最新微型计算机技术课件02PPT课件.ppt
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1、进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会想起进入夏天,少不了一个热字当头,电扇空调陆续登场,每逢此时,总会想起那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇,是记忆中的农村,夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡,每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老少,个个手持乡,每逢进入夏天,集市上最常见的便是蒲扇、凉席,不论男女老少,个个手持一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着一把,忽闪忽闪个不停,嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”,于是三五成群,聚在大树,于是三五成群,聚在大树下,或站着,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑边乘凉。孩
2、子们却在周下,或站着,或随即坐在石头上,手持那把扇子,边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到围跑跑跳跳,热得满头大汗,不时听到“强子,别跑了,快来我给你扇扇强子,别跑了,快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,这才一跑一踮地围过了,这时子们才不听这一套,跑个没完,直到累气喘吁吁,这才一跑一踮地围过了,这时母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,母亲总是,好似生气的样子,边扇边训,“你看热的,跑什么?你看热的,跑什么?”此时这把蒲扇,此时这把蒲扇,是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲的味道!蒲扇是中国传统工艺品,在是那么凉快,那么的温馨幸福,有母亲的味
3、道!蒲扇是中国传统工艺品,在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树,制作简单,方便携带,且蒲扇的表面光滑,因而,古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即面光滑,因而,古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名,实即今日的蒲扇,江浙称之为芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非今日的蒲扇,江浙称之为芭蕉扇。六七十年代,人们最常用的就是这种,似圆非圆,轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,圆,轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今,我的记忆中,它跨越了半个世纪,也走过了我们的半个人
4、生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长也走过了我们的半个人生的轨迹,携带着特有的念想,一年年,一天天,流向长长的时间隧道,袅长的时间隧道,袅微型计算机技术课件02教学重点CPU的编程结构总线接口部件和执行部件的相互协调关系标志寄存器的含义CPU的操作时序CPU的中断分类和中断向量硬件中断和软件中断的区别,软件中断的特点执行部件总线接口部件通用寄存器通用寄存器四个专用寄存器个专用寄存器SP:堆栈指针:堆栈指针,其内容与堆栈段寄存器SS的内容一起,提供堆栈操作地址。BP:基址指针:基址指针:构成段内偏移地址的一部分.SI:(SourceIndex):):SI含有源地址意思,产生有效地址
5、或实际地址的偏移量。DI:(DestinationIndex):):DI含有目的意思,产生有效地址或实际地址的偏移量。算术逻辑单元算术逻辑单元ALU:主要是加法器。大部分指令主要是加法器。大部分指令的执行由加法器完成。的执行由加法器完成。标志寄存器标志寄存器:16位字利用了9位。标志分两类:状态标志状态标志(6位)位):反映刚刚完成的操作结果情况。控制标志控制标志(3位)位):在某些指令操作中起控制作用。20位地址加法器位地址加法器四个段寄存器:四个段寄存器:CS、DS、SS、ESCS管理代码段管理代码段;DS管理数据段管理数据段SS管理堆栈段管理堆栈段;ES管理附加段管理附加段.16位的指令
