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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,东南大学,微机系统与接口,微机系统与接口,Microcomputer Systems and Interface,第1章 微型计算机基础（续）,上一讲：,数制、,无符号数、,有符号数,（原码、反码和补码）、,二进制编码、,定点数与浮点数、,微型计算机及其发展、,微机系统组成,（,CPU+MEMERY +I/O,接口,）,1,微机系统与接口Microcomputer Systems,数据在内存的存储方式,双字,384A157EH（双字）,4AH,ABH,89H,7EH,15H,4AH,38H,72H,C9H,
2、EDH,65H,0000H,0001H,0002H,0003H,0004H,0005H,0006H,0007H,0008H,0009H,000AH,000BH,000CH,000DH,157EH（字）,4AH(字节),字节地址,89ABH,（字),字地址,65EDC972384A157EH(四字）,四字地址,字地址,要点1：低地址放低字节,高地址放高字节,2,数据在内存的存储方式双字384A157EH（双字）4AHAB,硬件组成之三输入输出接口,I/O Device/Interface,MPU,信息来源,/,输出目标（程序、数据、测控信息,）-接口电路,外设：标准：,KB,Point devi
3、ce(MOUSE,、,Tracking Ball,、,Touch screen.),非标：,SCANNER,Digitalizer,Digital Camera,ZIP,Video Camera,ADC,DI,CRT,、,Printer,、,Plotter DAC,DO,FDC/HDD/CD-ROM/R/RW/DVD,，,Tape,net-adaptor,SB,Microphone/SPK,特点：多样性，信息多样，速度慢：接口电路,-I/O Adaptor(,适配器,),，非/智能化,3,硬件组成之三输入输出接口I/O Device/Interfa,硬件组成之三,部分关系,微型计算机的结构示意
4、图,存,储,器,I/O,接,口,输,入,设,备,I/O,接,口,数据总线 DB,控制总线 CB,地址总线 AB,输,出,设,备,CPU,4,硬件组成之三部分关系微型计算机的结构示意图 存I/O输I/,总线-微机系统各部件相连,BUS,一组性质相似的各部件共用的信息线的集合，正常情况下（通常）,每一时刻,只能有一对设备使用总线,传输信息,-基带。,总线控制,三态缓冲器,I/O总线的作用是通过,公用,的信号线可把计算机或测控系统中的各种设备联成一体，以便进行彼此之间的信息交换。采用总线技术在系统设计、生产、使用和维护上具有很多优越性。,5,总线-微机系统各部件相连BUS 一组性质相似的各部件共,微
5、型计算机分类,体系,Von NeuMANN /Harvard(,外,MEM,可流水线作业,),功能结构,单,/,多片机/,(MCU/MPU),；,组装方式,单,/,多板机；,TP801,使用方式,DESKTOP/LAPTOP/NOTEBOOK,（便携式）,-Mobile MP,安装使用,非,（可重装入）,/,嵌入式,（,EMBBEDED,）,指令,CISC/RISC,内核,(标准内核),多核，软核,专用/通用MPU,DSP,，MCU,6,微型计算机分类 体系 6,8086/8088微处理器,INTEL公司78年推出（79年推出8088）,4万多个晶体管(8088为2.9万个晶体管),时钟频率4
6、.77MHZ,数据线16位（8088的数据线8位）,地址线20位,40脚DIP封装,81年IBM推出Personal Computer,（个人计算机、微机,）PC,Intel Architecture(IA)-16,7,8086/8088微处理器INTEL公司78年推出（79年推,IBM PC&PC/XT（20年前产品）,可以重复加载运行各种应用软件的个人计算机：,多板结构,1,系统板,+I/O,选卡-基于中大规模,IC,P:8088(80C88)/8087,82XX芯片组,chipset,82C88,总线控制器,BUS Controller,8284 Clock Generator&Driv
7、er,2,ROM-,基本系统程序,3.RAM-,中间数据,/,应用程序,4,I/O,接口电路：,Speaker/KB,5.I/O expanding slots:62,脚：,PC-5 XT-8,8,IBM PC&PC/XT（20年前产品）可以重复加载运行各,微处理器的基本结构,基本组成,算术逻辑单元（运算器）,寄存器组,指令处理单元（控制器）,内部数据总线,控制总线,数据总线,地址总线,暂存器,累加器,ALU,标志寄存器,指,令,寄,存,指,令,译,码,时序,和,控制,逻辑,通 用,寄存器组,地 址,寄存器组,地址总线,控制,数据总线,控制,9,微处理器的基本结构基本组成内部数据总线控制总线数
8、据总线地址总,IA-16,微机,系统结构,指令：算逻运算、数据传送、I/O、跳转、系统操作等,执行方式：串行、流水线（深度EUBIU 两级）,取指、执行、取指、执行。,SCLK,图1.7,微机外部结构框图,10,IA-16微机系统结构指令：算逻运算、数据传送、I/O、跳转,IA-16微处理器（Intel 8086/8088）,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,DI,SI,通 用 寄 存 器,AX,BX,CX,DX,ALU数据总线（16位）,运算寄存器,ALU,标志寄存器,EU 控制系统,执行单元EU,CS,DS,SS,ES,IP,内部暂存器,1 2 3 4 5 6,数
