微机系统及CPU.pptVIP

本章重点 1、了解微计算机系统的层次 2、掌握微型 计算机的工作过程 ，尤其是 对存储器的读写过程。 3、了解微处理器的构成,物理地址及逻辑地址. 4、掌握存储器的定义及其结构，能熟练计算物理地址，掌握/BHE和A0 的用法。 5、掌握堆栈的定义，熟练运用。 1、微计算机系统的层次 微处理器(Microprocessor) 微型计算机(Microcomputer) 微计算机系统(Microcomputer system) 微型 计算机的工作过程 1.1微处理器(Microprocessor) 不包含微型计算机硬件的全部功能，但它是微型计算机控制、处理的核心。 单片VLSI电路，体系结构技术、工作频率已达空前高的水平。 主流微处理器具有通用性，不仅用于微型机也用于工作站及超级计算机。 由运算逻辑部件、寄存器、控制部件组成。 1.1.1微处理器----之运算器 运算器即为ALU单元，参加运算的两个操作数 一个来自于累加器，另一个来自于内部数据总线，可以使数据缓冲器的内容，也可以使寄存器阵列的内容。 1.1.2微处理器----之控制器 控制器负责逐条取从存储器中取指令，经译码后发命令。包括有： 指令寄存器 指令译码器 可编程逻辑阵列 1.1.3微处理器----之内部寄存器阵列 包括有： 1、通用寄存器 1）数据寄存器AX、BX、CX、DX 2）地址指针寄存器SP、BP 3）变址寄存器SI、DI 2、段寄存器（CS、DS、ES、SS） 3、控制寄存器 1)状态标志位CF、PF、AF、ZF、SF、OF 2）控制标志位（TF、IF、DF） 通用寄存器AX、BX、CX、DX 控制寄存器 控制寄存器 1)状态标志位CF、PF、AF、ZF、SF、OF 2）控制标志位（TF、IF、DF） 思考题： 将 十六进制数62A0H与1234H相加，试给出和数并标志AF、SF、ZF、CF、OF、和PF的状态。 8086的CPU内部结构 1.总线接口单元BIU（Bus Interface Unit） 由段寄存器（CS、DS、SS、ES）、指令指针寄存器(IP）、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及I/O控制逻辑等部分组成。 执行单元部件EU（Execution Unit） 由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）、标志寄存器（FR）和内部控制逻辑组成。 1.2微型计算机 微处理器：执行指令的核心。 存储器：指令码、操作数、结果的存储。 外围接口电路：并口、串口、外存接口、显示器接口、网络接口、声音接口等。 系统总线：不同层次的总线将上述模块连接起来，作为各种信息的通路，按信息类别分为数据、地址、控制三类总线。 1.2.1存储器 存储器的分段概念 每个段的长度为64KB，段内地址是连续的，允许单个逻辑段在整个1MB存储空间内浮动 2． 存储器物理地址的形成 逻辑地址 是程序中使用的地址，它由段基址和段内偏移值所组成，段基址与段内偏移值都为16位的二进制数。 物理地址 也叫实际地址或绝对地址，是CPU访问存储器时实际使用的地址，为20位地址。 3.存储器结构 存储器是计算机的重要组成部分，当要访问某个存储单元时，首先必须获得该单元的物理地址。IBM PC微机系统可以有多达1MB的存储器，地址从 00000H到FFFFFFH。1M=220，所以需要有20位寄存器才能遍寻1MB内存，然而CPU中与地址有关的寄存器，如 IP、SP、BP、SI和DI都是16位的，为了解决这一矛盾，则采取了分段技术。 ?? 1. 物理地址的形成? 8086/8088 均把1MB的存储空间划分成若干个段，每段64KB，段的起始单元地址叫做基地址，它为16的整数倍。段的基地址是由相应的段寄存器形成的。每段存储空间为64KB，则段内可用16位来表示其相对地址，这16 位的数值称偏移地址。则一个20位的物理地址是由段寄存器的内容和偏移地址形成的，其关系式为：物理地址=段寄存器的内容*24+偏移地址。 ?? 2.存储空间的布局? IBM PC机对存储空间作了固定的安排：其中RAM为64KB，可扩充到640KB；显示缓冲区有128KB；只读存储器ROM位于主存的尾部一般只有40KB，但可使用ROM选件板扩充到256KB。 ? 存储器标准结构 4.堆栈 1.堆栈? 堆栈是一个很重要的概念,也是编程的基本手法。 ??? 堆栈是按先进后出的的原则在内存中组织的一个存储区域。该区域一端固定一端活动,固定端称为栈底,而活动端称为栈顶。往堆栈中存入或取出信息都在栈顶进行。CPU中的堆栈指针SP始终指向栈顶,而堆栈段寄存器SS则指明了堆栈