的根數(shù)決定了CPU的尋址范圍。的尋址范圍。CPU的

30、尋址范圍的尋址范圍 = 2n， n-地址線根數(shù)。地址線根數(shù)。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB：在CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口之間數(shù)據(jù)傳送的公共通路，雙向。數(shù)據(jù)總線的條數(shù)決定CPU一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)寬度?？刂瓶偩€控制總線CB：用來(lái)傳送各種控制信號(hào)，雙向。4) 4) 總線總線1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器微微處處理理器器IO接口接口外部設(shè)備外部設(shè)備ABDBCB4) 4) 總線總線微機(jī)系統(tǒng)硬件的連接1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類5) 5) 計(jì)算機(jī)硬件基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件基本結(jié)構(gòu)輸出設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器馮諾依曼（Von Neumann）型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)1.

31、3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類2.2.微型計(jì)算機(jī)軟件微型計(jì)算機(jī)軟件軟件：軟件：為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工具軟件工具軟件軟件軟件1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類3.3.微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu)1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類n數(shù)據(jù)和程序均以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)和程序均以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進(jìn)制形式存放位置由地址指定，地址碼

32、也是二進(jìn)制形式n程序由多條有邏輯關(guān)系的指令組成程序由多條有邏輯關(guān)系的指令組成n指令的長(zhǎng)度不等（一般為指令的長(zhǎng)度不等（一般為14字節(jié)）字節(jié)）n程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)按程序的流程自動(dòng)地程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)按程序的流程自動(dòng)地連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。n為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行程序，控制器設(shè)置一程序計(jì)數(shù)器為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行程序，控制器設(shè)置一程序計(jì)數(shù)器PC，它可，它可根據(jù)指令的長(zhǎng)度自動(dòng)增量（總是指向下一條指令）。只要給出程根據(jù)指令的長(zhǎng)度自動(dòng)增量（總是指向下一條指令）。只要給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)存儲(chǔ)程序中的指令順序序中第一條指令的地址，

33、控制器就可依據(jù)存儲(chǔ)程序中的指令順序周而復(fù)始地取指令、譯碼、執(zhí)行，直到完成全部指令操作為止，周而復(fù)始地取指令、譯碼、執(zhí)行，直到完成全部指令操作為止，即控制器通過(guò)指令流的串行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制。即控制器通過(guò)指令流的串行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制。4.4.微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程1.3 微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類微機(jī)系統(tǒng)的組成與分類1.4 8086/8088微處理器微處理器8086 總線 地址總線（20 位） ALU 數(shù)據(jù)總線（16 位） 地址加法器 隊(duì)列總線 指令隊(duì)列 總線接口部件（BIU） 1 2 3 4 5 6 C S I P 內(nèi)部通信寄存器 總線 控制 邏輯 數(shù)據(jù)總線 暫 存 器 A L U

34、標(biāo)志寄存器 E U 控制器 指令執(zhí)行部件（EU） （16 位） （8 位） 通 用 寄 存 器 E S D S S S AX BX CX DX B P S P S I D I AH AL BH BL CH CL DH DL 圖圖2-1主要功能是主要功能是執(zhí)執(zhí)行行指令指令 主要功能是負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、主要功能是負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、I/O接口傳送信息。形成訪接口傳送信息。形成訪問(wèn)存儲(chǔ)器的物理地址；訪問(wèn)問(wèn)存儲(chǔ)器的物理地址；訪問(wèn)存儲(chǔ)器取得指令并暫存到指存儲(chǔ)器取得指令并暫存到指令隊(duì)列中等待執(zhí)行；訪問(wèn)存令隊(duì)列中等待執(zhí)行；訪問(wèn)存儲(chǔ)器或儲(chǔ)器或I/O端口以讀取操作端口以讀取操作數(shù)參與數(shù)參與EU運(yùn)算，或存放運(yùn)運(yùn)算，或存放運(yùn)

