微型计算机原理与应用课件

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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,*,本教案内容,第2章 8086CPU结构与功能,微处理器的外部结构,微处理器的内部结构,微处理器的功能结构,微处理器的寄存器组织,微处理器的存储器和,I/O,组成,8086/8088 CPU内部共有14个16位寄存器，用于提供运算，控制指令执行和对指令及操作数寻址。掌握每个寄存器的作用以及用法，是学好 汇编语言程序设计的基础。,14个寄存器按其用途可分为三大类：,通用寄存器,（8个）,段寄存器,（4个）,控制寄存器,（2个）,2.4 微处理器的寄存器组织,一.,通用寄存器（8个）,8个16位通用寄存器分为两组

2、：,地址指针和变址寄存器（个）,数据寄存器（4个）,2.4 微处理器的寄存器组织,存放数据,16位,8位,DX,DL,DH,CX,CL,CH,BX,BL,BH,AX,AL,AH,累加器,Accumulator,基址寄存器（地址寄存器）,Base Register,计数器,Count Register,数据寄存器,Data Register,1.数据寄存器（4个）,2.4 微处理器的寄存器组织,2.地址指针和变址寄存器（个）,均为16位，也能存放数据,均为地址寄存器,DI,SI,BP,SP,堆栈指针寄存器,Stack Pointer,基址指针寄存器,Base Pointer,源变址寄存器,Sou

3、rce Index,目的变址寄存器,Destination Index,2.4 微处理器的寄存器组织,二.段寄存器,堆栈信息,数据（数值、字符等）,代码（指令码）,在微机系统的内存中通常存放着三类信息,：,指示CPU执行何种操作。,程序处理的对象或结果。,被保存的返回地址和中间结果等。,代码段 数据段 堆栈段,2.4 微处理器的寄存器组织,有个段寄存器。,分别是：,SS,ES,DS,CS,代码段寄存器。指向当前的代码段，指令由此段取出。,Code Segment,数据段寄存器。指向当前的数据段。,Data Segment,附加数据段寄存器。指向当前的附加数据段。,Extra Segment,堆

4、栈段寄存器。指向当前的堆栈段。,Stack Segment,16位,2.4 微处理器的寄存器组织,指令指针寄存器相当于一般微处理器中的程序计数器(PC:,Program Counter,)。,它始终指向CPU下一条要取指令所在存贮器单元的偏移地址(段地址由CS提供)。,用户不能更改IP的值,只有CPU执行转移指令,子程序调用指令和子程序返回指令以及中断处理时,IP才作相应的改变。,四.控制寄存器（2个）,1.指令指针寄存器(IP:,Instruction Pointer,)(16位),2.4 微处理器的寄存器组织,标志寄存器相当于一般微处理器中的程序状态字寄存器(PSW)。16位,但有用的只有

5、9位,其中:,2.标志寄存器(FLAG),状态标志,:CF,PF,AF,ZF,SF,OF,共6位,控制标志,:TF,IF,DF,共3位,如下图所示：,OF,DF,IF,TF,SF,ZF,AF PF,CF,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 0,2.4 微处理器的寄存器组织,CF(Carry Flag),进位标志。,如果加法时最高位(对字节操作是D7位，对字操作是D15位)产生进位或减法时最高位产生错位，则CF=1，否则CF=0。,状 态 标 志,反映的是ALU运算后结果的状态,AF(Auxiliary Carry Flag),辅助进位标志。,如果在加法时D3

6、位有进位或减法时D3位有借位,则AF=1，否则AF=0。这个标志位用于实现BCD码算术运算结果的调整。,2.4 微处理器的寄存器组织,ZF(Zero Flag),零标志位。,如果运算结果各位都为零，则ZF=1，否则ZF=0。,SF(Sign Flag),符号标志。,它总是和结果的最高位(字节操作时是D7，字操作时是D15)相同，因为在补码运算时最高位是符号位，所以运算结果为负时，SF=1，否则SF=0.,2.4 微处理器的寄存器组织,OF(Overflow Flag),溢出标志。,在加或减运算中结果超出8位或者16位有符号数所能表示的数值范围(-128 +127或-32768 +32767)时

7、，产生溢出，OF=1，否则OF=0。,PF(Parity Flag),奇偶标志,。如果操作结果的低8位中含有偶数个1，PF=1，否则PF=0。,2.4 微处理器的寄存器组织,例1:若CPU执行5439H+476AH加法运算指令:,那么,指令执行后有:,SF=1，ZF=0，PF=1，AF=1，CF=0，OF=1,0101 0100 0011 1001B,0100 0111 0110 1010B,1001 1011 1010 0011B,+,2.4 微处理器的寄存器组织,例2:若CPU执行543AH-FE00H减法运算指令;,那么,指令执行后有:,SF=0，ZF=0，PF=1，AF=0，CF=1，

8、OF=0,0101 0100 0011 1010B,1111 1110 0000 0000B,0101 0110 0011 1010B,-,2.4 微处理器的寄存器组织,控 制 标 志,用来控制CPU的操作特征（运行状态）,DF(Direction Flag),方向控制标志。,可由指令置1/清0,CLD；DF=0,在进行字符串操作时,CPU每执行一条串操作指令,对源或(与)目的操作数的地址会自动进行一次调整,其调整准则为,0，自动递增。,STD；DF=1,DF=,1，自动递减。,2.4 微处理器的寄存器组织,IF(Interrupt Enable Flag),CLI；IF=0，CPU处于关中断