9、据总线,8088:8位,8086:16位,总线控制逻辑,地址总线,20位,指令队列,8088,8086,Q总线,（8位）,指令指针,段寄存器,外部,总线,总线接口,单元BIU,SCLK,图1.9 功能结构,11,IA-16微处理器（Intel 8086/8088）AH,8086/8088流水工作过程,指令队列,总线接口单元BIU,MPU,执行单元,时间,等待 执行1 执行2 执行3 。,1 2 23 3 34 45,取指 取指 取指 取数 取指,.,与BIU有关的指令执行,指令的执行过程：,1000:100,MOV AX,0064H,;B8 64 00,1000:103,ADD AX,100H
10、,;,05 00 01,1000:105,MOV 2000H,AX,;,F3 00 20,要点2：取指、执行重叠并行（指令流水线）,12,8086/8088流水工作过程指令队列MPU时间 等待,8088指令执行过程（结构为8086),13,8088指令执行过程（结构为8086)13,8086/8088的内部寄存器(Registers),14个16位寄存器：8通用寄存器/4段/2控制寄存器,栈操作：,16位,图1.10,ADD AX，100，MOV BH，1000,SUB DX，BX,JC 1000,MOV CS:SI,AL,14,8086/8088的内部寄存器(Registers)14个1,通
11、用寄存器(Register)功能,AX,，,BX,，,CX,，,DX,，,(16),AH,，,AL,，,BH,，,BL,，,CH,，,CL,，,DH,，,DL,（,8,）,习惯：,AX,累加器,Accumulator)/BX,基址,R/CX(Count),计数,R,循环,-,串操作,/DX,数据,R,（,Data,），,I/O port,双字除（,H16,）；,SP,，,BP,：,Stack Pointer R,Base Pointer,基址,指针,R,数据,/Pointer,SI,，,DI,变址,R,（,Source Index R,Destination Index R,）-,指针作用,例
12、：REP MOVSB,指令、数据存储地址,15,通用寄存器(Register)功能AX，BX，CX，DX，,段寄存器功能,段寄存器,Segment Register,CS,SS,DS,ES,Code,Stack,Data,Extra(,附加段,)R=Segment Base Address,16,段寄存器功能段寄存器Segment Register CS,段寄存器功能,段寄存器,Segment Register,CS,SS,DS,ES,Code,Stack,Data,Extra(,附加段,)R=Segment Base Address,存储器的分段结构,内存中存放三类信息：代码（指令操作码）、
13、数据（程序加工对象）、堆栈（临时保存返回地址和中间结果），各自存放一定区域。,段基地址,(,Segment Base Address):这些存储区域的起始地址。,段寄存器用来存放段基地址。,17,段寄存器功能段寄存器Segment Register CS,段寄存器功能,存储器的分段结构,8086/8088存储器管理：地址总线20 位,1MB,只能处理16位地址信息,以64KB单位分段，,物理地址,PA，,段基地址,SA，,偏移地址,EA（OFFSET）；（SA，EA逻辑地址）关系：PA=SA*16+EA,逻辑地址：段基+偏移,段基地址,默认段寄存器,Code：CS，Stack：SS，Data：
14、DS，Extra:ES,书P20,偏移地址,-寻址方式,18,段寄存器功能存储器的分段结构段基地址默认段寄存器Code：,访问存储器类型,约定段寄存器,偏移量,物理地址,取指令,CS,IP,CS*16+IP,堆栈操作,SS,SP,SS*16+SP,访问变量,DS,偏移量,DS*16+偏,源字符串,DS,SI,DS*16+SI,目的字符串,ES,DI,ES*16+DI,以BP为基址R,SS,偏移量,SS*16+偏,访问存储器类型与逻辑地址来源关系,19,访问存储器类型约定段寄存器偏移量物理地址取指令CSIPCS*,例：MOV AX，2000H,默认：MOV AX，,DS:,2000H,逻辑地址：
15、(DS)=4000H,偏移量=2000H,物理地址：40000H*16+2000H=42000H,例：,CS:,代码段的段基地址,IP:,总是下一条要取的指令在当前代码段中的偏移量,下一条指令的物理地址：CS*16+IP,段寄存器功能,20,例：MOV AX，2000H例：段寄存器功能20,控制寄存器,控制寄存器：,IP,（Instruction Pointer-预取指令的偏移地址）,FLAGS,标志（6状态/3控制-8088/86定义9位）,程序控制标志位(3),六个算术和逻辑运算结果特征(6),奇偶位,1,偶,借进位,半进位,溢出标志,跟踪,符号位,零标志位,中断允许,1,方向,当算术运算
16、的结果超出了带符号数的范围，即溢出时，,OF=1,，否则,OF,0,。,8,位带符号数范围是一,128,127,，,16,位带符号数的范围是,-32768,32767,。,21,控制寄存器控制寄存器：程序控制标志位(3)六个算术和逻辑运,标志状态寄存器Flags(位),CF,进位标志位,当进行加法或减法运算时，若最高位发生进位或借位则,CF,1,，否则,CF,0,。,PF,奇偶标志位,当逻辑运算结果中“,1,”的个数为偶数时,PF,1,，为奇数时,PF=0,。,AF,辅助进位位,在,8,（,l6,）位加减法操作中，低,4,位向高,4,位有进位、借位发生,ZF,零标志位,当运算结果为零时,ZF,1,，否则,ZF,0,。,SF,符号标志位,对于带符号数，,当运算结果的最高位,MSB,为,1,时,SF=1,，否则,SF=0,。,OF,溢出标志位,当算术运算的结果超出了带符号数的范围，即溢出时，,OF=1,，否则,OF,0,。,8,位/,16,位带符号数范围,例:XXXX1010 11X0X1X1,22,标志状态寄存器Flags(位)CF进位标志位 当进行加法,标志控制寄存器Flags(位),
东南大学自动化学院微机系统与接口教学课件第一章2
