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微机原理及应用 ———第4.1讲 课 程 内 容 微处理器：CPU的编程结构、内部组成及外部功能特性，CPU的操作和时序。 指令系统：寻址方式（涉及存储器的组织和管理）及80x86指令系统。 汇编语言程序设计：汇编语言程序格式，汇编语言的基本语法，BIOS与DOS功能调用，汇编语言程序的上机调试。 存储器及其接口：存储器结构，工作原理，存储器与CPU的连接，存储空间的扩展 ；高速缓存（Cache)。 输入与输出：程序控制方式，中断及中断控制器,DMA方式及DMA控制器。 可编程I/O接口电路：串行接口，并行接口，定时器/计数器，A/D、D/A等。 总线及常见总线标准（ ISA, EISA, PCI, USB等）。 80x86/Pentium 保护模式的软件体系结构 高性能微处理器的先进技术及典型结构 MIPS/ARM/80x86/Pentium 指令结构 程序员真正可见的部分，作为软硬件的接口(Interface)或边界(Boudary) ISA主要关注： 可编程存储器的组织 Organization of programmable storage (memory registers): 可寻址内存大小和寄存器数目Includes the amount of addressable memory and number of available registers. 数据类型和数据结构：编码和表达Data Types Data Structures: Encodings representations. 指令集：具体操作 Instruction Set: What operations are specified. 指令格式与编码Instruction formats and encoding. 寻址模式与数据/指令访问方式Modes of addressing and accessing data items and instructions 指令系统（指令集）是CPU所能执行的各种指令的集合，定义了硬件所能完成的基本操作。 指令通常应提供的信息： (1) 做什么操作---操作码:操作的性质和功能 (2) 操作数从哪里来---操作数的地址 (3) 操作结果放在哪里---操作结果的地址 (4) 对于调用和转移指令，还要涉及转移或调用地址的提供方式---下一条指令的地址 存储器的组织 数据类型和数据结构 字节、字、双字存放示意 8086存储器的分体结构 32位存储器接口结构 BE3#~BE0#与A1和A0的关系 存储器中数据的存放 存储器中数据的存放(例2) 数据类型(C vs 汇编) 2-D Map 1-D Signal 音频 指令组成 指令 是机器唯一能够识别和执行的语言，它就是一堆二进制代码（机器语言（Machine Language） 。。。1000100111011000B。。。 。。。89D8H，该代码完成的功能是将寄存器BX的内容送到寄存器AX中。 这些代码中一部分是指示计算机完成某种运算，如算术和逻辑运算，它称为操作码；一部分是操作的对象，例如加法运算的加数和被加数，称为操作数。 由于二进制代码不易记忆，所以使用“助记符”，上述指令表示的是 MOV AX, BX 早期的程序员是通过直接编写机器语言控制计算机，通过编写特定的序列让计算机运行，编程的复杂性大。 指令的组成 指令的一般格式 操作码字段(field) 标明计算机要执行什么操作 操作数字段 指出指令在执行过程中所需要的操作数（值为多少 或者放在什么地方），以及操作结果送到哪里 指令中地址码的设计 四地址格式：(实际不用) （A1）OP（A2）=A3 （A4）=下一条指令地址 三地址格式 (也很少用)： (A1)OP(A2)=A3 , (PC)+当前指令所占空间=PC 二地址格式：(A1)OP(A2)=A1, (PC)+1=PC 单地址格式：OP(A1)=A1, (PC)+1=PC 零地址格式：OP ；例：PUSHF， NOP 现代微型计算机中多采用二地址指令，两个操作数分别称为“源操作数”和“目的操作数”，指令执行后，把运算结果放到目的操作数的地址之中。 例如 ADD A,B 执行A+B,并将运算结果回写到A 指令的操作码在机器中的表示比较简单，只要对每一种操作指定相应的二进制代码即可；而指令的操作数字段的情形就比较复杂。 X86 指令格式 在汇编语言中，指令的一般格式为 其中括弧括起的部分不是必需的，为可选项。“标号”在第四章详细介