微機(jī)原理及應(yīng)用CH1 微型計(jì)算機(jī)概述-CH2 Intel 8086／8088微處理器課件

1、微機(jī)原理及應(yīng)用 聯(lián)系方式： 手機(jī)E_Mail：dan_ QQ：8069195課程成績(jī)： 平時(shí)：40% 期末：60% 實(shí)驗(yàn)操作：60% 實(shí)驗(yàn)報(bào)告：40% 提交作業(yè)方式：提交作業(yè)方式：標(biāo)題：班號(hào)標(biāo)題：班號(hào)-姓名姓名-作業(yè)號(hào)作業(yè)號(hào)例如：軟件例如：軟件141班張三同學(xué)第班張三同學(xué)第1章作業(yè)章作業(yè)標(biāo)題為：標(biāo)題為：軟件軟件141-張三張三-1微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 課程目標(biāo)1.在總體上建立起微機(jī)系統(tǒng)的整體概念；2.掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作原理；3.掌握Intel 8086基本指令系統(tǒng)；4.掌握微型

2、機(jī)的輸入輸出技術(shù)及常用接口電路；5.掌握基本的匯編語(yǔ)言編程方法；最終目標(biāo)：要求學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練后，初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的開(kāi)發(fā)能力。微機(jī)原理及應(yīng)用 1.1 微型計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史與展望 微型計(jì)算機(jī)是第四代計(jì)算機(jī)向微型化方向發(fā)展的一個(gè)重要分支，它的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為標(biāo)志的。自1971年出現(xiàn)微處理器開(kāi)始到1993年，僅20多年的時(shí)間，推出了5代微處理器產(chǎn)品。第1章 微型計(jì)算機(jī)概述微機(jī)原理及應(yīng)用 1.2 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其分類 1.2.1 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) (1)形小、體輕、功耗低 (2)價(jià)格廉 (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠 (4)靈活性好、適應(yīng)性強(qiáng)微機(jī)原理及應(yīng)用 1.2.2 微型

3、計(jì)算機(jī)的分類 (1)按字長(zhǎng)分類 4位微型計(jì)算機(jī) ，如Intel 40048位微型計(jì)算機(jī)，如Intel 8080/8085，Motorola的M6800 16位微型計(jì)算機(jī)，如Intel 8086/8088，Motorola的M6800032位微型計(jì)算機(jī)，如Intel 80386，Intel 80486，Intel 80586微機(jī)原理及應(yīng)用 1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 (2)按利用形態(tài)分類 單片機(jī) 單板機(jī) 多板機(jī) 微機(jī)套件 微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)原理及應(yīng)用 1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 (3)按應(yīng)用環(huán)境分類v單片機(jī)單片機(jī) v個(gè)人計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)v工作站工作站/ /服務(wù)器服務(wù)器v網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)微機(jī)原理

4、及應(yīng)用 1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 (4)按制造工藝分類 PMOS PMOS型微機(jī)型微機(jī)P P溝道溝道MOSMOS電路制造而成；電路制造而成； NMOSNMOS型微機(jī)型微機(jī)N N溝道溝道MOSMOS電路制造而成；電路制造而成； CMOSCMOS型微機(jī)型微機(jī)P P、N N互補(bǔ)互補(bǔ)MOSMOS電路制造而成；電路制造而成； HMOSHMOS型微機(jī)型微機(jī)混合混合MOSMOS電路制造而成。電路制造而成。 MOSMOS型微機(jī)型微機(jī)雙極型微機(jī)雙極型微機(jī)STTLSTTL型微機(jī)型微機(jī)肖特基肖特基TTLTTL電路制造而成；電路制造而成；ECLECL型微機(jī)型微機(jī)射極耦合電路制造而成；射極耦合電路制造而成；I I2

5、 2L L型微機(jī)型微機(jī)集成注入式電路制造而成；集成注入式電路制造而成；I I3 3L L型微機(jī)型微機(jī)平面集成注入式電路制造而成。平面集成注入式電路制造而成。微機(jī)原理及應(yīng)用 1.3 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1.3.1 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (1)微處理器 簡(jiǎn)稱P或M P （Microprocessor），是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器功能的中央處理器部件，又稱為微處理機(jī)。微機(jī)原理及應(yīng)用 (2)微型計(jì)算機(jī) 簡(jiǎn)稱C或MC，是指以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計(jì)算機(jī)（又稱主機(jī)或微電腦）。(3)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)