6、指针寄存器位的指令指针寄存器IP:IP中的内容是下一条指令对现行代码段基地址的偏移量,6字节的指令队列字节的指令队列指令队列共六字节,总线接指令队列共六字节,总线接口部件口部件BIU从内存取指令,从内存取指令,取来的总是放在指令队列中;取来的总是放在指令队列中;执行部件执行部件EU从指令队列取指从指令队列取指令,并执行。令,并执行。1.总线接口部件(总线接口部件(BIU)功能:负责与存储器及功能:负责与存储器及I/OI/O接口之间的数据传送操作。接口之间的数据传送操作。如图所示如图所示如图所示如图所示具体来看,完成取指令送指令队列;CPU执行指令时,总线接口部件配合执行部件的动作,从指定的内存
7、单元或I/O端口取操作数,将数据传送给执行部件,或者将执行部件的操作结果送内存单元或者I/O端口。组成:组成:段寄存器(段寄存器(DSDS、CSCS、ESES、SSSS););16 16位指令指针寄存器位指令指针寄存器IPIP(指向下一条要取出的指令代码);指向下一条要取出的指令代码);20 20位地址加法器(用来产生位地址加法器(用来产生2020位地址);位地址);6 6字节(字节(80888088为为4 4字节)指令队列缓冲器字节)指令队列缓冲器 。2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构 8086/80888086/8088的的指指令令队队列列分分别别为为6/46/4个个字
8、字节节,在在执执行行指指令令的的同同时时,可可从从内内存存中中取取出出后后续续的的指指令令代代码码,放放在在指指令令队队列中,可以提高列中,可以提高CPUCPU的工作效率。的工作效率。地地址址加加法法器器用用来来产产生生2020位位物物理理地地址址。8086/80888086/8088可可用用2020位位地地址址寻寻址址1 1M M字字节节的的内内存存空空间间,而而CPUCPU内内部部的的寄寄存存器器都都是是16 16 位位,因因此此需需要要由由一一个个附附加加的的机机构构来来计计算算出出2020位位的的物物理地址,这个机构就是理地址,这个机构就是2020位的地址加法器。位的地址加法器。例例如
9、如:CSCS0FE00H0FE00H,IPIP0400H0400H,则则表表示示要要取取指指令令代码的物理地址为代码的物理地址为0FE000FE000 0H+0400H=FE400HH+0400H=FE400H。总线接口部件(总线接口部件(BIU)两点说明:两点说明:2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构2.执行部件(执行部件(EU)功能:负责指令的执行功能:负责指令的执行 。组成:组成:4 4个通用寄存器,即个通用寄存器,即 AXAX、BXBX、CXCX、DX DX;4 4个专用寄存器,即个专用寄存器,即 BPBP、SPSP、SISI、DI DI;标志寄存器标志寄存器 ;AL
10、U(ALU(算术逻辑单元算术逻辑单元)。如图所示如图所示2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构 总线接口部件(BIU)和执行部件(EU)按以下流水线技术原则协调工作,共同完成所要求的信息处理任务:每每当当80868086的的指指令令队队列列中中有有两两个个空空字字节节,或或80888088的的指指令令队队列列中中有有一一个个空空字节时,字节时,BIUBIU就会自动把指令取到指令队列中。就会自动把指令取到指令队列中。每每当当EUEU准准备备执执行行一一条条指指令令时时,它它会会从从BIUBIU部部件件的的指指令令队队列列前前部部取取出出指指令令的的代代码码,然然后后用用几几个个时
11、时钟钟周周期期去去执执行行指指令令。在在执执行行指指令令的的过过程程中中,如如果果必必须须访访问问存存储储器器或或者者I IO O端端口口,那那么么EUEU就就会会请请求求BIUBIU,进进入入总总线线周周期期,完完成成访访问问内内存存或或者者I IO O端端口口的的操操作作;如如果果此此时时BIUBIU正正好好处处于于空空闲闲状状态态,会会立即响应立即响应EUEU的总线请求。的总线请求。当指令队列已满,且当指令队列已满,且EUEU又没有总线访问请求时,又没有总线访问请求时,BIUBIU便进入空闲状态。便进入空闲状态。在在执执行行转转移移指指令令、调调用用指指令令和和返返回回指指令令时时,由由
12、于于待待执执行行指指令令的的顺顺序序发发生生了了变变化化,则则指指令令队队列列中中已已经经装装入入的的字字节节被被自自动动消消除除,BIUBIU会会接接着着往往指指令令队列装入转向的另一程序段中的指令代码队列装入转向的另一程序段中的指令代码。3.BIU与与EU的动作协调原则的动作协调原则如图所示如图所示 从上述BIU与EU的动作管理原则中,不难看出,它们两者的工作是不同步的,正是这种既相互独立又相互配合的关系,使得8086/8088可以在执行指令的同时,进行取指令代码的操作,也就是说BIU与EU是一种并行工作方式,改变了以往计算机取指令译码执行指令的串行工作方式,大大提高了工作效率,这正是80
