微机原理与接口技术(第3版)738页全书电子教案完整版课件.ppt

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1、微型计算机系统知识微型计算机系统知识第第1 1章章 微型计算机基础知识微型计算机基础知识 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 微计算机型的基本工作原理微计算机型的基本工作原理 微型计算机数制及其转换微型计算机数制及其转换 微型计算机发展概况微型计算机发展概况 微型计算机中数的表示方法微型计算机中数的表示方法 微型计算机的技术指标微型计算机的技术指标 微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.1 1.1 微型计算机发展概况微型计算机发展概况1.1.1 计算机的发展历程计算机的发展历程1946年年2月月，在美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院，由物理学博士莫克利，在美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院，由物理

2、学博士莫克利(J.W.Mauchly)和电气工程师埃克特和电气工程师埃克特(J.P.Eckert)领导的小组研制成了世界上第一台数领导的小组研制成了世界上第一台数字式电子计算机字式电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)微型计算机系统知识微型计算机系统知识第一代第一代(1946(1946年年19571957年年)采用电子管为逻辑部件，以超声波汞延迟线、采用电子管为逻辑部件，以超声波汞延迟线、阴极射线管、磁芯和磁鼓作为存储手段；软件上则采用机器语言，后期采用阴极射线管、磁芯和磁鼓作为存储手段；软件上则采用机器语言，后期采

3、用汇编语言。汇编语言。第二代第二代(1957(1957年年19651965年年)采用晶体管为逻辑部件，以磁芯、磁盘作为内采用晶体管为逻辑部件，以磁芯、磁盘作为内存和外存；软件上则广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。存和外存；软件上则广泛采用高级语言，并出现了早期的操作系统。第三代第三代(1965(1965年年19711971年年)采用中小规模集成电路为主要部件，以磁芯、采用中小规模集成电路为主要部件，以磁芯、半导体存储器和磁盘作为内、外存储器；软件上广泛使用操作系统，产生了半导体存储器和磁盘作为内、外存储器；软件上广泛使用操作系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络。分时、实时等操作

4、系统和计算机网络。第四代第四代(1971(1971年年至今至今)采用大规模、超大规模集成电路为主要部件，以采用大规模、超大规模集成电路为主要部件，以半导体存储器和磁盘作为内、外存储器；在软件方法上产生了结构化程序设半导体存储器和磁盘作为内、外存储器；在软件方法上产生了结构化程序设计和面向对象程序设计的思想。另外，网络操作系统、数据库管理系统得到计和面向对象程序设计的思想。另外，网络操作系统、数据库管理系统得到了广泛的应用。微处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速的发展。了广泛的应用。微处理器和微型计算机也在这一阶段诞生并获得飞速的发展。自世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术获得了飞

5、速的自世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术获得了飞速的发展，已经历了一代、二代、三代、四代发展的过程，目前正在研制发展，已经历了一代、二代、三代、四代发展的过程，目前正在研制第五代计算机，虽然在某些方面已有一些突破，但其基本结构仍未有第五代计算机，虽然在某些方面已有一些突破，但其基本结构仍未有大的改变。这四个发展阶段主要以硬件为标志，同时也包括了软件技大的改变。这四个发展阶段主要以硬件为标志，同时也包括了软件技术的发展。术的发展。微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.1.2微处理器的发展微处理器的发展 从从1971年第一片微处理器推出至今年第一片微处理器推出至今30多年的时间里，微处理

6、器的发多年的时间里，微处理器的发展经历了展经历了5代。代。第一代微处理器第一代微处理器是以是以4 4位微处理器和低档位微处理器和低档8 8位微处理器为代表的，在位微处理器为代表的，在19711971年至年至19721972年期间设计与生产。年期间设计与生产。第二代从第二代从1973年开始年开始，上述许多生产厂家生产了多种型号的微处理器，其上述许多生产厂家生产了多种型号的微处理器，其中设计最成功，应最广泛的是中设计最成功，应最广泛的是IntelIntel公司的公司的8088/80858088/8085，ZiLogZiLog公司的公司的Z80Z80，MotorolaMotorola公司的公司的68