6、算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer System）, 簡(jiǎn)稱CS或MCS，是指以微型計(jì)算機(jī)為核心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源和輔助電路（統(tǒng)稱硬件）以及指揮微型計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。微機(jī)原理及應(yīng)用 1.3.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 (1)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件內(nèi)部總線內(nèi)部總線累加器、寄存器累加器、寄存器控制部件控制部件微處理器微處理器存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（ROM/RAM）輸入輸入/輸出接口輸出接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 (2)微機(jī)系統(tǒng)硬件的組成及結(jié)構(gòu)輸輸出出設(shè)備設(shè)備輸

7、輸入入設(shè)備設(shè)備輸入輸入接接口口輸輸出出接接口口存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器 微處理器微處理器（a）微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成）微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 微機(jī)原理及應(yīng)用 （b）微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)）微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 微微處處理理器器CPUCPUROMROMRAMRAMI/OI/O接口接口輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備地址總線地址總線ABAB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBDB控制總線控制總線CBCB微機(jī)原理及應(yīng)用 (3)微機(jī)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)微機(jī)原理及應(yīng)用 1.3.3 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) (1)字長(zhǎng)：CPU能直接處理的二進(jìn)制信息的位數(shù)。 (2)內(nèi)存容量：以字節(jié)為單位。 (3)指令系統(tǒng)

8、：尋址方式的種類和可執(zhí)行指令的條數(shù)。微機(jī)原理及應(yīng)用 (4)運(yùn)算速度：指令平均執(zhí)行速度；特定指令執(zhí)行速度；主頻并每條指令占用時(shí)鐘周期數(shù)。 (5)容許配置的外設(shè)數(shù)量 (6)系統(tǒng)軟件的配置微機(jī)原理及應(yīng)用 1.4 數(shù)制與編碼 1.4.1 數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換 (1)常用數(shù)制 (2)數(shù)制轉(zhuǎn)換的一般方法 (3)數(shù)制計(jì)算 (4)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示范圍微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 1.4.2 碼制及其轉(zhuǎn)換 (1)BCD碼 (2)ASCII碼微機(jī)原理及應(yīng)用 (3)漢字內(nèi)碼 (4)原碼、反碼和補(bǔ)碼微機(jī)原理及應(yīng)用 1.5 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及實(shí)例 1.5.1 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 (1)科學(xué)計(jì)算 (2)信息處理和事務(wù)管理 (

9、3)過(guò)程控制 (4)儀器儀表控制 (5)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、輔助設(shè)計(jì)等 (6)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信 (7)家用電器和民用產(chǎn)品控制微機(jī)原理及應(yīng)用 1.5.2 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用實(shí)例微機(jī)原理及應(yīng)用 第2章 Intel 8086/8088微處理器 Intel 8086/8088 Intel 8086/8088采用采用HMOSHMOS工藝制造，工藝制造，2900029000個(gè)晶體管、個(gè)晶體管、4040引腳、雙列直插式。引腳、雙列直插式。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線： 8086 8086：1616位，位，80888088：8 8位。位。地址總線地址總線：2020位，部分與數(shù)據(jù)線復(fù)用。位，部分與數(shù)據(jù)線復(fù)用。內(nèi)存空間內(nèi)存空間：2

10、020位、直接尋址位、直接尋址1 1MBMB空間?？臻g。尋址方式尋址方式：7 7種基本的尋址方式。種基本的尋址方式。8086/80888086/8088的主要特性：的主要特性：微機(jī)原理及應(yīng)用 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)：100100條基本指令除能完成數(shù)據(jù)傳送、算數(shù)運(yùn)算、條基本指令除能完成數(shù)據(jù)傳送、算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和處理器控制功能外，內(nèi)部還設(shè)有硬邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和處理器控制功能外，內(nèi)部還設(shè)有硬件乘除法與串處理指令電路。件乘除法與串處理指令電路。時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率：80888088： 4.7 4.7MHzMHz/ 8086 8086： 5MHz 5MHz/ 8086-2 8086-2：8MHz8