13、86/8088获得成功的原因之一。2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构4.8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器 8086/8088内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类,专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等 通用寄存器通用寄存器 指针寄存器指针寄存器变址寄存器变址寄存器 控制寄存器控制寄存器段寄存器段寄存器 标志寄存器标志寄存器 2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构通用寄存器通用寄存器 4个1616位的通用寄存器还可以分成高位的通用寄存器还可以分成高8 8位和低位和低8 8位两个位两个独立的寄存器,这样又形成独立的寄存器,这样又形成8 8
14、个通用的个通用的8 8位寄存器位寄存器 AX:AH AL BX:BH BL CX:CH CL DX:DH DL 其其中中AXAX称称为为累累加加器器,BXBX称称为为基基址址寄寄存存器器,CXCX称称为为计计数数寄寄存存器器,DXDX称称为为数数据据寄寄存存器器,这这些些寄寄存存器器在在具具体体使使用用上上有有一一定定的的差差别别,如如表表1 12 2所示所示。8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器表1-2 内部寄存器主要用途寄存器 用 途 AX 字乘法,字除法,字I/O AL 字节乘,字节除,字节I/O,十进制算术运算 AH 字节乘,字节除 BX转移CX 串操作,循环次数 CL变量移位
15、,循环控制 DX 字节乘,字节除,间接I/O 2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器指针寄存器指针寄存器 两个两个1616位的指针寄存器位的指针寄存器SPSP和和BPBP,其中其中SPSP是堆栈指针寄是堆栈指针寄存器存器,由它和堆栈段寄存器,由它和堆栈段寄存器SSSS一起来确定堆栈在内存中的一起来确定堆栈在内存中的位置;位置;BPBP是基数指针寄存器是基数指针寄存器,通常用于存放基地址,通常用于存放基地址。变址寄存器变址寄存器 两个两个1616位的变址寄存器位的变址寄存器SISI和和DIDI,其中其中SI是源变址寄是源变址寄存器,存器
16、,DI是目的变址寄存器,是目的变址寄存器,都用于指令的变址寻址方式。都用于指令的变址寻址方式。段寄存器段寄存器 系系统统中中共共有有4个个16位位段段寄寄存存器器,即即代代码码段段寄寄存存器器CS、数数据据段段寄寄存存器器DS、堆堆栈栈段段寄寄存存器器SS和和附附加加段段寄寄存存器器ES。这这些些段段寄寄存存器器的的内内容容与与有有效效的的地地址址偏偏移移量量一一起起,可可确确定定内内存存的的物物理理地地址址。通通常常CS划划定定并并控控制制程程序序区区,DS和和ES控控制制数数据据区区,SS控控制堆栈区。制堆栈区。2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构控制寄存器控制寄存器 I
17、PIP、标志寄存器是系统中的两个标志寄存器是系统中的两个1616位控制寄存器,其中位控制寄存器,其中IPIP是指令指针寄存器是指令指针寄存器,用来控制,用来控制CPUCPU的指令执行顺序,它和的指令执行顺序,它和代码段寄存器代码段寄存器CSCS一起可以确定当前所要取的指令的内存地一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时,址。顺序执行程序时,CPUCPU每取一个指令字节,每取一个指令字节,IPIP自动加自动加1 1,指向下一个要读取的字节;当,指向下一个要读取的字节;当IPIP单独改变时,会发生段单独改变时,会发生段内的程序转移;当内的程序转移;当CSCS和和IPIP同时改变时,会
18、产生段间的程序同时改变时,会产生段间的程序转移。转移。标志寄存器的内容被称为处理器状态字标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSWPSW,用来存用来存8086/80888086/8088CPUCPU在工作过程中的状态在工作过程中的状态。8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构标志寄存器标志寄存器8086/80888086/8088内内部部标标志志寄寄存存器器的的内内容容,又又称称为为处处理理器器状状态态字字PSWPSW。其其中中共共有有9 9个个标标志志位位,可可分分成成两两类类:一一类类为为状状态态标标志,一类为控制标志。志,一类为控制