7、00/68026800/6802。第三代从第三代从1978年开始年开始，超大规模集成电路的工艺已经相当成熟，单个硅片超大规模集成电路的工艺已经相当成熟，单个硅片上可容纳几万个晶体管。上可容纳几万个晶体管。第四代从第四代从1981年开始年开始。半导体生产厂家继续提高集成电路的性能，在集半导体生产厂家继续提高集成电路的性能，在集成度、速度和性能方面取得了很大发展，相继出现了成度、速度和性能方面取得了很大发展，相继出现了Intel 80286Intel 80286、Motorola 68010Motorola 68010这样一些集成度高达这样一些集成度高达100000100000管管/片、时钟频率为

8、片、时钟频率为10MHZ10MHZ左左右、平均指令执行时间约为右、平均指令执行时间约为0.20.2s s的的1616位高性能微处理器。位高性能微处理器。第五代第五代 2000年年11月月，IntelIntel推出了推出了6464位的微处理器芯片位的微处理器芯片ItaniumItanium（中文名为安（中文名为安腾），从而腾），从而IntelIntel公司的微处理器芯片进入了公司的微处理器芯片进入了6464位时代。位时代。微型计算机系统知识微型计算机系统知识发展过程中的一些典型的发展过程中的一些典型的CPUCPU芯片芯片 微型计算机系统知识微型计算机系统知识微型计算机系统知识微型计算机系统知识

9、经历了若干年的发展，微型计算机不仅数量众多，而且表经历了若干年的发展，微型计算机不仅数量众多，而且表现形式也各不相同。对微型计算机进行分类，可以从不同的角现形式也各不相同。对微型计算机进行分类，可以从不同的角度进行。度进行。1.1.3微型计算机的分类微型计算机的分类1 1.按数据线位数划分按数据线位数划分 2 2.按规模划分按规模划分按传统的划分方法，根据微机系统所使用的微处理器一次可以访问按传统的划分方法，根据微机系统所使用的微处理器一次可以访问的数据的位数不同，微型计算机可分为的数据的位数不同，微型计算机可分为4 4位机、位机、8 8位机、位机、1616位机、位机、3232位机以及位机以及

10、6464位机。位机。按微型计算机的组织结构和规模，可分为单片机、单板机、个人计按微型计算机的组织结构和规模，可分为单片机、单板机、个人计算机等算机等微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.1.4计算机的应用计算机的应用（1 1）科学计算）科学计算（2 2）事务处理）事务处理（3 3）过程控制）过程控制（4 4）辅助工程）辅助工程（5 5）人工智能）人工智能（6 6）网络应用）网络应用微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.21.2 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 微型计算机系统是由硬件（微型计算机系统是由硬件（hardware）和软件）和软件（software）组成的。硬件是指各种设

11、备，软件是指使用设备）组成的。硬件是指各种设备，软件是指使用设备的手段。的手段。微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.2.1微型计算机的硬件系统微型计算机的硬件系统 微型计算机硬件系统由微处理器、存储器、输入设微型计算机硬件系统由微处理器、存储器、输入设备、输出设备和总线组成。备、输出设备和总线组成。微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.2.2 微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统1软件系统的层次结构软件系统的层次结构 软件又可分为系统软件和应用软件两部分，系统软件是所有供软件又可分为系统软件和应用软件两部分，系统软件是所有供用户使用的为解决用户使用计算机而编写的程序用户使用的为解决用

12、户使用计算机而编写的程序 2 三类编程语言三类编程语言 在编程中，人们最早使用机器语言。它使用最贴近机器硬件在编程中，人们最早使用机器语言。它使用最贴近机器硬件的二进制代码。的二进制代码。接着出现了汇编语言，它使用助记符代替接着出现了汇编语言，它使用助记符代替二进制代码二进制代码 微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.31.3 微型计算机系统的工作原微型计算机系统的工作原理理 微型计算机是在微处理器的控制下自动进行微型计算机是在微处理器的控制下自动进行工作的，而微处理器发出控制的依据则是用户的工作的，而微处理器发出控制的依据则是用户的程序指令程序指令 程序的执行程序的执行就就CPU不断取指令

13、和执行指令的过程不断取指令和执行指令的过程 微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.4 微型计算机数制及其转换微型计算机数制及其转换1.4.1 微型计算机常用数制的特点微型计算机常用数制的特点1.十进制数十进制数 （1 1）它的数码）它的数码K K共有十个，为共有十个，为0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9。数码的。数码的个数称为基数，十进制数的基数是个数称为基数，十进制数的基数是1010。（2）在一个数中，每一位有各自的权）在一个数中，每一位有各自的权 任何一个十进制都可以写成以任何一个十进制都可以写成以1010为底的幂之和的形式。为底的幂之和的形式

