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微型计算机原理 微型计算机系统导论 微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路等所组成的计算机（主机）。微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统（图见P4）。 冯·诺依曼体系： ·以二进制形式表示指令和数据 ·程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速的从存储器中取出指令加以执行。 ·由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。 总线：是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道 （单）地址总线AB：在对存储器或I/O端口进行访问时，传送有CPU提供的要访问的存储单位或I/O端口的地址信息。 （双）数据总线DB：从存储器取指令或读写指令对I/O端口进行读写操作时，指令码或或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出。 （单）控制总线CB：各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU。 微处理器是微型计算机的核心，它是将计算机中的运算器和控制器集成在一块硅片上制成的集成电路芯片，也称为中央处理单元（CPU）。 微处理器由运算器ALU、控制器CU、内部寄存器R三部分组成。 运算器：又称算术逻辑单元，用来进行算术或逻辑运算以及移位循环等操作。参加运算的两个操作数一个来自累加器A，另一个来自内部数据总线，可以是数据缓冲寄存器DR中的内容，也可以是寄存器阵列RA中某个寄存器的内容。 控制器：又称控制单元，是全机的指挥中心。它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制命令，以保证正确完成程序所要求的功能。控制器包括： a、指令寄存器IR：用来存放从存储器取出的将要执行的指令码。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中，然后再传送到指令寄存器IR中。 b、指令译码器ID：用来对指令寄存器IR中的指令操作码字段进行译码。以确定该指令应执行什么操作。 c、可编程逻辑阵列PLA：用来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制信号，并经过控制总线CB送往有关部件，从而使计算机完成相应的操作。 3、 内部寄存器： a、程序计数器PC：又称指令指针IP，它被用来存放下一条要执行指令所在存储单元的地址。在程序开始执行前，必须将它的起始地址送入PC。当读取指令时，CPU将自动修改PC内容，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。 b、地址寄存器AR：用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址。在取指令时，PC中存放的指令地址送到AR，根据此地址从存储器中取出指令。在取操作数时，将操作数地址通过内部数据总线送到AR，再根据此地址从存储器中取出操作数；在向存储器存入数据时，也要先将代谢如数据的地址送到AR，再根据此地址向存储器写入数据。 c、数据缓冲寄存器DR：用来暂时存放指令或数据。从存储器读出时，若读出的是指令，经DR暂存的指令经过内部数据总线送到指令寄存器IR；若读出的是数据，则通过内部数据总线送到运算器或有关的寄存器。 d、累加器A： e、标志寄存器FLAGS：又称程序状态字，用来存放执行算术运算指令、逻辑运算指令或测试指令后建立的各种状态码内容以及对CPU操作进行控制的控制信息。标志位的具体设置及功能随微处理器型号的不同而不同。编写程序时，可以通过测试有关标志位的状态来决定程序的流向。 f、寄存器阵列RA 计算机中的数制和编码 机器数：把一个数及其符号位在机器中的一组二进制数表示形式称为“机器数”。机器数所表示的值称为该机器数的“真值”。 溢出及其判断方法： 进位用来判断无符号数运算结果是否超出了计算机所能表示的最大无符号数的范围。 溢出用来判断带符号数补码运算结果是否超出了补码所能表示的范围。 ASCII字符编码：“1~9”范围31H~39H；“A~Z”范围41H~50H；“a~z”范围61H~70H 80×86微机处理器 “集成度”是指CPU芯片中所包含的晶体管数，单位为万/片。 “主频“是指芯片所使用的主时钟频率，它直接影响计算机的运行速度。 “数据总线”是计算机中各个组成部件间进行数据传送时的公共通道。 “地址总线”是在对存储器或I/O端口进行访问时，传送由CPU提供的要访问的存储单元或I/O端口的地址信息的总线，其宽度决定了处理器能直接访问的主存容量大小。 8086 CPU从功能上讲可分为两大部分：总线接口单元BIU和执行单元EU。 1、总线结构单元BIU：负责完成CPU与存储器或I/O设备接口之间的数据传送。其具体任务是： 读指令——指令队列出现空字节时，从内存取出后续指令。BIU取指令时，并不影响EU执行。 读操作数——EU需要从内存