微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)(CPU和內(nèi)存).ppt

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第三章微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),本章要點(diǎn)8086/8088CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086/8088寄存器和標(biāo)志堆棧與存儲器結(jié)構(gòu)尋址方式和指令系統(tǒng),8086是16位字長的微處理器，8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為16位，外部數(shù)據(jù)總線8位，是準(zhǔn)16位字長的微處理器，二者指令系統(tǒng)相同，均具有20位地址線，尋址能力達(dá)到1MB空間。,3.18086/8088的功能結(jié)構(gòu),next,BIU和EU相互獨(dú)立，可并行操作，構(gòu)成指令流水線結(jié)構(gòu)。,返回,3.28086/8088的寄存器結(jié)構(gòu),14個(gè)16位寄存器，分為4類。,（1）數(shù)據(jù)寄存器:4個(gè)—AX、BX、CX、DX計(jì)算過程中的常用寄存器Go,（3）段寄存器:4個(gè)—CS、DS、SS、ES存放段起始地址Go,（2）指針與變址寄存器:4個(gè)—SP、BP、SI、DI提供操作數(shù)的偏移地址Go,（4）控制寄存器:2個(gè)—IP、F提供指令的偏移地址；保存條件碼標(biāo)志和控制標(biāo)志Go,next,AX（累加器Accumulator）：主要的算術(shù)運(yùn)算寄存器，專用于：乘、除法運(yùn)算、十進(jìn)制調(diào)整及I/O操作等操作。,返回,BX（基址寄存器Base）：常用于存放存儲區(qū)的起始地址。,CX（計(jì)數(shù)寄存器Count）：常用作循環(huán)操作和字串處理的計(jì)數(shù)控制。,DX（數(shù)據(jù)寄存器Data）：常與AX聯(lián)用，做雙字乘、除法時(shí)，DX存放高位字，AX存放低位字。此外在I/O操作時(shí)提供外部設(shè)備接口的端口地址。,CS（代碼段地址寄存器CodeSegment）：存放代碼段的起始地址。代碼段存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序,返回,DS（數(shù)據(jù)段地址寄存器DataSegment）：存放數(shù)據(jù)段的起始地址。數(shù)據(jù)段存放當(dāng)前正運(yùn)行的程序所用的數(shù)據(jù)。,SS（堆棧段地址寄存器StackSegment）：存放堆棧段的起始地址。堆棧段是定義堆棧的存儲區(qū)。,ES（附加段地址寄存器ExtraSegment）：存放附加段的起始地址。附加段是附加的數(shù)據(jù)段，作為輔助數(shù)據(jù)區(qū)存放當(dāng)前正運(yùn)行程序所用的數(shù)據(jù)。,SP（棧頂指針寄存器StackPointer）：提供堆棧棧頂單元的偏移地址。與SS段寄存器聯(lián)用，控制數(shù)據(jù)進(jìn)棧和出棧。,BP（基址指針寄存器BasePointer）：常用于提供堆棧內(nèi)某個(gè)單元的偏移地址。與SS段寄存器聯(lián)用，訪問堆棧中的任一個(gè)存儲單元。,SI（源變址寄存器SourceIndex）：與DS段寄存器聯(lián)用，可以訪問數(shù)據(jù)段中的任一個(gè)存儲單元。,DI（目的變址寄存器DestinationIndex）：與ES段寄存器聯(lián)用，可訪問附加段中的任一個(gè)存儲單元。,SI、DI也常用于在字串操作中提供偏移地址，并具有地址自動增量或減量的功能。,返回,IP（指令指針寄存器InstructionPointer）：存放代碼段中指令的偏移地址。在程序執(zhí)行過程中，始終自動給出下一條要取的指令的偏移地址。IP與CS段寄存器聯(lián)用，可以確定下一條要取的指令的物理地址，因此IP是很重要的控制寄存器，用于控制程序的執(zhí)行流程。,F（標(biāo)志寄存器Flags）：用于存放反映處理器和運(yùn)行程序執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)的控制標(biāo)志和條件碼標(biāo)志。F中共有9個(gè)標(biāo)志位：6個(gè)條件碼標(biāo)志位，3個(gè)控制標(biāo)志位。