14、。（3）遵从）遵从“逢十进一逢十进一”的原则。的原则。N=(a n-1 10 n-1+a n-2 10 n-2+a 10+a-1 10-1+a-m 10-m)微型计算机系统知识微型计算机系统知识例如：(11.51)101101 1100 510-1 110-2权权权权数码与权的乘积，称为加权系数数码与权的乘积，称为加权系数十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式。十进制数可表示为各位加权系数之和，称为按权展开式。(246.134)10=2102+4101+6100+110-1+310-2+410-310i 称为十进制的权称为十进制的权微型计算机系统知识微型计算机系统知识2.二进制数二进

15、制数（XXX）2或（XXX）B数数制：制：0 0、1 1进位规律：逢二进一，借一当二进位规律：逢二进一，借一当二权：权：2i 基数：基数：2 系数：系数：0、1例如例如 0+1=1 1+1=10 11+1=100 10 1=1按权展开式表示按权展开式表示(1011)2=123+022+121+120 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。(1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2=8+0+2+1+0.5+0.25=11.75(1011.11)2=(11.75)10N=(a n-1 2 n-1+a n-2

16、2 n-2+a 2+a-1 2-1+a-m 2-m)例如（例如（1011.23）2或（或（101123）B 二进制是以二进制是以2为基数的计数体制。在二进制中，为基数的计数体制。在二进制中，每位用数码每位用数码0、1种的任何一个表示，逢二进一。种的任何一个表示，逢二进一。微型计算机系统知识微型计算机系统知识3.八进制数八进制数（XXX）8 或或（XXX）O数数制：制：0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7进位规律：逢八进一，借一当八。进位规律：逢八进一，借一当八。权：权：8i 基数：基数：8 N=(a n-1 2 n-1+a n-2 2 n-2+a 2+a-1 2-1+

17、a-m 2-m)八进制是以八进制是以8为基数的计数体制。在八进制中，每位用数码为基数的计数体制。在八进制中，每位用数码 07 种的任何种的任何一个表示，逢八进一。一个表示，逢八进一。例如例如(234.23)8 或或(234.23)O微型计算机系统知识微型计算机系统知识4.十六进制数十六进制数(XXX)16或或(XXX)H 数码：数码：09、A F F进位规律：逢十六进一，借一当十六。进位规律：逢十六进一，借一当十六。权：权：16i 基数：基数：16 系数：系数：09、AF按权展开式表示按权展开式表示（4E6）16=4 162+E 161+6 160（4E6）16=4162+14 161+6 1

18、60 将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=（1254）10（4E6）16=（1254）10例如：（4E6）16或（4E6）H 十六进制是以十六进制是以16为基数的计数体制。在十六进制中，每位用数码为基数的计数体制。在十六进制中，每位用数码 09、A、B、C、D、E、F 种的任何一个表示，逢十六进一。种的任何一个表示，逢十六进一。N=(a n-1 16 n-1+a n-2 16 n-2+a 16 +a-1 16-1+a-m 16-m)微型计算机系统知识微型计算机系统知识设基数用设基数用R表示，则任意进制数表示，则任意进制数N为：为

19、：5.任意进制数任意进制数N=(a n-1 R n-1+a n-2 R n-2+a R+a-1 R-1+a-m R-m)上述几种任意进制数有以下共同特点：上述几种任意进制数有以下共同特点：（1）每一种计数制有一个确定的基数）每一种计数制有一个确定的基数R,每一位的系数每一位的系数ai有有R中可能的取值。中可能的取值。（2）按）按“逢逢R进一进一”的方式，在混合小数中，小数点右移一位相当于乘以的方式，在混合小数中，小数点右移一位相当于乘以R，小数点左移一位相当于除以，小数点左移一位相当于除以R。微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.R进制转换为十进制进制转换为十进制可以将非十进制写为按权展开式

20、可以将非十进制写为按权展开式,得出其相加的结果得出其相加的结果,就是对应的十进制数就是对应的十进制数例例2(11010)2=124+123+022+121+020=24+23+21=(26)10例例1(111.01)2=122+121+120+02-1+12-2=22+21+20+2-2=(7.25)10例例3(174)16=1162+7161+4160=256+112+4=(372)101.4.2 几种不同数制间的转换几种不同数制间的转换 N=(a n-1 R n-1+a n-2 R n-2+a R+a-1 R-1+a-m R-m)微型计算机系统知识微型计算机系统知识2.十进制转换为十进制转