35、算結(jié)果等。算結(jié)果等。1.4 8086/8088微處理器微處理器功能：執(zhí)行指令組成： 4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，即AX、BX、CX、DX； 4個(gè)專用寄存器，即： 基址指針寄存器 BP（base pointer） 堆棧指針寄存器 SP(stack pointer) 源變址寄存器 SI(source index) 目的變址寄存器DI(destination index) 標(biāo)志寄存器 FLAG；算術(shù)邏輯單元ALU(arithmetic logic unit)。 EU控制器1.1.執(zhí)行單元執(zhí)行單元-EU-EU1.4 8086/8088微處理器微處理器1)1)通用寄存器通用寄存器 數(shù)據(jù)寄存器： 可用來(lái)存放16位的數(shù)

36、據(jù)或地址。又可分為8個(gè)8位寄存。即：AX AH，ALBX BH，BLCX CH，CLDX DH，DL1.4 8086/8088微處理器微處理器AX：累加器。所有I/O指令都通過(guò)AX或AL與接口傳送信息，中間運(yùn)算結(jié)果也多放于AX中。BX：基址寄存器。在間接尋址中用于存放基地址。CX：計(jì)數(shù)寄存器?？梢杂米鲾?shù)據(jù)寄存器，在字符串操作、循環(huán)操作和移位操作時(shí)用作計(jì)數(shù)器，存放計(jì)數(shù)值。DX：數(shù)據(jù)寄存器。在間接尋址的I/O指令中存放I/O端口地址；在32位乘除法運(yùn)算時(shí)，存放高16位數(shù)。1)1)通用寄存器通用寄存器數(shù)據(jù)寄存器的習(xí)慣用法1.4 8086/8088微處理器微處理器1)1)通用寄存器通用寄存器指針寄存器

37、：2個(gè)16位寄存器，主要用來(lái)存放操作數(shù)的偏移地址（即操作數(shù)的段內(nèi)地址）。SP：堆棧指針寄存器，在堆棧操作中存放棧頂?shù)钠频刂?。BP：基址指針寄存器，常用于在訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)存放內(nèi)存單元的偏移地址，還用作堆棧區(qū)的基地址寄存器。注意BX與BP在應(yīng)用上的區(qū)別:l作為通用寄存器，二者均可用于存放數(shù)據(jù)；l作為基址寄存器，用BP表示所尋找的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)段； 用SP則表示數(shù)據(jù)在堆棧段。1.4 8086/8088微處理器微處理器1)1)通用寄存器通用寄存器變址寄存器常用于指令的間接尋址或變址尋址。變址寄存器：2個(gè)16位寄存器。SI：源變址寄存器，主要用于存放地址，在字符串操作中存放源操作數(shù)的偏移地址。DI：目的變址寄

38、存器，主要用于存放地址，在字符串操作中存放目的操作數(shù)的偏移地址。1.4 8086/8088微處理器微處理器2)2)算術(shù)邏輯單元（算術(shù)邏輯單元（ALUALU）完成16位或8位的算術(shù)邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過(guò)內(nèi)部總線送到通用寄存器，或者送往BIU的內(nèi)部寄存器中，等待寫入存儲(chǔ)器。ALU運(yùn)算后的結(jié)果特征（有無(wú)進(jìn)位，溢出等）置入標(biāo)志寄存器FLAGS中保存。1.4 8086/8088微處理器微處理器3)3)標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（FRFR）16位寄存器，用來(lái)存放運(yùn)算結(jié)果的特征和控制標(biāo)志。根據(jù)功能，8086的標(biāo)志可以分為兩類：狀態(tài)標(biāo)志6個(gè)，用來(lái)表示運(yùn)算結(jié)果的特征。 包括CF、PF、AF、ZF、SF和OF；控制標(biāo)

