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1、ABDBCBCPU 存储器I/O接口外设微型计算机组成框图第1页/共114页 其次要有能记忆原始题目、原始数据和中间结果以及为了使机器能自动进行运算而编制的各种命令的器件，这种器件就称为存储器。再次，要有能代替人的控制作用的控制器，它能根据事先给定的命令发出各种控制信息，使整个计算过程能一步步地自动进行。计算机最早是作为运算工具出现的。显然，它首先要有能进行运算的部件，称为运算器。但是光有运算器、控制器和存储器还不够，原始的数据与命令要输入，所以需要有输入设备；而计算的结果(或中间过程)需要输出，就要有输出设备。这样就构成了一个基本的计算机系统。第2页/共114页在计算机硬件(Hardware
2、)中，往往把运算器、控制器和存储器合在一起称为计算机的主机；而把各种输入输出设备统称为计算机的外围设备或外部设备（Peripheral）。在主机部分中，又把运算器和控制器合在一起称为中央处理单元CPU(Central Processing Unit)。随着半导体集成电路技术的发展，可以把整个CPU集成在一个集成电路芯片上，就把它称为微处理器(Microprocessor)。第3页/共114页系统总线（1）、总线：传递信息的一组公用导线。（2）、系统总线：从处理器引出的若干信号线，CPU通过它们与存储器或I/O设备进行信息交换。系统总线分为：（A）、地址总线：传递地址信息的总线，即AB。CPU在
3、地址总线上输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址，该总线为单向总线。内存容量的计算：10条地址线可访问 210=1 KB 16条地址线可访问 216=64 KB 20条地址线可访问 220=1 MB 1K=1024B 1M=1024 KB 1G=1024 MB 第4页/共114页（B）、数据总线：传递数据信息的总线，即DB。在CPU进行读操作时，内存或外设的数据通过数据总线送往CPU；在CPU进行写操作时，CPU数据通过数据总线送往内存或外设，数据总线是双向总线。（C）、控制总线：传递控制信息的总线，即CB。控制总线的方向：一部分是从CPU输出：通过对指令的译码，由CPU内部产生，由CPU送
4、到存储器、输入/输出接口电路和其它部件。如时钟信号、控制信号等。另一部分是由系统中的部件产生，送往CPU，如：中断请求信号、总线请求信号、状态信号。第5页/共114页地址总线AB输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围数据总线DBCPU读操作时，外部数据通过数据总线送往CPU CPU写操作时，CPU数据通过数据总线送往外部数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线CB协调系统中各部件的操作，有输出控制、输入状态等控制总线决定了系统总线的特点,例如功能、适应性等第6页/共114页总线的使用特点：1、在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制总线，其它
5、总线主控设备此时必须放弃对总线的控制。2、在连接系统的各个设备中，在某一时刻只能有一发送者发送信号，但可以有多个设备从总线上同时获得信号。3、通过总线插槽来接口板连接。第7页/共114页运算器 控制器 寄存器组 内存储器 总线 输入输出输出 接口电路外部设备 软件微处理器微型计算机微型计算机系统区别3个概念第9页/共114页中央处理器CPU 中央处理单元CPU(Central Processor Unit)是一台计算机的心脏，主要由运算器和控制器构成，用来解释指令并进行算术和逻辑运算。台式个人计算机的CPU，其形状比火柴盒略大，但集成了成千上万的逻辑门阵电路，这些逻辑门阵电路组成了用于进行运算
6、的加法器、算术逻辑单元、译码器、数据选择器、触发器、寄存器、计数器等基本运算单元。CPU的形状如下图所示。第10页/共114页英特尔微处理器芯片80386PentiumIntel 赛扬D 352 8088CPU第11页/共114页IA-32结构微处理器的概要历史8038680486奔腾奔腾II奔腾4802868086奔腾IIIIA-64（安腾）4004不是我不明白，这世界变化太快扎扎实实掌握知识，以不变应万变IA-32第12页/共114页1971年：4004，宣告微型计算机时代的到来。1972年：8008，8位微处理器1974年：80801977年：8085（8080+支持电路）1978年：8
7、086，16位微处理器，2.9万 5-8MHz 3um1979年：8088（外部数据线改为8位，称为准16位）1982年：802861985年：80386（32位微处理器）1989年：804861993年：Pentium（奔腾、586）1995年：Pentium Pro（高能奔腾、P6）1996年：MMX Pentium（多能奔腾）1997年：Pentium ii（奔腾ii，真正的第6代微处理器686）1999年：Pentium iii（奔腾iii）2000年：Pentium 4（奔腾4）2003年：Pentium 4HT 1.25亿 3.4GHz 0.09um第13页/共114页主频 CPU