21、换为R进制进制整数和小数分别转换整数和小数分别转换 整数部分：除整数部分：除 2 取余法取余法 小数部分：乘小数部分：乘 2 取整法取整法例例1 1 将十进制数将十进制数(107)10 转换成二进制数转换成二进制数 1072613622222读读数数顺顺序序0.62521.250 120.500 02 1.000 1整数整数读读数数顺顺序序一直除到商为一直除到商为 0 为止为止(107)10=(1101011)21101例例2 将（将（0.625）10转换为二进制数转换为二进制数（0.625）10=（0.101）21）对于十进制整数的转换）对于十进制整数的转换2）对于十进制小数的转换）对于十进

22、制小数的转换3 0 1 余数余数5322110微型计算机系统知识微型计算机系统知识3）二进制与八进制、十六进制的相互转换）二进制与八进制、十六进制的相互转换 由于由于 8=28=23 3，因此从二进制的小数点数开始，向左每，因此从二进制的小数点数开始，向左每3 3位产生位产生1 1个个八进制数字，不足八进制数字，不足3 3位的左方补位的左方补0 0，得到整数部分的八进制数；向右每，得到整数部分的八进制数；向右每3 3位产生位产生1 1个八进制数字，不足个八进制数字，不足3 3位的右方补位的右方补0 0，得到小数部分的八进制数，得到小数部分的八进制数。二进制转换为八进制：二进制转换为八进制：由于

23、由于 16=216=24 4，因此从二进制的小数点数开始，向左每，因此从二进制的小数点数开始，向左每4 4位产生位产生1 1个十六进制数字，不足个十六进制数字，不足4 4位的左方补位的左方补0 0，得到整数部分的十六进制数；向，得到整数部分的十六进制数；向右每右每4 4位产生位产生1 1个十六进制数字，不足个十六进制数字，不足4 4位的右方补位的右方补0 0，得到小数部分的十，得到小数部分的十六进制数。六进制数。二进制转换为十六进制：二进制转换为十六进制：微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.51.5 微型计算机中数的表示方法微型计算机中数的表示方法带有数码化了的正负号的数称为机器数。带有数

24、码化了的正负号的数称为机器数。机器数的最高位是其符号位，机器数的最高位是其符号位，0 0表示正数，表示正数，1 1表示负数。表示负数。例如：例如：0110 0010=+981110 0010=-981.5.1 机器数与真值机器数与真值微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.1.原码原码最高位为最高位为0 0表示正数，表示正数，1 1表示负数，后面的各位为其数值表示负数，后面的各位为其数值 ，这种数的表示方法称为原码。这种数的表示方法称为原码。但是若两个异号数相加或两个同号数相减时，必须作减法。但是若两个异号数相加或两个同号数相减时，必须作减法。2.2.反码反码正数的反码与其原码相同，最高位为正

25、数的反码与其原码相同，最高位为0 0表示正数，其余为数表示正数，其余为数值位。负数的反码是其对应的正数连同符号位按位取反求得。值位。负数的反码是其对应的正数连同符号位按位取反求得。（+9）反反=0000 1001（-9）反反=1111 0111（+0）反反=0000 0000（-0）反反=1111 11111.5.2 原码、反码、补码原码、反码、补码（+127）反反=0111 1111（-127）反反=1000 0000例如：例如：微型计算机系统知识微型计算机系统知识3.3.补码补码正数的补码与其反码相同，负数的补码是其反码加正数的补码与其反码相同，负数的补码是其反码加1 1。即。即在其反码的

26、最低位上加在其反码的最低位上加1 1得到。得到。例如：例如：（+9）补补=0000 1001（-9）补补=1111 0111（+0）补补=0000 0000（+127）补补=0111 1111(-127)补补=1000 0001微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.补码的运算规则补码的运算规则引入补码后可以将减法变成加法。在八位字长的机器中，引入补码后可以将减法变成加法。在八位字长的机器中，第七位第七位 b b7 7 的进位自然丢失。的进位自然丢失。例如：例如：X=98-10=98+(-10)=88用补码表示则为（用补码表示则为（x）补补=（98）补补+（-10）补补 =0110 0010+