39、志3個(gè)，用來(lái)控制CPU的操作。包括IF、DF和TF。 1.4 8086/8088微處理器微處理器3)3)標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（FRFR）各標(biāo)志位的作用1.4 8086/8088微處理器微處理器如何判斷溢出： 當(dāng)字節(jié)運(yùn)算的結(jié)果超出了范圍128127，或者當(dāng)字運(yùn)算的結(jié)果超出范圍3276832767時(shí)稱為溢出。當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)，每當(dāng)判斷出次高位向最高位產(chǎn)生進(jìn)位，而最高位沒(méi)有進(jìn)位時(shí)，便產(chǎn)生了溢出，OF1；或反過(guò)來(lái)，每當(dāng)判斷出次高位向最高位無(wú)進(jìn)位，而最高位卻往前有進(jìn)位時(shí)，也產(chǎn)生溢出，OF1。結(jié)論：根據(jù)最高位的進(jìn)位與次高位的進(jìn)位是否相同來(lái)確定。若兩者不相同則OF=1（表示有溢出），否則 OF=0（

40、表示無(wú)溢出）l帶符號(hào)數(shù)計(jì)算中，如果有溢出，結(jié)果錯(cuò)誤l對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)來(lái)說(shuō)，進(jìn)位位是有效結(jié)果的一部分3)3)標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（FRFR）1.4 8086/8088微處理器微處理器3)3)標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（FRFR）標(biāo)志位判定舉例例1：(AL)+(AH) CF =CF =0 0 （無(wú)進(jìn)位）（無(wú)進(jìn)位）AF =AF =1 1 （有輔助進(jìn)位）（有輔助進(jìn)位）PF =PF =1 1 （運(yùn)算結(jié)果中有（運(yùn)算結(jié)果中有4 4個(gè)個(gè)1 1）SF =SF =1 1 （符號(hào)位為（符號(hào)位為1 1）ZF =ZF =0 0 （運(yùn)算結(jié)果不為（運(yùn)算結(jié)果不為0 0）OF =OF =1 1 （溢出）（溢出）1.4 8086/80

41、88微處理器微處理器例2：設(shè)AL59，BL125，分別說(shuō)明執(zhí)行AL+BL和AL-BL后，各狀態(tài)標(biāo)志位的值。 解： 00111011 00111011+01111101 -01111101 10111000 101111103)3)標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（FRFR）CF =CF =0 0 （無(wú)進(jìn)位）（無(wú)進(jìn)位）AF =AF =1 1 （有輔助進(jìn)位）（有輔助進(jìn)位）PF =PF =1 1 （運(yùn)算結(jié)果中有（運(yùn)算結(jié)果中有4 4個(gè)個(gè)1 1）SF =SF =1 1 （符號(hào)位為（符號(hào)位為1 1）ZF =ZF =0 0 （運(yùn)算結(jié)果不為（運(yùn)算結(jié)果不為0 0）OF =OF =1 1 （溢出）（溢出）CF =CF =1

42、 1 （有借位）（有借位）AF =AF =1 1 （有輔助進(jìn)位）（有輔助進(jìn)位）PF =PF =1 1 （運(yùn)算結(jié)果中有（運(yùn)算結(jié)果中有6 6個(gè)個(gè)1 1）SF =SF =1 1 （符號(hào)位為（符號(hào)位為1 1）ZF =ZF =0 0 （運(yùn)算結(jié)果不為（運(yùn)算結(jié)果不為0 0）OF =OF =0 0 （無(wú)溢出）（無(wú)溢出）1.4 8086/8088微處理器微處理器4)4)內(nèi)部控制邏輯內(nèi)部控制邏輯主要功能： 從指令隊(duì)列緩沖器中取出指令，對(duì) 指令進(jìn)行譯碼，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制各部件的協(xié)同工作已完成指令的執(zhí)行過(guò)程.1.4 8086/8088微處理器微處理器2.2.總線接口單元總線接口單元-BIU-BIU1)功能：形

43、成訪問(wèn)存儲(chǔ)器的物理地址； 暫存指令； 讀取操作數(shù)或存放運(yùn)算結(jié)果 。2)組成： 4個(gè)段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）； 16位的指令指針寄存器IP(Instruction Pointer)； 20位的地址加法器； 6字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器； 總線控制邏輯。1.4 8086/8088微處理器微處理器3)20位地址的形成16位段基址16位段基址C018H20位物理地址0000 xx 段寄存器段起始地址C018H0偏移地址FE7FHCFFFFHD017FH段末地址FFFFH C0180H FE7FH CFFFFH偏移地址20位地址形成物理地址段基址16偏移地址地址加法器邏輯地址1.4 8086/8