8、内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能都一样。与CPU有关的几个常见概念第14页/共114页主频是显示CPU性能的最根本的指标，选购电脑的CPU时，常常会说到“Pentium III 600”、“Pentium III 600B”、“Duron 600”、“Athon 900”等等，这些型号里面的数字就是CPU的主频。大多数人都认为CPU的主频指的是CPU运行的速度，实际上这个认识是片面的。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度，CPU能够运行在
9、更高的频率下说明CPU能够承受更高的运算速度，主频和实际的运算速度有关。第15页/共114页外频 CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。外频速度高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高.第16页/共114页倍频 原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来提升。CPU主频的计算方式为：主频=外频 x 倍频也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就相应提高。第1
10、7页/共114页生产工艺 在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米（um）来表示，精度越高，生产工艺越先进，在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细。提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。这样CPU的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600MHz的频率。而0.18微米的生产工艺CPU可达到G赫兹的水平上。第18页/共114页工作电压 是指CPU正常工作所需的电压，提高工作电压，可以加强CPU内部信号，增加CPU的稳定性能。但会导致CPU的发热问题，CPU发热将改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电
11、压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的变化，PIIICPU的电压为1.7V，解决了CPU发热过高的问题。第19页/共114页内存 一台电脑必须拥有运算器、控制器、存储器和输入输出设备 运算器、控制器的作用由CPU来完成 存储器则分为内存储器和外存储器。内存储器简称为内存，由半导体存储器构成；外存储器则包括了硬盘、软盘、光驱、磁带机等许多设备第20页/共114页 系统内（主）存的容量会在很大程度上影响性能。因为系统中内存容量越大，就使越多的数据能被存储到离CPU更近的存储单元中，而不是存储到速度较慢的硬盘等其他存储介质上。主存储器通常由大规模的MOS电路构成，其工作速度虽
12、然比硬盘高了许多，但仍比CPU慢一个数量级。为此，现代计算机常采用速度更高的存储器（当然容量更小）作为CPU与主存储器之间的高速缓存（Cache）。而且自486以后，把Cache做进了CPU的内部，形成了多级Cache结构。第21页/共114页 现代PC机几乎都采用高速缓存、主存储器和后备存储器（如硬盘）这样的多级存储体系，就是为了取得存储容量大、存取速度快与成本之间的适当的折衷。存储器内存（主存）外存（辅存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM软盘 硬盘光盘第22页/共114页存储器的结构第23页/共114页 为了能区分不同的存储单元，对这些存储单元分别编了号，用两位十六
13、进制数表示，这就是它们的地址。如00H、01H、02H、FFH 存储器中的不同存储单元，是由地址总线上送来的地址(8位二进制数)，经过存储器中的地址译码器来寻找的(每给定一个地址号，可从256个存储单元中找到相应于这个地址号的某一存储单元)，然后就可以对这个存储单元的内容进行读或写的操作每一个存储单元可以存放8位二进制信息(通常也用两位十六进制数表示)，就是它们的内容。存储器由256个存储单元组成第24页/共114页 (1)读操作 若已知在04号存储单元中，存的内容为10000100即84H，若要把它读出至数据总线上。则要求CPU的地址寄存器先给出地址号04，然后通过地址总线送至存储器，存储器
14、中的地址译码器对它进行译码，找到04号存储单元。再要求CPU发出读的控制命令，于是04号存储单元的内容84H就出现在数据总线上，由它送至数据寄存器DR，如下图所示。第25页/共114页读操作第26页/共114页 (2)写操作 若要把数据寄存器中的内容26H写入到10号存储单元。则要求CPU的AR地址寄存器先给出地址10，通过地址总线(AB)送至存储器，经译码后找到10号存储单元；然后把DR数据寄存器中的内容26H经数据总线(DB)送给存储器；且CPU发出写的控制命令，于是数据总线上的信息26H就可以写入到10号存储单元中，如下图所示。第27页/共114页写操作第28页/共114页 信息写入后，
15、在没有新的信息写入以前，该信息是一直保留的，而且我们的存储器的读出是非破坏性的，即信息读出后存储单元的内容不变大家不要误会了除非再次写入新的信息。第29页/共114页 在计算机中，基本上有两种信息在流动。一种信息为数据，即各种原始数据、中间结果等。这些数据要由输入设备输入，存于存储器中。在运算处理过程中，数据从存储器读入运算器进行运算，运算的中间结果要存入存储器中，或最后由运算器经输出设备输出。计算机中的信息 另一种信息为程序，即人们给计算机的各种控制命令，也以数据的形式由输入设备存至存储器中。在运行时从存储器中取出送入控制器，由控制器经过译码后变为各种控制信号。第30页/共114页输入设备输