27、1111 0110 =10101 1000故（故（x）补补=0101 1000，则则 x=88。1.5.3 补码的运算规则与溢出判断补码的运算规则与溢出判断微型计算机系统知识微型计算机系统知识2.溢出判断溢出判断 补码是有一定范围的，补码是有一定范围的，八位整数的范围是八位整数的范围是 +127+127-128-128。当。当运算结果超出该范围时，称为溢出运算结果超出该范围时，称为溢出 。例例1：64+67=131=1000 0111。例例2：（：（-64）+（-67）=-131最高位的进位自然丢失，机器的运算结果为最高位的进位自然丢失，机器的运算结果为0111 1001=1210111 10

28、01=121，两个负数，两个负数的和为正数，显然不对，因为的和为正数，显然不对，因为-131-128,-131127,131127,称为正向溢出。称为正向溢出。（-64）补补+（-67）补补=1100 0000+1011 1001 =1 0111 1001微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.1.二二十进制代码十进制代码1.5.4 微型计算机的二进制编码微型计算机的二进制编码几种常用的二-十进制代码十 进制 数有 权 码无 权 码8421码2421码余3码041253687900000010000101000101011001111000100100110000001000010100010

29、1011001111110111100110011010101000111100010011010101111000110微型计算机系统知识微型计算机系统知识1）8421BCD码：取码：取4位二进制数的前位二进制数的前10种组合种组合。每一种的权值是固定不变的，为恒权码。每一种的权值是固定不变的，为恒权码。从高到底的权值分别是从高到底的权值分别是8 8、4 4、2 2、1,1,每组二进制代码各系数之和便为它所代表的十进制数。每组二进制代码各系数之和便为它所代表的十进制数。2）2421BCD码：码：是恒权码。从高位到低位的权值分别是是恒权码。从高位到低位的权值分别是2 2、4 4、2 2、1 1

30、。每组二进制代码每组二进制代码各系数之和便为它所代表的十进制数。各系数之和便为它所代表的十进制数。3）余）余3BCD码：码：2.奇偶校验码奇偶校验码具有校验差错的能力。具有校验差错的能力。1 1的个数为奇数的称为奇校验；的个数为奇数的称为奇校验；1 1的个数为偶的个数为偶数的称为偶校验。数的称为偶校验。为无权码。比为无权码。比8421码多余码多余3（0011）。）。微型计算机系统知识微型计算机系统知识84218421奇偶校验码十十 进进制制 数数8421奇校验码奇校验码8421偶偶校验码校验码校校 验验 码码信信 息息 码码04125368790000001000010100010101100

31、11110001001001110001100110011010101000111100010011010101111000110信信 息息 码码校校 验验 码码0111001100微型计算机系统知识微型计算机系统知识1.6 微型计算机的技术指标微型计算机的技术指标 微型计算机的技术指标是对微机的综合说明微型计算机的技术指标是对微机的综合说明1 1主机数据处理能力的指标主机数据处理能力的指标（1 1）字长）字长（2 2）内存容量）内存容量（3 3）存取周期）存取周期（4 4）运算速度）运算速度（5 5）主频）主频这五个指标着重说明了主机的数据处理能力，在加上总这五个指标着重说明了主机的数据处理

32、能力，在加上总线、接口和外部设备等方面，形成一个综合说明的指标线、接口和外部设备等方面，形成一个综合说明的指标体系。体系。微型计算机系统知识微型计算机系统知识2 2其它指标其它指标（1 1）输入输出数据传输速率）输入输出数据传输速率（2 2）可靠性）可靠性（3 3）兼容性）兼容性 任何一种计算机中，高档机总是低档机发展的任何一种计算机中，高档机总是低档机发展的结果结果 微型计算机系统知识微型计算机系统知识第2章 80 x86微处理器的结构和功能 8086/8088微处理器的结构和功能 80286微处理器的结构和功能 80386 微处理器80486 微处理器 从Pentium到Intanium

33、微型计算机系统知识微型计算机系统知识2.1 8086/8088微处理器的结构和功能2.1.1 8086 CPU概述 8086的内部结构如图所示，其内部按功能可分为两大部分：1.总线接口单元BIU（Bus Interface Unit）2.执行单元EU（Execution Unit）总线接口单元BIU是8086同存储器和I/O设备之间的接口部件，负责对全部引脚的操作，即8086所有对存储器和I/O设备的操作功能都是由BIU完成的。执行单元EU主要负责执行指令，它包含一个16位的运算器ALU，八个16位的寄存器，一个16位标志寄存器FLAGS，一个数据暂存寄存器和执行单元的控制电路。这个单元进行所