9、状态。,1时,CPU能响应外部可屏蔽中断请求;,当IF=,IF对外部非可屏蔽中断请求以及CPU内部的中断不起作用.,可由指令置1/清0:,外部可屏蔽中断允许标志。,STI；IF=1，CPU处于开中断状态。,0时,CPU不能响应外部可屏蔽中断请求。,2.4 微处理器的寄存器组织,TF(Trap Flag),陷井标志。,没有专门的置1/清0指令。,当TF,=,1时，CPU每执行完一条指令便自动产生一个内部中断(类型为1)，转去执行一个中断服务程序，用户可以借助中断服务程序来检查每条指令执行的情况，称为单步工作方式，常用于程序的调试。,2.4 微处理器的寄存器组织,一.存储器地址空间和数据存储格式,

10、8086/8088,的存储器都是以字节,(,8,位）为单位,组织的。,有,20,条地址总线，字节（,1,B,）。,每个字节对应一个唯一的地址，,地址范围为,-1,（用,16,进制表示为,00000,FFFFFH,），,如图所示。,2.5 微处理器的存储器和I/O组织,存储器,二 进 制 地 址,十六进制地址,00000,0000 0000 0000 0000 0000,00001,00002,00003,0000 0000 0000 0000 0001,0000 0000 0000 0000 0011,0000 0000 0000 0000 0010,FFFFE,FFFFF,1111 1111

11、 1111 1111 1111,1111 1111 1111 1111 1110,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,存储器内两个连续的字节，定义为一个,字,，,低字节（低8位）存放在低地址中，高字节（高8位）存放在高地址中。,各位的编号方法是最低位（LSB）为位0，一个字节中，最高位（MAS）编号为位7；一个字中最高位的编号为位15。,这些约定如图所示,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 0,7,6,5,4,3,2,1 0,7,6,5 4,3,2,1 0,（高字节）,（低字节）,地址=N+1,字地址,地址=N

12、,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,字数据在存储器中存放的格式如图所示,字单元的地址,一个字单元,一个字节单元,高字节 低字节,D15 D8,D7 D0,字数据在存储器中存放格式示意图,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,8086/8088允许字从任何地址开始。字的地址是偶地址时，称,字的存储是对准的,，若字的地址是奇地址时，则称,字的存储是未对准的,。,8086 CPU数据总线16位，对于访问（读或写）字节的指令，需要一个总线周期。,对于访问一个偶地址的字的指令，也只需要一个总线周期。,而对于访问一个奇地址的字的指令，则需要两个总线周期（CPU自动完成）。,2.5 微处理器的存

13、储器与,I/O,组织,8088 CPU数据总线8位，,无论是字，还是字节,数据存取操作，也无论是偶地址的字，还是奇地,址的字，每一个总线周期只能完成一个字节的数,据存取操作。对字数据所组成的连续两个总线周,期是由CPU 自动完成的。,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,从前面的介绍可知，,二.存储器的分段和物理地址的形式,1为什么要分段,8086/8088CPU有20条地址线（A19A0），能寻址外部存贮空间为 =1MB，而在8088/8086CPU内部能向存贮器提供地址码的地址寄存器有六个，均为16位，所以用这六个16位地址寄存器任意一个给外部存贮器提供地址，只能提供 =64K个地址，

14、所以，对1MB地址寻址不完。这六个16位地址寄存器分别为：,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,为了使8088/8086CPU能寻址到外部存贮器1MB空间中任何一个单元，8088/8086巧妙地采用了地址分段方法（将1MB空间分成若干个逻辑段），从而将寻址范围扩大到了1MB。,基址寄存器,DI,SI,BP,BX,基址指针寄存器,源变址寄存器,堆栈指针寄存器,目的变址寄存器,指令指针寄存器,SP,IP,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,1MB的存贮空间中,每个存贮单元的实际地址编,码称为该单元的物理地址(用PA表示)。,2怎么分段,各逻辑段的起始地址必须能被16整除,即一个,段的起

15、始地址(20位物理地址)的低4位二进制,码必须是0。,把1MB的存贮空间划分成若干个逻辑段,每段最,多64KB。,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,一个段的起始地址的高16位自然数为该段的段地址.显然,在1MB的存贮空间中,可以有 个段地址.每个相邻的两个段地址之间相隔16个存贮单元。,在一个段内的每个存贮单元,可以用相对于本段的起始地址的偏移量来表示,这个偏移量称为段内偏移地址,也称为有效地址(EA)。,段内偏移地址也用16位二进制编码表示.所以,在一个段内有 =64K个偏移地址(即一个段最大为64KB)。,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,在一个64KB的段内，每个偏移地址

16、单元的段地址是相同的.所以段地址也称为段基址。,由于相邻两个段地址只相隔16个单元，所以段与段之间大部分空间互相覆盖(重叠)。,存贮器段的划分与段的覆盖示意图如下图所示。,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,存贮器段的划分与段的覆盖示意图,段0,段1,段2,10020,10010,10000,00020,00010,00000,段地址,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,段地址和段内偏移地址都是无符号的16位二进制数，常用4位十六进制数表示,。,这种方法表示的存贮器单元的地址称为逻辑地址。如下图所示。,2物理地址(PA)的形成,逻辑地址的表示格式为:,段地址:偏移地址,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,XXXXX,H,XXXX,H:,XXXX,H,段地址：段内偏移地址,逻辑地址,20位物理地址,2.5 微处理器的存储器与,I/O,组织,其中段地址有段寄存器提供：,一个存储单元用逻辑地址表示后，CPU 对该,单元的寻址就应提供两部分地址,段地址,段内有效地址,CS 提供当前代码（程序）段的段地址,DS 提供当前数据（程序）段的段地址,ES 提供当前附加数据段的段地址,