16、出设备键盘鼠标扫描仪、数码相机显示器打印机绘图仪I/O设备设备和I/O接口第31页/共114页2.2 常用的名词术语和二进制编码1，位、字节、字及字长 (1)位(Bit)“位”是指一个二进制位。它是计算机中信息存储的最小单位，一般用b表示 (2)字节(Byte)“字节”是指相邻的8个二进制位。通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作B例如8086/8088有20条地址线，它的存储器寻址范围（容量）是220字节，记做1MB。1K=1024=210 1M=1024K=220 1G=1024M=230 1T=1024G=240 1KB1K8b第32页/共114页 (3)字(Word)和字长 “
17、字”是计算机内部进行数据传递、处理的基本单位。通常它与计算机内部的寄存器、运算装置、数据总线宽度相一致。故取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度 一个字所包含的二进制位数称为字长。常见的微型计算机的字长有8位、16位、32位和64位第33页/共114页2，数字编码 计算机中的数用二进制表示。比如计算机中的十进制数的每一位用若干位二进表示，这就是十进制数的二进制编码，简称二-十进制编码(BCD)。3.字符编码 同样，字母、数字、符号等各种字符也必须按照特定的规则用二进制编码才能在计算机中表示。字符编码的方式很多，世界上最普遍采用的一种字符编码是ASCII码（美国信息交换标准码）。（A
18、merican Standard Code for Information Interchange）第34页/共114页 ASCII码用7位二进制编码，它有128种组合，可以表示128种字符。包括09，十个阿拉伯数字字符，大、小写英文字母（72个），常用标点符号和各种控制字符。在计算机中用一个字节表示一个ASCII码字符，即在7位ASCII前最高位置为0。例如，0011000000111001(即30H39H)是数字09的ASCII码，而0100000101011010(即41H5AH)是大写英文字母AZ的ASCII码。第35页/共114页第36页/共114页4，汉字编码计算机能否处理汉字是能
19、否在我国推广计算机应用的关键.用计算机处理汉字，每个汉字必须用代码表示 键盘输入汉字是输入汉字的外部码 外部码必须转换为内部码才能在计算机内进行存储 和处理 不同的汉字处理系统之间交换信息采用交换码 为了将汉字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码第37页/共114页 (1)外部码 汉字主要是从键盘输入，每个汉字对应一个外部码，外部码是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的输入方法不同，同一个汉字的外部码可能不一样。第38页/共114页 (2)内部码 汉字内部码也称汉字内码或汉字机内码。在不同的汉字输入方案中，同一汉字的外部码不同，但同一汉字的内部码
20、是唯一的。内部码通常是用其在汉字字库中的物理位置表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉字在汉字字库中的存储位置表示。汉字在计算机中至少要用两个字节表示(有用三字节、四字节表示的)，在微型计算机中常用的是两字节汉字内码。其特点是:占2个字节,其最高位都是“1”ASCII码的最高位是“0”第39页/共114页 (3)交换码 不同计算机系统之间交换信息时，要求其间传送的汉字代码信息要完全一致。第40页/共114页 (4)输出码 汉字输出码又称汉字字形码或汉字发生器的编码。众所周知，汉字无论字形有多少变化，也无论笔划有多有少，都可以写在一个方块中。一个方块可以看作m行n列的矩阵，称为点阵。一个m行
21、n列的点阵共有mn个点。例如1616点阵的汉字，共有256个点。每个点可以是黑点或者非黑点，凡是笔划经过的点用黑点，于是利用点阵描绘出了汉字字形，汉字的点阵字形在计算机中称为字模。第41页/共114页汉字“中”的1616点阵字模第42页/共114页汉字输出通常使用点阵表示的字模码.一个汉字有多种字体、字形,用不同的字模码表示.不同的字体有不同的字库.内码 字库地址 选字体 字模码汉字输入码汉字交换码汉字内码汉字字形库汉字汉字2字节输入设备 代码转换软件 加汉字标识 字模库 输出设备第43页/共114页2.3 指令、程序和指令系统 计算机的几个主要部件构成了计算机的硬件的基础。但是，有硬件只是具
22、有了计算的可能。计算机要真正能够进行计算还必须要有软件的配合,首先是各种程序(Program)。计算机所以能脱离人的直接干预，自动地进行计算，这是由于人把实现计算的一步步操作用命令的形式即一条条指令(Instruction)预先输入到存储器中，在执行时，机器把这些指令一条条地取出来，加以翻译和执行。第44页/共114页 计算机的运算是通过取数送数运算存数等操作实现的。把要求计算机执行的各种操作用命令的形式写下来，这就是指令。通常一条指令对应着一种基本操作。一台计算机能执行什么样的操作，能做多少种操作，是由设计计算机时所规定的指令系统决定的。计算机所能执行的全部指令，就是计算机的指令系统(Ins
