第二章寄存器CPU工作原理下ppt課件

1、 第二章 寄存器 (CPU工作原理) 要點：TCPU的組成T寄存器T字在寄存器中的存儲T簡單的匯編指令T物理地址和8086形成物理地址的機制T段的概念和段寄存器TDebug調(diào)試工具內(nèi)存單元的物理地址n每一個內(nèi)存單元在內(nèi)存空間中都有惟一的地址，這個惟一的地址稱為該存儲單元的物理地址。nCPU通過地址總線送入存儲器的必須是一個內(nèi)存單元的物理地址。n考慮：CPU如何產(chǎn)生20位的物理地址呢？16位結(jié)構(gòu)的CPUn8位機：8080，8085n16位機：8086n32位機：80386，80486nN位結(jié)構(gòu)的含義：n運算器一次最多可以處理N位數(shù)據(jù)；n寄存器的最大寬度為N位n寄存器和運算器之間的通路是N位808

2、6CPU形成物理地址的方法n8086CPU的地址總線有20位，但8086CPU內(nèi)部全為16位結(jié)構(gòu)，如何來形成20位的物理地址呢？nIBM PC機采用了存儲器地址分段的辦法n存儲器邏輯上的分段情況段segment）n從0地址開始，每16字節(jié)為一小段(paragraph)n小段的首地址的16進制形式最低位為0n段(segment)必須從任一小段的首地址開始，且每段大小可達64K段地址&偏移地址n取段的首地址的高16位作為段地址n段內(nèi)相對于段起始地址的偏移值稱為偏移地址nCPU內(nèi)部采用“段地址16偏移地址來形成物理地址n段地址用16位表示n因段最大可達64K，故偏移地址也用16位表示n注意：

3、段大小是任意的8086CPU形成物理地址的方法n20位物理地址16位段地址*16+16位偏移地址8086CPU邏輯結(jié)構(gòu)圖邏輯結(jié)構(gòu)圖形成物理地址的本質(zhì)含義nCPU在訪問內(nèi)存時，用一個基礎(chǔ)地址和一個相對于基礎(chǔ)地址的偏移地址相加，給出內(nèi)存單元的物理地址。n基礎(chǔ)地址的選擇是任意的。n例如：物理地址21F60H，我們可以選取不同的段地址和偏移地址來形成n給定一個段地址，通過變化偏移地址來進行尋址，最多可以定位多少內(nèi)存單元呢？段寄存器n提供段地址的寄存器稱為段寄存器。n8086CPU有4個段寄存器：CS、DS、SS、ESnCS：代碼段寄存器nDS：數(shù)據(jù)段寄存器nSS：堆棧段寄存器nES：附加段寄存器CS寄

4、存器nIP：指令指針寄存器nCS和IP就指示了CPU當前要讀取指令的地址n設(shè)8086機中CS中內(nèi)容為M，IP中內(nèi)容為N，則8086CPU將從內(nèi)存M*16+N單元開始，讀取一條指令來執(zhí)行n我們又可以表示成CS:IP8086CPU的工作過程初始狀態(tài)8086CPU的工作過程續(xù)）nCS，IP的內(nèi)容送入地址加法器8086CPU的工作過程續(xù)）n物理地址送入輸入輸出控制電路8086CPU的工作過程續(xù)）n物理地址送入地址總線8086CPU的工作過程續(xù)）n機器指令被送入CPU8086CPU的工作過程續(xù)）n機器指令被送入指令緩沖器8086CPU的工作過程續(xù)）n讀取指令后IP中的值自動增加8086CPU的工作過程續(xù)

5、）n執(zhí)行指令8086CPU的工作過程續(xù)）n指令執(zhí)行結(jié)果8086CPU的工作過程續(xù)）n8086CPU的工作過程可以簡要描述如下：n從CS:IP指向的內(nèi)存單元處讀取指令，讀取的指令進入指令緩沖器；nIPIP所讀取指令的長度，從而指向下一條指令；n執(zhí)行指令，轉(zhuǎn)到步驟1，重復這個過程。修改CS、IP的指令nmov cs,123n注意：mov指令不能用于設(shè)置CS、IP的值n能夠改變CS、IP的內(nèi)容的指令被統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令n一個轉(zhuǎn)移指令：jmp指令？jmp指令njmp 段地址:偏移地址n指令含義：用指令中給出的段地址修改CS，偏移地址修改IPnjmp 2AE3:3,執(zhí)行后:CS=2AE3,IP=0003nj

6、mp 3:0B16,執(zhí)行后:CS=0003,IP=0B16njmp 寄存器n指令含義：用指令中的寄存器中的值修改IPn注意：CS的值不變n其中的寄存器只能是通用寄存器問題2.3n內(nèi)存中存放的機器碼和對應的匯編指令如下所示，設(shè)CPU初始狀態(tài)：CS=2000H，IP=0000H，請寫出指令的執(zhí)行序列。結(jié)果分析n指令執(zhí)行序列nmov ax,6622njmp 1000:3nmov ax,0000nmov bx,axnjmp bxnmov ax,0123Hn轉(zhuǎn)到第3步執(zhí)行代碼段n存放當前正在運行的程序代碼的段(segment)n例如：n其段地址為2000H，n 長度為10字節(jié)一條簡單的算術(shù)指令subn格

7、式：sub 目的操作數(shù)，源操作數(shù)n操作：目的操作數(shù)=目的操作數(shù)-源操作數(shù)n例：sub ax,8n sub ax,bx本章小結(jié)n了解CPU的組成；n掌握各種寄存器，尤其是通用寄存器；n理解字在寄存器中的存儲；n掌握幾條簡單的匯編指令;n掌握8086CPU的物理地址的形成；n了解段寄存器，掌握CS和IP的合用；n掌握jmp指令；n熟悉Debug調(diào)試工具；作業(yè) n檢測點2.2,2.3Debug命令D命令Displayn使用D命令查看內(nèi)存中的內(nèi)容n格式1：d 段地址：偏移地址n功能：列出從指定內(nèi)存單元開始的128個內(nèi)存單元的內(nèi)容n格式2：d 段地址：起始偏址 結(jié)尾偏址n使用多種不同的段地址和偏移地址來查看同一個物理地址的內(nèi)容E命令Entern改寫內(nèi)存中的內(nèi)容n格式：e 起始地址 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)n或者可以用E命令提問的方式來逐個修改從某地址開始的內(nèi)存單元的內(nèi)容nE命令可以向內(nèi)存中寫入機器碼U命令n將機器碼反匯編成匯編指令n格式：u 段地址：偏移地址Debug命令小結(jié)nA命令：