44、088微處理器微處理器2345H：1100H表示段基址為2345H（段的起始地址是23450H），段內(nèi)偏移地址為1100H的存儲(chǔ)單元地址。2345H:0000H 01H2345H:1100H 78H：3)20位地址的形成代碼段代碼段數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段堆棧段堆棧段CSCSIPIPDSDS或或ESESSI,DISI,DI或或BXBXSSSSSPSP或或BPBP1.4 8086/8088微處理器微處理器例3：已知CS=1055H， DS=250AH， ES=2EF0H， SS=8FF0H，畫出各段在內(nèi)存中的分布、段首地址。10550H250A0H2EF00H8FF00HCSDSESSS 3)20位地址的形

45、成CS段范圍：10550H2054FHDS段范圍：250A0H3509FHES段范圍：2EF00H3EEFFHSS段范圍：8FF00H9FEFFH1.4 8086/8088微處理器微處理器3)20位地址的形成例4邏輯地址2345H：1100H對(duì)應(yīng)的物理地址是多少？物理地址24550H，它對(duì)應(yīng)的邏輯地址是多少？1)邏輯地址2345H：1100H對(duì)應(yīng)的物理地址是24550H。2)物理地址24550H，它對(duì)應(yīng)的邏輯地址可以是2455H：0000H，也可以是2400H：0550H等。注意：一個(gè)存儲(chǔ)單元的物理地址是惟一的，而它對(duì)應(yīng)的邏輯地址是不惟一的。1.4 8086/8088微處理器微處理器4)指令指

46、針寄存器IP功能：用來(lái)存放將要執(zhí)行的下一條指令在代碼段中的偏移地址。在程序運(yùn)行過(guò)程中，BIU自動(dòng)修改IP中的內(nèi)容，使它始終指向?qū)⒁獔?zhí)行的下一條指令。注意：程序不能直接訪問(wèn)IP，但是可通過(guò)某些指令修改IP的內(nèi)容。例如, 執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，會(huì)將轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址送入IP中，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。1.4 8086/8088微處理器微處理器5)指令隊(duì)列緩沖器l BIU從存儲(chǔ)器中讀出指令送入6字節(jié)的指令隊(duì)列；l一旦指令隊(duì)列中空出2個(gè)字節(jié)，BIU將自動(dòng)進(jìn)行讀指令的操作以填滿指令隊(duì)列；l只要收到EU送來(lái)的操作數(shù)地址，BIU將立即形成這個(gè)操作數(shù)的物理地址，完成讀/寫操作；l遇到轉(zhuǎn)移類指令，BIU將指令隊(duì)列中剩余的指令作

47、廢，重新從存儲(chǔ)器新的地址單元中取指令并送入指令隊(duì)列。1.4 8086/8088微處理器微處理器6)總線控制電路總線控制電路將CPU的內(nèi)部總線與CPU引腳所連接的外部總線相連，是CPU與外部交換信息（數(shù)據(jù)、地址、狀態(tài)、控制信息）的必經(jīng)之路，包括16條數(shù)據(jù)線、20條地址線和若干條控制信號(hào)線。1.4 8086/8088微處理器微處理器8086/8088 引腳分配圖1.4 8086/8088微處理器微處理器1.GND(地）和VCC(電源)2.AD15AD0(address data bus)地址數(shù)據(jù)復(fù)用引腳 (雙向，三態(tài)) 作為復(fù)用引腳，在總線周期的T1狀態(tài)用來(lái)輸出要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或IO端口地址。T2T