34、有指令的解释和执行，同时管理上述有关的寄存器。微型计算机系统知识微型计算机系统知识 执行部件EU 总线接口部件BIU 808 ALU数据总线 外部总线EU控制器器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI暂存寄存器ALU标志寄存器地址总线20位CSDSSSESIP内部暂存器123456总线控制逻辑微型计算机系统知识微型计算机系统知识8086微处理器内部有14个16位寄存器，这14个寄存器分为三大类。8086寄存器通用寄存器数据寄存器变址寄存器指针寄存器AX 累加器BX 基数寄存器CX 计数寄存器 DX 数据寄存器SP 堆栈指针寄存器BP 基址指针寄存器SI 源变址寄存器DI 目的变址寄存

35、器段寄存器CS 代码段寄存器DS 数据段寄存器SS 堆栈段寄存器ES 附加段寄存器控制寄存器IP 指令指针寄存器FLAG标志寄存器2.1.2 8086寄存器结构微型计算机系统知识微型计算机系统知识1、通用寄存器 通用寄存器用途比较广泛，一般用在算术和逻辑运算指令中，用来存放算术运算的源/目的操作数，某些通用寄存器还常用来存放存储器操作数的地址。通用寄存器共8个，包括数据寄存器4个，指针寄存器2个和变址寄存器2个。（1）数据寄存器 数据寄存器有4个，这4个寄存器比较特殊，每个均既可作为1个16位寄存器使用，又可作为两个8位寄存器使用。当用作16位时，称为AX、BX、CX、DX。当用作8位时，高8

36、位分别称为AH、BH、CH、DH，低8位分别称为AL、BL、CL、DL。（2）指针寄存器 指针寄存器有两个，均是16位寄存器。堆栈指针SP用以指出在堆栈操作中栈顶的位置，入栈（PUSH）和出栈（POP）指令要用到这一位置。基址指针BP指出要处理的数据在堆栈段中的基地址，故称为基址指针寄存器。（3）变址寄存器 在字符串处理中，被处理的数据称为源操作数，它们的偏移地址存放在源变址寄存器SI中，而处理后的字符串的偏移地址则放在目的变址寄存器DI中。微型计算机系统知识微型计算机系统知识注意 8个通用寄存器一般均可用来存放指令的操作数或保存运算结果，但在某些操作中又必须专用某个寄存器，如 I/O 操作时

37、必须使用 AX，循环指令中必须使用 CX。指针和变址实际上是相同的概念，都是存储单元地址，一般指令中用来存放存储单元的地址可作用 BX、BP、SI、DI 之一，但字符串操作指令中必须使用 SI 和 DI，而堆栈操作中必须使用 SP 来存放栈顶单元地址。2、段寄存器 段寄存器是专用寄存器，用在存储器访问时存放段的基址。3、控制寄存器（1）指令指针寄存器 指令指针寄存器IP中存放着下一条要取出指令的偏移地址，它具有自动加1功能，每取出1B的指令机器码，它就自动加1，使它指向下一个要取的内存单元。这个寄存器由CPU内部使用，CPU正是利用此寄存器才确保程序中的指令能依次执行。程序中不可访问此寄存器，

38、但某些指令具有隐含改变IP的功能，如转移、循环、调用子程序等指令。微型计算机系统知识微型计算机系统知识OF溢出标志位：当补码运算有溢出时，OF为1；否则为0。标志寄存器FLAG是8086的1个重要寄存器，它是按位使用的。标志寄存器共16位，8086中只使用了9位。D8-D11标志寄存器格式如下：OFDFIFTFSFZFAFPFCFD15D4D3D2D1D0D9D8D7D6D5D14D13D12D11D10 状态标志位有6位，CPU在执行完1条影响标志寄存器的指令中，依据运算结果的状态对这些进行填写，程序员可用相关指令查看状态标志位从而得知运算结果的某些特点。控制标志位有3位，其作用是控制CPU