23、truction Set)。第45页/共114页 在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条条指令，这些指令的集合就称为程序。用户为解决自己的问题所编制的程序，称为源程序(Source Program)。指令通常分成操作码(Opcode即operation code)和操作数(Operand)两大部分。操作码表示计算机执行什么操作操作数指明参加操作的数的本身或操作数所在的地址。第46页/共114页 计算机发展初期，就是用指令的机器码直接来编制用户的源程序，这就是机器语言阶段。因为计算机只认得二进制数码，所以计算机的指令系统中的所有指令，都必须以二进制编码的形式来表示。但是机器码是由一连串的0和
24、1组成的，没有明显的特征，不好记忆，不易理解，易出错。所以，编写程序成为一种十分困难而且十分繁琐的工作。因而，逐渐进入了汇编语言阶段。用户用汇编语言(操作码用助记符代替，操作数也用一些符号来表示)编写源程序。第47页/共114页2.4 8086/8088微处理器8086/8088微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。8086微处理器的一般性能特点：1、16位的内部结构，16位双向数据信号线；2、20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元；3、较强的指
25、令系统；4、利用16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口；5、中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；6、单一的5V电源，单相时钟5MHz。Intel公司同期推出的Intel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与Intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。第48页/共114页8086的内部结构内部暂存器 IP ES SS DS CS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路1 2 3 4 5 6ALU标志寄存器 AH AL BH BL
26、CH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器地址加法器指令队列缓冲器执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位16位8位第49页/共114页从应用角度（不是从内部工作原理）掌握典型8位微处理器的基本结构8088/8086的功能结构8088/8086的寄存器结构8088/8086的存储器结构学习目标学习目标第50页/共114页微处理器的基本结构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1.算术逻辑单元（运算器）2.寄存器组3.指令处理单元（控制器）第51页/共114页的功能
27、结构8088的内部结构从功能上分成两个单元1.总线接口单元BIU负责CPU对存储器和外设进行访问，即负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作管理8088与系统总线的接口2.执行单元EU负责指令的译码、执行和数据的运算两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线操作）第52页/共114页8086的内部结构内部暂存器 IP ES SS DS CS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路1 2 3 4 5 6ALU标志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器地址加法器指令队列缓冲器执行部件（EU)总线接口部
28、件（BIU)16位20位16位8位第53页/共114页BIU是CPU与外部存储器、I/O设备的接口，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。主要由以下几部分组成：16位指令指针寄存器IP 指令队列（8086为6个字节，8088为4个字节）4个16位段寄存器：CS、DS、ES、SS 20位地址加法器 总线控制部件第54页/共114页执行部分EU的作用是负责执行全部指令，并负责管理标志寄存器和通用寄存器。EU由以下几部分组成：16位算术逻辑单元ALU 16位标志寄存器F 数据暂存寄存器 通用寄存器组：SP、BP、SI、DI和
29、AX、BX、CX、DX EU控制电路第55页/共114页BIU与EU的动作协调原则 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：每当8086的指令队列中有两个空字节，或8088的指令队列中有一个空字节时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序 每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者IO端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者IO端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会