48、3狀態(tài)，對(duì)讀周期來(lái)說(shuō)，處于浮空狀態(tài)；對(duì)寫周期來(lái)說(shuō)，則是傳輸數(shù)據(jù)。3.A19/S6A16/S3(address/status)地址/狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出，三態(tài)) 在總線周期的T1狀態(tài)，用來(lái)輸出地址的最高4位, A19A16與AD15AD0一起構(gòu)成訪問(wèn)存儲(chǔ)器的20位物理地址。CPU訪問(wèn)I/O端口時(shí)，A19A16保持為“0”。在T2，T3，TW和T4狀態(tài)時(shí)，S6S3用來(lái)輸出狀態(tài)信息。1.4 8086/8088微處理器微處理器S6：S6=0表示8086CPU占用系統(tǒng)總線，在T2，T3， TW和T4狀態(tài)時(shí)，8086總是使S6=0；S5：反映標(biāo)志寄存器的中斷允許標(biāo)志IF的設(shè)置情況； S5與IF值相同。 S4

49、，S3：指明正在使用的段寄存器情況。S4 S3表示意義0 0正在使用ES0 1正在使用SS1 0正在使用CS1 1正在使用DSS4、S3表示的意義1.4 8086/8088微處理器微處理器BHEBHE4. /S7（Bus High Enable/Status）高8位數(shù)據(jù)總線允許狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出，三態(tài)，低電平有效) 在T1狀態(tài)， S7引腳輸出BHE信號(hào)，表示高8位數(shù)據(jù)總線D15D8上的數(shù)據(jù)有效。在T2，T3，TW和T4狀態(tài)， S7輸出狀態(tài)信號(hào)S7。不過(guò)，在當(dāng)前的芯片設(shè)計(jì)中，S7并未被賦予任何實(shí)際意義。BHE1.4 8086/8088微處理器微處理器8086存儲(chǔ)器的管理1.4 8086/8088

50、微處理器微處理器 A0操 作使用數(shù)據(jù)線 0 0 1 0 0 1從偶地址開(kāi)始讀/寫一個(gè)字從偶地址讀/寫一個(gè)字節(jié)從奇地址讀/寫一個(gè)字節(jié)AD15AD0AD7AD0AD15AD8 0 1 1 0從奇地址開(kāi)始讀/寫一個(gè)字（第一個(gè)總線周期）（第二個(gè)總線周期）AD15AD8AD7AD0BHEBHE和A0信號(hào)的意義1.4 8086/8088微處理器微處理器5.NMI（Non Maskable Interrupt Request）非屏蔽中斷引腳 (輸入) 由外部輸入，邊沿觸發(fā)，正跳沿(由低到高的上升沿)有效，不受中斷允許標(biāo)志IF的影響，也不能用軟件進(jìn)行屏蔽。CPU一旦測(cè)試到NMI請(qǐng)求有效，在當(dāng)前指令執(zhí)行完后自動(dòng)

51、轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷類型號(hào)為2的非屏蔽中斷中斷服務(wù)程序。顯然這是一種比INTR級(jí)別高的中斷請(qǐng)求。 6.INTR（Interrupt Request）可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào) (輸入) 由外部輸入，電平觸發(fā)，高電平有效。INTR有效時(shí)，表示外部向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。CPU在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)INTR進(jìn)行采樣，一旦測(cè)試到中斷請(qǐng)求，并且當(dāng)前中斷允許標(biāo)志IF=1，則CPU就會(huì)在結(jié)束當(dāng)前指令后，響應(yīng)中斷請(qǐng)求，進(jìn)入一個(gè)中斷處理子程序。1.4 8086/8088微處理器微處理器/M IO7. （Read）讀信號(hào),輸出、三態(tài)、低電平有效。 在CPU執(zhí)行讀操作時(shí)， 信號(hào)在T2、T3、TW期間為低電平有效。在系統(tǒng)總線