39、执行程序的方式。程序员可用指令改变这些位的值，从而改变CPU运行程序的方式。DF方向标志位；用以指定字符串处理时的方向，当该位置1时，字符串以递减顺序处理，即地址以从高到低顺序递减。反之，则以递增顺序处理。IF中断允许标志位：用来控制8086是否允许接收外部可屏蔽中断请求。若IF=1，8086能响应外部可屏蔽中断请求，反之则不响应。TF跟踪标志位：是为调试程序而设定的陷井控制位。当该位置1时，8086处于单步状态，此时每执行完1条指令就自动产生1次内部中断。当该位复位后，8086恢复正常工作。（2）标志寄存器微型计算机系统知识微型计算机系统知识 SF符号标志位：它和运算结果的最高位相同。标志寄

40、存器FLAG是8086的1个重要寄存器，它是按位使用的。标志寄存器共16位，8086中只使用了9位。D0-D7标志寄存器格式如下：OFDFIFTFSFZFAFPFCFD15D4D3D2D1D0D9D8D7D6D5D14D13D12D11D10 状态标志位有6位，CPU在执行完1条影响标志寄存器的指令中，依据运算结果的状态对这些进行填写，程序员可用相关指令查看状态标志位从而得知运算结果的某些特点。AF辅助进位标志位：当执行1次加法（或减法）运算使结果的低4位向高4位（若为16位运算，则是低8位向高8位）有进位（或借位）时，AF为1；否则为0。该位是为BCD码运算的调整指令而设的。ZF零标志位：若

41、当前的运算结果为零，ZF为1；否则为0。PF奇偶标志位：该标志位反映运算结果中1的个数是偶数还是奇数。当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时，PF为1；否则为0。CF进/借位标志位：当执行1次加法（或减法）运算使最高位向前产生进位（或借位）时，CF为1；否则为0。微型计算机系统知识微型计算机系统知识6个状态标志位的功能是：CF进/借位标志位：当执行1次加法（或减法）运算使最高位向前产生进位（或借位）时，CF为1；否则为0。PF奇偶标志位：该标志位反映运算结果中1的个数是偶数还是奇数。当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时，PF为1；否则为0。AF辅助进位标志位：当执行1次加法（或减法）运算使结

42、果的低4位向高4位（若为16位运算，则是低8位向高8位）有进位（或借位）时，AF为1；否则为0。该位是为BCD码运算的调整指令而设的。ZF零标志位：若当前的运算结果为零，ZF为1；否则为0。SF符号标志位：它和运算结果的最高位相同。OF溢出标志位：当补码运算有溢出时，OF为1；否则为0。01100100 (+100)01100100 (+100)+1100100010101011 (-85)11111111 (-1)+110101010D7向前无进位，故运算后CF=0；结果超过了+127，有溢出，故OF=1D7向前有进位，故运算后CF=1；结果不小于-128，无溢出，故OF=0进位标志用于无符

43、号数的运算，而溢出标志用于带符号数的运算。注意不要混淆。微型计算机系统知识微型计算机系统知识 DF方向标志位；用以指定字符串处理时的方向，当该位置1时，字符串以递减顺序处理，即地址以从高到低顺序递减。反之，则以递增顺序处理。IF中断允许标志位：用来控制8086是否允许接收外部可屏蔽中断请求。若IF=1，8086能响应外部可屏蔽中断请求，反之则不响应。TF跟踪标志位：是为调试程序而设定的陷井控制位。当该位置1时，8086处于单步状态，此时每执行完1条指令就自动产生1次内部中断。当该位复位后，8086恢复正常工作。3个控制标志位的功能是：微型计算机系统知识微型计算机系统知识2.1.3 8086/8

44、088存储器1.存储器的逻辑结构3AH6DH00000H00001H00002H00003H00004HFFFFEHFFFFFHA0A1A2A18A19地 址 译 码 器 每个存储器单元可存放1B的数据，即8位二进制数。每个存储单元要有1个惟一地址，以作为CPU访问时的标识。当CPU要访问某个存储单元时，CPU在地址总线上放上目标存储单元的地址，经过地址译码器译码，即可找到相应的单元。存储器结构示意图微型计算机系统知识微型计算机系统知识 在8086/8088系统中，1个多字节数据在内存中的存放规则为：高字节占高地址，低字节占低地址，并且用最低字节的地址代表这个数的地址。8086/8088 CP