30、立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求 当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态 在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。BIU与EU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
31、大提高了工作效率 第56页/共114页2.5 8088/8086的寄存器结构8088/8086的寄存器组有8个通用寄存器4个段寄存器1个标志寄存器1个指令指针寄存器他们均为16位!图示 汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器 所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用第57页/共114页一、通用寄存器8088有8个通用的16位寄存器（1）数据寄存器:AX BX CX DX（2）变址寄存器:SI DI（3）指针寄存器:BP SP4个数据寄存器还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器，这样又形成8个通用的8位寄存器AX：AH ALBX：BH BLCX：CH CLDX：DH DL第58页/共114页AX
32、称为累加器（Accumulator）使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等BX称为基址寄存器（Base address Register）常用做存放存储器地址CX称为计数器（Counter）作为循环和串操作等指令中的隐含计数器DX称为数据寄存器（Data register）常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址（1）数据寄存器第59页/共114页（2）变址寄存器16位变址寄存器SI和DI常用于存储器变址寻址方式时提供地址SI是源地址寄存器（Source Index）DI是目的地址寄存器（Destination Index）在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的用法第
33、60页/共114页（3）指针寄存器指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer),指示堆栈段栈顶的位置（偏移地址）BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表示数据在堆栈段中的偏移地址SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址堆栈（Stack）是主存中一个特殊的区域，采用“先进后出”或“后进先出”存取操作方式、而不是随机存取方式。用8088/8086形成的微机系统中，堆栈区域被称为堆栈段第61页/共114页IP（Instruction Pointer）为指令指针寄存器，指示主存储器指令的位置随着指令的执行，IP将自动修改以指
34、示下一条指令所在的存储器位置IP寄存器是一个专用寄存器IP寄存器和CS段寄存器联合使用以确定下一条指令的存储单元地址二、指令指针寄存器第62页/共114页三、标志寄存器标志（Flag）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式8088处理器的各种标志形成了一个16位的标志寄存器FLAGS（程序状态字PSW寄存器）程序设计需要利用标志的状态第63页/共114页标志寄存器-分类状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它CF ZF SF PF OF AF控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式DF IF TFOF1115 12DF10IF9TF8SF7
35、ZF65AF43PF21CF0标志寄存器标志寄存器FLAGSFLAGS第64页/共114页进位标志CF（Carry Flag）当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF1；否则CF03AH+7CHB6H，没有进位：CF=0AAH+7CH（1）26H，有进位：CF=1第65页/共114页零标志ZF（Zero Flag）若运算结果为0，则ZF1；否则ZF03AH7CHB6H，结果不是零：ZF084H7CH（1）00H，结果是零：ZF1 注意：ZF为1表示的结果是0第66页/共114页符号标志SF（Sign Flag）运算结果最高位为1，则SF1；否则SF03AH7C
36、HB6H，最高位D71：SF184H7CH（1）00H，最高位D70：SF0 有符号数据用最高有效位表示数据的符号所以，最高有效位就是符号标志的状态第67页/共114页当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF1；否则PF03AH7CHB6H10110110B结果中有5个“1”，是奇数：PF0 PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是偶或奇，即使是进行16位字操作奇偶标志PF（Parity Flag）第68页/共114页溢出标志OF（Overflow Flag）若算术运算的结果有溢出，则OF1；否则 OF03AH+7CHB6H，产生溢出：OF1AAH+7CH（1）26H，没有溢出：OF0