52、進(jìn)入“保持響應(yīng)”期間，RD引腳被浮置為高阻狀態(tài)。 到底讀存儲(chǔ)器還是讀I/O端口還決定于 ，若 為高則為讀存儲(chǔ)器， 為低則讀I/O端口。8.CLK （Clock）時(shí)鐘輸入引腳 8086要求時(shí)鐘占空比為1/3，即一個(gè)周期中1/3為高電平、2/3為低電平。CPU的所有操作均是在時(shí)鐘的同步下進(jìn)行的。RDRD/M IO/M IO1.4 8086/8088微處理器微處理器9.RESET （Reset）復(fù)位引腳，輸入、高電平有效。 8086要求復(fù)位信號(hào)至少維持4個(gè)時(shí)鐘周期的高電平才有效，以完成CPU內(nèi)部寄存器的復(fù)位操作。 復(fù)位信號(hào)一出現(xiàn)，CPU立即結(jié)束當(dāng)前的操作，進(jìn)入復(fù)位操作，即將標(biāo)志寄存器（FR）、IP、

53、DS、SS、ES清0，指令隊(duì)列清空， CS置為FFFFH。 當(dāng)復(fù)位信號(hào)降為低電平后，CPU從CS:IP開(kāi)始取出指令并執(zhí)行它，即系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的第一條指令的物理地址為FFFF0H。系統(tǒng)程序一般在該物理地址單元放一條轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序的入口。1.4 8086/8088微處理器微處理器10.READY（Ready）準(zhǔn)備好引腳，輸入、高電平有效 “準(zhǔn)備好”信號(hào)是由所訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或IO設(shè)備發(fā)來(lái)的響應(yīng)信號(hào)。 當(dāng)CPU執(zhí)行總線讀寫周期訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備時(shí)，若存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的讀寫速度較慢，來(lái)不及在T4狀態(tài)結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)硬件電路，在T3之前向CPU提供一個(gè)低電平READY信號(hào)。 CPU

54、在每個(gè)總線周期的T3狀態(tài)的前沿開(kāi)始對(duì)READY信號(hào)進(jìn)行采樣。如果檢測(cè)到READY為低電平，則在T3狀態(tài)之后插入一個(gè)TW等待狀態(tài)，并在TW前沿繼續(xù)查詢READY線，若READY仍為低電平，則會(huì)繼續(xù)插入TW ，直到READY升為高電平，才進(jìn)入T4狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)傳送過(guò)程。1.4 8086/8088微處理器微處理器11.TEST（Test）測(cè)試引腳，輸入、低電平有效 和WAIT指令配合使用，執(zhí)行WAIT時(shí)，CPU暫停執(zhí)行程序，進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)等待。當(dāng)TEST引腳接收到一個(gè)低電平信號(hào)時(shí)，CPU就結(jié)束等待，繼續(xù)向下執(zhí)行指令。 和WAIT配合，可以實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)同步工作。12. （Minimum/Maximu

55、m Mode Control）最小/最大模式控制引腳，輸入。 該引腳接+5V,則8086工作在最小模式， 該引腳接地，則8086CPU工作在最大模式。 /MN MX1.5 8086/8088的工作方式的工作方式1.最小工作模式：是指系統(tǒng)中只有一個(gè)8086/8088處理器，所有的總線控制信號(hào)都由8086/8088 CPU直接產(chǎn)生，構(gòu)成系統(tǒng)所需的總線控制邏輯部件最少，最小工作模式因此得名。最小模式也稱單處理器模式。2.最大工作模式：系統(tǒng)內(nèi)可以有一個(gè)以上的處理器，除了8086/8088作為“中央處理器”之外，還可以配置用于數(shù)值計(jì)算的8087(數(shù)值協(xié)處理器)和用于I/O管理的8089(I/O協(xié)處理器)

56、 等。各個(gè)處理器發(fā)往總線的命令統(tǒng)一送往“總線控制器”，由它“仲裁”后發(fā)出。3.兩種工作模式由 引腳決定/MN MX1.5 8086/8088的工作方式的工作方式最小模式CPU子系統(tǒng)1.5 8086/8088的工作方式的工作方式1. 1. 典型配置典型配置 a) 8086CPU b) 1片時(shí)鐘發(fā)生器8284 c) 3片地址鎖存器8282 d) 2片總線驅(qū)動(dòng)器8286(總線數(shù)據(jù)收發(fā)器)1.5 8086/8088的工作方式的工作方式CPU及其外圍芯片合稱為CPU子系統(tǒng)。外圍芯片的作用是： 1）為CPU工作提供條件：提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)，對(duì)外界輸入的控制/聯(lián)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行同步處理； 2）分離CPU輸出的地址