19、标志。其其中中状状态态标标志志表表示示前前一一步步操操作作(如如加加、减减等等)执执行行以以后后,ALUALU所所处处的的状状态态,后后续续操操作作可可以以根根据据这这些些状状态态标标志志进进行行判判断断,实实现现转转移移;控控制制标标志志则则可可以以通通过过指指令令人人为为设设置置,用用以以对对某某一一种种特特定定的的功功能能起起控控制制作作用用(如如中中断断屏屏蔽蔽等等),反反映了人们对微机系统工作方式的可控制性映了人们对微机系统工作方式的可控制性。图图22标志寄存器标志寄存器8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构状态标志:6个S
20、F符符号号标标志志位位,当当运运算算结结果果的的最最高高位位为为1 1,该该标标志志位位置置1 1,否则清,否则清0 0。即与运算结果的最高位相同。即与运算结果的最高位相同。ZF零标志位,运算结果为零标志位,运算结果为0 0时,该标志位置时,该标志位置1 1,否则清,否则清0 0。PF奇奇偶偶标标志志位位,当当运运算算结结果果的的低低8 8位位中中l l的的个个数数为为偶偶数数时时,则该位置则该位置1 1,反之为,反之为0 0。CF进进位位标标志志位位,做做加加法法时时最最高高位位出出现现进进位位或或做做减减法法时时最最高位出现借位,该位置高位出现借位,该位置1 1,反之为,反之为0 0。AF
21、半半进进位位标标志志位位,做做字字节节加加法法时时,当当低低四四位位有有向向高高四四位位的的进进位位,或或在在做做减减法法时时,低低四四位位有有向向高高四四位位的的借借位位时时,该该标标志位就置志位就置1 1。通常用于对。通常用于对BCDBCD算术运算结果的调整。算术运算结果的调整。OF溢出标志位,当运算过程产生溢出时,会使溢出标志位,当运算过程产生溢出时,会使OFOF为为1 1。标志寄存器标志寄存器2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构控制标志:3个DF方向标志位,若该位置1,则串操作指令的地址修改为自动减量方向,反之,为自动增量方向。IF中断允许标志位,若该位置1,则处理器
22、可以响应可屏蔽中断,否则就不能响应可屏蔽中断。TF陷阱标志位(单步标志位、跟踪标志)。当该位置1时,将使8086/8088进入单步工作方式,通常用于程序的调试。标志寄存器标志寄存器2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构5.8086/8088的总线周期的概念的总线周期的概念一个最基本的总线周期有一个最基本的总线周期有4 4个状态,即个状态,即T1T1状态、状态、T2T2状态、状态、T3T3状状态和态和T4T4状态。状态。在在T1T1状态,状态,CPUCPU往多路复用总线上发出地址信息,以指出要寻址往多路复用总线上发出地址信息,
23、以指出要寻址的存储单元或外设端口的地址。的存储单元或外设端口的地址。在在T2T2状态,状态,CPUCPU从总线上撤消地址,而使总线的低从总线上撤消地址,而使总线的低1616位浮置成高位浮置成高阻状态,为传输数据作准备。总线的最高阻状态,为传输数据作准备。总线的最高4 4位(位(A19A19 A16A16)用来输出用来输出本总线周期状态信息。本总线周期状态信息。在在T3T3状态,多路总线的高状态,多路总线的高4 4位继续提供状态信息,而多路总线的位继续提供状态信息,而多路总线的低低1616位上出现由位上出现由CPUCPU写出的数据或者写出的数据或者CPUCPU从存储器或端口读入的数据。从存储器或
24、端口读入的数据。在在T3T3,T4T4期间,数据在期间,数据在CPUCPU和存储器或和存储器或I/OI/O端口之间传输。若这两端口之间传输。若这两个时钟周期为外部逻辑提供的时间不足以响应访问要求,即数据未个时钟周期为外部逻辑提供的时间不足以响应访问要求,即数据未准备好,则在准备好,则在T3T3和和T4T4之间可插入之间可插入1 1 n n个等待周期个等待周期TwTw来延长总线周期。来延长总线周期。在在T4T4状态,总线周期结束。状态,总线周期结束。习题与思考:习题与思考:18086/8088CPU由哪两部分组成?它们的主要功能各是什么?它们之间是如何协调工作的?28086/8088CPU中有哪
25、些寄存器?各有什么用途?标志寄存器F有哪些标志位?各在什么情况下置位?3总线接口部件有哪些功能?请逐一说明。4总线接口部件由哪几部分组成?58086的执行部件有什么功能?由哪几部分组成?2.1.18086/8088CPU的编程结构的编程结构2.116位位8086/8088微处理器微处理器2.1.2 2.1.2 8086/80888086/8088的引脚信号和工作模式的引脚信号和工作模式教学重点教学重点8086/80888086/8088的两种工作模式;的两种工作模式;8086/80888086/8088CPUCPU的外部结构,即引的外部结构,即引脚信号及其功能。脚信号及其功能。2.1.2808
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