,OF—溢出標(biāo)志：計(jì)算結(jié)果溢出時(shí)，OF=1，否則OF=0。,SF—符號標(biāo)志：計(jì)算結(jié)果小于0時(shí)，SF=1，否則SF=0。,ZF—零標(biāo)志：計(jì)算結(jié)果等于0時(shí)，ZF=1，否則ZF=0。,CF—進(jìn)位/借位標(biāo)志：最高有效位有進(jìn)位或借位時(shí)，CF=1，否則CF=0。,AF—輔助進(jìn)位/借位標(biāo)志，半字節(jié)進(jìn)位/借位標(biāo)志,PF—奇偶標(biāo)志,DF—方向標(biāo)志，控制串操作中的地址增減。DF=0，地址增；DF=1，地址減。,IF—中斷標(biāo)志，IF=1，開中斷；IF=0，關(guān)中斷。,TF—陷阱標(biāo)志，TF=1，CPU單步方式下執(zhí)行程序，TF=0，CPU正常工作。,3個(gè)控制標(biāo)志位：,6個(gè)條件碼標(biāo)志位：,00000011,PF=1,00001011,PF=0,,,,返回,3.3堆棧與存儲器結(jié)構(gòu),(1)堆棧,堆棧的固定端稱為棧底,在存儲器的高地址端，活動端稱為棧頂，數(shù)據(jù)的存取以先進(jìn)后出原則在棧頂進(jìn)行。SP棧頂指針寄存器始終保存棧頂?shù)刂罚赶驐ｍ敗?隨著進(jìn)棧數(shù)據(jù)的增多，堆棧從高地址向低地址方向擴(kuò)展。,低地址,高地址,新棧頂,(2)存儲器結(jié)構(gòu),在存儲器中，最小的存儲單位是字節(jié)，每個(gè)字節(jié)單元用一個(gè)無符號二進(jìn)制數(shù)編地址，從0開始編址。書寫存儲單元地址時(shí)用十六進(jìn)制形式。,BH,BL,棧頂,64K存儲器單元的編址方法如圖所示。,低字節(jié),高字節(jié),字單元,字節(jié)單元,低地址字節(jié)單元,高地址字節(jié)單元,低字節(jié)存低地址單元，高字節(jié)存高地址單元。,例：將3456H存入地址為0005H的字單元中。,56,34,一個(gè)存儲器單元的物理地址由段地址和偏移地址形成。,問題：為什么要分段地址和偏移地址呢？,16位寄存器不能提供20位的物理地址,解決問題的辦法：存儲器分段管理,將存儲器分段，每段最大不超過64KB，段內(nèi)單元地址可用16位表示，稱為偏移地址。每段的起始地址稱為段地址（也稱為段基址）。,段地址如何表示？,規(guī)定段地址必須能夠被16整除，按20位地址對1M存儲器編址如下：,00000H00001H00002H……0000EH0000FH00010H00011H00012H……0001EH0001FH00020H00021H00002H……0002EH0002FH…………………FFFF0HFFFF1HFFFF2H……FFFFEHFFFFFH,,20位物理地址的形成方法：,20位物理地址=16位段地址左移4位（段地址16）+16位偏移地址,+,,例：,已知一個(gè)存儲單元的段地址為3200H，偏移地址為1210H，其物理地址是多少？,0011001000000000|0000,,00110011001000010000,32000H,+1210H,,33210H,0000,,段內(nèi)偏移量,偏移地址,=,段起始地址,30000H,段內(nèi)偏移量,偏移地址,=,段起始地址,40000H,存儲器分段管理的地址概念圖示:,30000H+0FFFH=,30FFFH物理地址,,0FFFH,可以對代碼段、數(shù)據(jù)段、附加段和堆棧段各段按需要靈活地進(jìn)行存儲區(qū)分配。（圖）,存儲器分段法的優(yōu)點(diǎn)：,(2)將代碼、數(shù)據(jù)存放在不同的內(nèi)存區(qū)，便于程序重定位。,(1)使16位寄存器最終可以提供20位物理地址；,訪問存儲器單元時(shí)，寄存器的聯(lián)用方式:（圖）,next,200FH,返回,返回,寄存器與存儲器的比較：寄存器存儲器,在CPU內(nèi)部在CPU外部訪問速度快訪問速度慢容量小，成本高容量大，成本低用名字表示用地址表示沒有地址地址可用各種方式形成,本章要求：（1）了解CPU的功能結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)掌握寄存器的結(jié)構(gòu)和各寄存器的一般用途和專門用途，寄存器的默認(rèn)聯(lián)用方式；（2）熟悉存儲器的結(jié)構(gòu)，理解編址方法和存儲數(shù)據(jù)的方法，重點(diǎn)掌握段的劃分和存儲器單元物理地址的形成方法；（3）熟悉堆棧的結(jié)構(gòu)，理解堆棧先進(jìn)后出的存取方法，堆棧指針SP的作用。,小結(jié),