57、/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用信號(hào)，得到獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線信號(hào)，同時(shí)還增強(qiáng)它們的驅(qū)動(dòng)能力； 3）對(duì)CPU輸出的控制信號(hào)進(jìn)行組合，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠、便于使用的系統(tǒng)總線信號(hào)。1.5 8086/8088的工作方式的工作方式1) 1) 時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)鐘發(fā)生器82848284與與80868086的連接的連接1.5 8086/8088的工作方式的工作方式2) 2) 地址鎖存器地址鎖存器82828282與與80868086的連接的連接1.5 8086/8088的工作方式的工作方式3)3)總線驅(qū)動(dòng)器總線驅(qū)動(dòng)器82868286與與80868086的連接的連接1.5 8086/8088的工作方式的工作方式2.2.最小模式下的系統(tǒng)

58、控制信號(hào)最小模式下的系統(tǒng)控制信號(hào)1)1)讀寫控制信號(hào)引腳讀寫控制信號(hào)引腳 讀寫控制信號(hào)用來(lái)控制CPU對(duì)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備的讀寫過(guò)程：控制數(shù)據(jù)傳輸方向（讀/寫）、傳輸種類（存儲(chǔ)器還是I/O設(shè)備）；讀寫方式（奇地址字節(jié)/偶地址字節(jié)/字）；存儲(chǔ)器/IO設(shè)備是否準(zhǔn)備好的狀態(tài)信號(hào)；分時(shí)總線上信號(hào)的類型等。a）M/ （Memory/IO） 存儲(chǔ)器或I/O端口訪問(wèn)選擇信號(hào)，三態(tài)輸出。 為高電平時(shí)，表示當(dāng)前CPU正在訪問(wèn)存儲(chǔ)器； 為低電平時(shí)，表示CPU當(dāng)前正在訪問(wèn)I/O端口。IO1.5 8086/8088的工作方式的工作方式1)1)讀寫控制信號(hào)引腳讀寫控制信號(hào)引腳b）（Read） 讀信號(hào)，三態(tài)輸出。低電平有效

59、，表示當(dāng)前CPU正在讀存儲(chǔ)器或I/O端口。c) （Write） 寫信號(hào)，三態(tài)輸出。低電平有效，表 示當(dāng)前CPU正在寫存儲(chǔ)器或I/O端口。、及合起來(lái)決定系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较騑RRDRDWRM/IO1.5 8086/8088的工作方式的工作方式1)1)讀寫控制信號(hào)引腳讀寫控制信號(hào)引腳非讀寫狀態(tài)11X無(wú)效組合00X存儲(chǔ)器寫011存儲(chǔ)器讀101I/O寫010I/O讀100功能WRRD讀寫組合RDWRM/IO1.5 8086/8088的工作方式的工作方式d）READY 準(zhǔn)備就緒信號(hào)。由外部輸入，高電平有效，表示CPU訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或I/O端口已準(zhǔn)備好傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)READY無(wú)效時(shí)，要求CPU插入一個(gè)或多個(gè)等

60、待周期TW，直到READY信號(hào)有效為止e） /S7（Bus High Enable/Status） 總線高字節(jié)有效信號(hào)。三態(tài)輸出，低電平有效。非數(shù)據(jù)傳送期間，該引腳用作S7，輸出狀態(tài)信息。1)1)讀寫控制信號(hào)引腳讀寫控制信號(hào)引腳BHE1.5 8086/8088的工作方式的工作方式 f）ALE（Address Latch Enable） 地址鎖存允許信號(hào)。輸出，高電平有效。表示當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)分時(shí)使用的引腳上正在輸出地址信號(hào)。向地址鎖存器8282提供地址鎖存信號(hào)。 g）（Data Enable） 數(shù)據(jù)允許信號(hào)。三態(tài)輸出，低電平有效。表示當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)分時(shí)使用的引腳上正在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。8286將它作