45、U 有20条地址线，因而其发出的地址信号是20位二进制数，由于每个地址对应1个存储单元，故存储单元的地址也是20位二进制数（由于20位二进制数写起来太长，所以人们一般改用等价的十六进制表示，即5位十六进制数）。20 位二进制数可表示 220=1MB，因而8086/8088系统中存储单元的个数最多为1MB，即8086/8088的寻址空间为1MB。微型计算机系统知识微型计算机系统知识 内存分段使用方案：分段，即将1MB的内存从逻辑上分为若干个小块，每个小块称为1个段。分段是逻辑上的概念，不是将内存硬件进行了物理分隔，所以不同的程序可以使用不同的的分段方法，而不会对物理内存造成影响。分段以后，对每个

46、段的存储单元用16位数从0开始重新进行编址，这个地址称为段内偏移量，简称为偏移量。16位二进制数最多能寻址的空间为216=64KB，故1个段不能多于64K个存储单元。当段长度达到64KB时，偏移量的范围从0000HFFFFH。段内偏移量是16位的，解决了运算和存储的问题，但它仅描述了1个存储单元距离段内首单元的位置偏移，并不能用来绝对定位1个存储单元。但若知道了段内首单元的20位物理地址，配合偏移量则可实现对段内任一存储单元的绝对定位。2.存储器的分段第1条规则微型计算机系统知识微型计算机系统知识第2条规则：1个段只有1个段基址，但每个单元各有自己的偏移量。1个段必须从物理地址的最末4位二进制

47、数全为0（即十六进制数最末1位数为0）的单元开始。这样，段首单元只有前16位需要描述，这16位数称为段基址。段基址后再补上4个0（即乘以十六进制的10H），就是这个段首单元的物理地址。00000H00001H12340HFFFFEHFFFFFH0000H0001H0002HFFFFH存储器分段物理地址这4位为段基址偏移量微型计算机系统知识微型计算机系统知识程序中用来描述存储单元位置的地址称为逻辑地址。逻辑地址的表示：段基址：偏移量如1234：0000H，1234：0001H等。由于逻辑地址是两个16位数，可分别被CPU所存储或运算。CPU最终必须使用物理地址来访问存储器。逻辑地址向物理地址的转

48、换公式：物理地址=段基址 10H+偏移量例如：逻辑地址1234：0001H表示的存储单元的物理地址为：123410H+0001H=12341H（1）段的长度=64K（2）段只能从物理地址低4位二进制数全为0的单元开始。分段的规则：微型计算机系统知识微型计算机系统知识 8080/8088有4个段寄存器，其作用就是专门用来存放段基址。3.段寄存器的使用得出：（1）内存可分为多个段。（2）段长度可在 1 64K个单元之间。（3）段之间可以重叠，重叠部分的存储单元将有两个或更多个逻辑地址，但由这些逻辑地址运算出的物理地址是惟一的。存储单元的逻辑地址可用“段寄存器名：偏移量”来表示，如 CS:0011H

49、。只有段基址装入到段寄存器中，这个段内的存储单元才可被 CPU所访问。8086/8088中4个段寄存器的用法如下：微型计算机系统知识微型计算机系统知识 SS：堆栈段寄存器，专门用来存放堆栈段的段基址。ES：附加段寄存器，用来存放附加数据段的段基址。当程序中的数据多于64KB时，仅用1个数据段放不下，此时可再设一附加数据段予以存放。当只有1个数据段时，也可将其段基址放入 ES 而不用 DS，这样访问速度会慢一些。DS：数据段寄存器，用来存放数据段的段基址。程序中一般将所有要用到的数据集中在1个段内存放，这个段称为数据段。CS：代码段寄存器，指令机器码所在段的段基址必须装入到该寄存器中，它指出了下

50、一条要取出的指令所在段的段基址，而指令指针寄存器 IP 内装的是下一条要取出的指令的段内偏移量，这两个寄存器配合给出了下一条要取指令的逻辑地址。CPU 在取指令时，总是取自 CS：IP 所指单元。微型计算机系统知识微型计算机系统知识 8086/8088内部有专门的逻辑部件来完成将程序中提交的逻辑地址转换为真正访问存储器时所需的物理地址，这一部件称为20位地址加法器。地址加法器是将逻辑地址中的段寄存器左移4位（即后面添加4个0，相当于乘以10H），然后再加上逻辑地址中的偏移量，从而计算出物理地址。段寄存器加法器逻辑地址150偏移地址19020位物理地址190段地址000020位地址加法器微型计算