11、MHz。中斷功能中斷功能：內(nèi)外部中斷源多達(dá)：內(nèi)外部中斷源多達(dá)256256個(gè)。個(gè)。工作模式工作模式：支持單處理器、多處理器兩種模式。：支持單處理器、多處理器兩種模式。微機(jī)原理及應(yīng)用 2.1 8086/8088的編程結(jié)構(gòu) 2.1.1 總線接口單元BIU（1 1）功能：功能：負(fù)責(zé)與負(fù)責(zé)與 M、I/O I/O 端口傳送數(shù)據(jù)。端口傳送數(shù)據(jù)。 （2 2）組成組成q 6 6字節(jié)（字節(jié)（80868086）或）或4 4字節(jié)（字節(jié)（80888088）的指令隊(duì)列）的指令隊(duì)列, , q 指令指針寄存器指令指針寄存器IP:IPIP:IP為一個(gè)為一個(gè)1616位的寄存器，位的寄存器， q 2020位的地址加法器位的地址加法

12、器q 段寄存器：段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESESq 總線控制邏輯總線控制邏輯 : :處理器與外界總線聯(lián)系的轉(zhuǎn)接電路。處理器與外界總線聯(lián)系的轉(zhuǎn)接電路。 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 指令執(zhí)行順序指令執(zhí)行順序 順序指令執(zhí)行順序指令執(zhí)行 執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令 （3 3） 三點(diǎn)說(shuō)明三點(diǎn)說(shuō)明 指令隊(duì)列指令隊(duì)列 8086 8086 為為6 6個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié),8088 ,8088 的的4 4個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。微機(jī)原理及應(yīng)用 內(nèi)存單元的物理地址內(nèi)存單元的物理地址PAPA的產(chǎn)生過(guò)程的產(chǎn)生過(guò)程微機(jī)原理及應(yīng)用 2.1.2 執(zhí)行單元EU （2 2） 組成：組成：q1616位的運(yùn)算器位的運(yùn)算器ALU

13、ALU ：包括數(shù)據(jù)的算數(shù)：包括數(shù)據(jù)的算數(shù)/ /邏輯運(yùn)算；邏輯運(yùn)算；q1616位的標(biāo)志寄存器（位的標(biāo)志寄存器（PSWPSW）：）：9 9個(gè)標(biāo)志位，其中個(gè)標(biāo)志位，其中6 6個(gè)條件標(biāo)志個(gè)條件標(biāo)志位用于存放結(jié)果狀態(tài)；位用于存放結(jié)果狀態(tài)；q暫存器：輔助暫存器：輔助ALUALU完成各種運(yùn)算，暫存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)；完成各種運(yùn)算，暫存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)；q通用寄存器組通用寄存器組 ：數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器 AXAX、BXBX、CXCX、DXDX， 專用寄存專用寄存器：器：BPBP、SPSP、SISI、DIDI；qEUEU控制電路控制電路 ：接受從總線接口單元的指令隊(duì)列中取來(lái)的指：接受從總線接口單元的指令隊(duì)列中取來(lái)的

14、指令代碼，對(duì)其譯碼和向令代碼，對(duì)其譯碼和向 EU EU 內(nèi)各有關(guān)部分發(fā)出時(shí)序命令信號(hào)。內(nèi)各有關(guān)部分發(fā)出時(shí)序命令信號(hào)。 （1 1） 功能功能：負(fù)責(zé)指令的譯碼和執(zhí)行。負(fù)責(zé)指令的譯碼和執(zhí)行。微機(jī)原理及應(yīng)用 2.1.3 寄存器 組成：組成：q通用寄存器通用寄存器 ：8 8個(gè)個(gè)1616位的通用寄存器，位的通用寄存器， 通用數(shù)據(jù)寄存器分別是通用數(shù)據(jù)寄存器分別是AXAX、BXBX、CXCX和和DXDX，它們通常它們通常可以用來(lái)存放可以用來(lái)存放1616位的數(shù)據(jù)，這位的數(shù)據(jù)，這4 4個(gè)寄存器又可以分為個(gè)寄存器又可以分為8 8個(gè)個(gè)8 8位寄存器來(lái)使用。位寄存器來(lái)使用。 通用地址寄存器分別是通用地址寄存器分別是BP

15、BP、SPSP、SISI和和DIDI，也因?yàn)槠湟惨驗(yàn)槠涮厥庥猛颈环謩e稱為基址指針、堆棧指針、源變址寄存特殊用途被分別稱為基址指針、堆棧指針、源變址寄存器、目的變址寄存器。器、目的變址寄存器。功能功能：存放操作數(shù)地址、操作數(shù)及中間結(jié)果存放操作數(shù)地址、操作數(shù)及中間結(jié)果 。微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 q段寄存器段寄存器 ： CS CS：代碼段寄存器，用于存放正在或正待處理代碼段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般代碼段的起始地址的高的一般代碼段的起始地址的高1616位。位。DSDS：數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般數(shù)據(jù)段的起始地址的高