37、第69页/共114页什么是溢出？处理器内部以补码表示有符号数8位表达的整数范围是：127 12816位表达的范围是：32767 32768如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出有溢出，说明有符号数的运算结果不正确3AH7CHB6H，就是58124182，已经超出128127范围，产生溢出，故OF1；补码B6H表达真值是74，显然运算结果也不正确 B6H10110110B，最高位为1，作为有符号数是负数 对B6H求反加1等于：01001001B101001010B4AH74 所以，B6H表达有符号数的真值为74第70页/共114页溢出和进位的区别溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志进位
38、标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确第71页/共114页 溢出和进位的对比例1：3AH7CHB6H无符号数运算：58124182范围内，无进位有符号数运算：58124182范围外，有溢出例2：AAH7CH（1）26H无符号数运算：170124294范围外，有进位有符号数运算：8612428范围内，无溢出第72页/共114页溢出和进位的应用场合处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参
39、加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出第73页/共114页辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）3AH7CHB6H，D3有进位：AF1运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF1；否则AF0这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心第74页/共114页方向标志DF（Direction Flag）用于串操作指令中，控制地址的变化方向：设置DF0，存储器地址自动增加；设置DF1，存储器地址自动减少CLD指令复位方向标志：DF0STD指令置位方向标志：DF1第75页/共114页中断允许标志IF（Inte
40、rrupt-enable Flag）控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应：设置IF1，则允许中断；设置IF0，则禁止中断CLI指令复位中断标志：IF0STI指令置位中断标志：IF1第76页/共114页陷阱标志TF（Trap Flag）用于控制处理器进入单步操作方式：设置TF0，处理器正常工作；设置TF1，处理器单步执行指令单步执行指令处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1的内部中断这种内部中断称为单步中断所以TF也称为单步标志n利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试n这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试第77页/共114页2.6 8088/8086的存储器结构存储器是计算机存储信息的地
41、方。掌握数据存储格式，以及存储器的分段管理对以后的汇编程序设计非常重要你能区别寄存器、存储器(主存)、外存(包括硬盘、光盘、磁带等存储介质)吗？答案第78页/共114页寄存器、存储器和外存的区别寄存器是微处理器（CPU）内部暂存数据的存储单元，以名称表示，例如：AX，BX.等。存储器也就是平时所说的主存，也叫内存，可直接与CPU进行数据交换。主存利用地址区别。外存主要指用来长久保存数据的外部存储介质，常见的有硬盘、光盘、磁带、U盘等。外存的数据只能通过主存间接地与CPU交换。程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要时才进入主存。第79页/共114页一、数据的存储格式计算机中信息的单位二进制位
42、Bit：存储一位二进制数：0或1字节Byte：8个二进制位，D7D0字Word：16位，2个字节，D15D0双字DWord：32位，4个字节，D31D0最低有效位LSB：数据的最低位，D0位 （Least Significant Bit）最高有效位MSB：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指D7、D15、D31位（Most Significant Bit）图示图示第80页/共114页二、存储单元及其存储内容每个存储单元都有一个编号；被称为存储器地址每个存储单元存放一个字节的内容图示图示0002H单元存放有一个数据34H表达为0002H34H第81页/共114页 三、多字节数据存放方式多字节数
43、据在存储器中占连续的多个存储单元：存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址；表达时，用它的低地址表示多字节数据占据的地址空间。图2-5中0002H“字”单元的内容为：0002H=1234H0002H号“双字”单元的内容为：0002H=78561234H 80 x86处理器采用“低对低、高对高”的存储形式，被称为“小端方式Little Endian”。相对应还存在“大端方式Big Endian”。图示图示第82页/共114页四、数据的地址对齐同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等（视具体情况来确定）字单元安排在偶地址（xxx0B）、双字单元安排在模4地址（xx00B）