16、的一般數(shù)據(jù)段的起始地址的高1616位。位。ESES：附加數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待附加數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的附加數(shù)據(jù)段的起始地址的高處理的附加數(shù)據(jù)段的起始地址的高1616位。位。 SS SS：堆棧數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待堆棧數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的堆棧數(shù)據(jù)段的起始地址的高處理的堆棧數(shù)據(jù)段的起始地址的高1616位。位。 q指令指針指令指針I(yè)P IP ：IPIP指令指針，它的內(nèi)容始終是下一條待執(zhí)行指令指令指針，它的內(nèi)容始終是下一條待執(zhí)行指令的起始偏移地址，與的起始偏移地址，與CSCS一起形成下一條待執(zhí)行指令的一起形成下一條待執(zhí)行指令的起始物理地址。起始物

17、理地址。微機(jī)原理及應(yīng)用 2.2 8086/8088的工作模式和引腳功能 2.2.1 8086/8088的工作模式 2.2.2 8086/8088的引腳功能 (1)地址線(20位) (2)數(shù)據(jù)線(16位) (3)狀態(tài)線 (4)控制線 (5)供電線微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 2.2.3 8086/8088的最小模式微機(jī)原理及應(yīng)用 (1)8086/8088最小模式的典型配置 (2)主要外圍芯片的功能微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 2.2.4 8086/8088的最大模式

18、 (1)8086/8088最大模式的典型配置 (2)多處理器系統(tǒng) (3)總線控制器、協(xié)處理器及其與8086/8088的連接微機(jī)原理及應(yīng)用 2.3 8086/8088的總線操作和時(shí)序 2.3.1 8086/8088總線周期的概念 2.3.2 8086/8088的典型操作和時(shí)序微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 (1)系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作 (2)總線操作微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 (3)中斷操作和時(shí)序微機(jī)原理及應(yīng)用 2.4 8086/8088的存儲(chǔ)器組織和I/O組織 2.4.1 8086/8088的存儲(chǔ)器組織 (1)存

19、儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)微機(jī)原理及應(yīng)用 (2)存儲(chǔ)器的分段 8086/8088系統(tǒng)中1MB的存儲(chǔ)單元按照00000HFFFFFH來(lái)編址。但CPU的內(nèi)部寄存器都是16位的，顯然用寄存器不能直接對(duì)1M字節(jié)的內(nèi)存空間進(jìn)行尋址，為此引入了分段、物理地址和邏輯地址的概念。 分段的實(shí)現(xiàn) 8086/8088中將1MB內(nèi)存分為若干個(gè)段（稱為邏輯段），每個(gè)段最多包含64KB。8086/8088 CPU設(shè)置了4個(gè)段寄存器（CS、DS、SS、ES），段的位置不受任何限制，段與段之間可以是連續(xù)的，可以是間斷的，也可以是部分重疊的，甚至可以是完全重疊的。微機(jī)原理及應(yīng)用 微機(jī)原理及應(yīng)用 實(shí)際地址和邏輯地址 實(shí)際地址（也稱物理地址）

20、是指CPU和存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)所用的地址，對(duì)8086/8088來(lái)說(shuō)，是用20位二進(jìn)制或5位十六進(jìn)制表示的地址碼。 邏輯地址是指產(chǎn)生實(shí)際地址所用到的兩個(gè)地址分量：段地址和偏移量，它們都是用無(wú)符號(hào)的16位二進(jìn)制或4位十六進(jìn)制表示的地址碼。段地址就是段寄存器的內(nèi)容，即段起始地址的高16位；偏移量是段內(nèi)某單元相對(duì)于段起始地址的距離。微機(jī)原理及應(yīng)用 實(shí)際地址的形成當(dāng)當(dāng)CPU訪問(wèn)任何一個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，可由下式計(jì)算該訪問(wèn)任何一個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，可由下式計(jì)算該單元的實(shí)際地址：?jiǎn)卧膶?shí)際地址：實(shí)際地址實(shí)際地址=段地址段地址10H+偏移偏移量量 這個(gè)地址的計(jì)算工作由這個(gè)地址的計(jì)算工作由CPU內(nèi)部總線接口部件中內(nèi)部總線接口部件中的的20位地址加法器來(lái)完成。如圖位地址加法器來(lái)完成。如