44、等，被称为“地址对齐（Align）”对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度第83页/共114页请大家思考：1,16位字长的机器可以访问的最大存储空间是多少？216=64KB 2,基于8086CPU的PC机的最大存储容量是多少？220=1MB这是因为8086对外有20条地址线 用16进制数表示1M字节的地址范围应为：00000FFFFF3，那么，在16位字长的机器里，用什么办法来提供20位地址呢？存储器地址分段 2.7 存储器的分段管理第84页/共114页程序员在编制程序时把存储器划分成段，每个段的大小可达64KB。这样段内地址可以
45、用16位表示。实际上段的大小并不确定，不超过64K即可。但是段的起始地址有所限制，段不能起始于任意地址，必须从任一小段的首地址开始。8086规定：从0地址开始，每16个字节为一小段 如从存储器最低地址开始的3个小段的地址区间如下：00000，00001，00002，0000E，0000F 00010，00011，00012，0001E，0001F 00020，00021，00022，0002E，0002F 第85页/共114页第一列就是每一小段的首地址。其特征是：最低位为0（16进制），也就是20位地址的低4位为0。在1M字节的地址空间里，共有64K个小段首地址。00000H 00010H F
46、FFE0H FFFF0H第86页/共114页在1M字节的存储器里，每一个存储单元都有一个唯一的20位地址，称为该存储单元的物理地址。20位物理地址由20位段地址和16位段内地址组成段地址是每一段的起始地址，由于它必须是小段的首地址，所以其低4位一定0，这样就可以规定段地址只取段起始地址的高16位值。段内地址又叫偏移地址，指在段内相对于段起始地址的偏移值。第87页/共114页存储器采用分段管理后，每个段的首地址（称为段基地址或段地址）保存在8086内部的CS、DS、SS和ES四个16位的寄存器中，我们可以对段寄存器设置不同的值以指向不同的段。16位的段地址和16位的偏移地址组合形成20位的物理地
47、址，这就是8086的工作方式，这在 80 x86的寻址模式中称为实模式。第88页/共114页8088CPU有20条地址线最大可寻址空间为2201MB物理地址范围从00000HFFFFFH8088CPU将1MB空间分成许多逻辑段（Segment）每个段最大限制为64KB段地址的低4位为0000B这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，还具有多个逻辑地址第89页/共114页物理地址的计算方法可以表示如下：把段地址左移4位再加上偏移地址值就形成物理地址 16位段地址 0 015150000000016位偏移地址 0 01515+20位物理地址 0 01919段地址 16d+偏移地址=物理地址
48、第90页/共114页一、物理地址和逻辑地址8088CPU存储系统中，对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号，就是物理地址，从00000H FFFFFH分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式为段基地址:段内偏移地址分隔符物理地址 14700H逻辑地址 1460H:100H第91页/共114页逻辑地址段地址说明逻辑段在主存中的起始位置8088规定段地址必须是模16地址：xxxx0H省略低4位0000B，段地址就可以用16位数据表示，就能用16位段寄存器表达段地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量，称为有效地址EA（Effective Address）每段不超过64KB，偏移地址也可用
49、16位数据表示第92页/共114页物理地址和逻辑地址的转换将逻辑地址中的段地址左移4位，加上偏移地址就得到20位物理地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址1460:100、1380:F00物理地址14700H 14700H14600H 100H14700H13800H F00H14700H段地址左移4位加上偏移地址得到物理地址第93页/共114页二、段寄存器8088有4个16位段寄存器CS（代码段）指明代码段的起始地址SS（堆栈段）指明堆栈段的起始地址DS（数据段）指明数据段的起始地址ES（附加段）指明附加段的起始地址每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途第94
50、页/共114页1，代码段寄存器CS（Code Segment）代码段用来存放程序的指令序列代码段寄存器CS存放代码段的段地址指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令第95页/共114页2，堆栈段寄存器SS（Stack Segment）堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据第96页/共114页3，数据段寄存器DS（Data Segment）数据段存放运行程序所用的数据数据段寄存器DS存放数据段的段地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移