微机原理概要完整版

1、 教材 32位微型计算机原理与接口技术 仇 玉 章 主编 清华大学出版社 参考文献： 微型计算机硬件技术及应用基础 邹逢兴 主编 国防科技大学出版社 32微型计算机原理接口技术及其应用 史新福 等 编 西北工业大学出版社 http:/ 广 东工业大学 http:/ wjylyjkjs_course_resume.asp 华北航天工业大学 http:/ 南京理工大学 http:/ x.asp 东南大学 微型机原理与接口技术微型机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 1. 课程性质及教学目的 微型计算机原理与接口技术是学习以Intel 80486为背景的32位微型计算机基本知识和应用 技能

2、的重要课程。本课程帮助学生掌握微型计 算机的硬件组成及使用；学会运用指令系统和 汇编语言进行程序设计；熟悉各种类型的接口 及其应用，树立起微型计算机体系结构的基本 概念，为后继计算机课程的学习及应用打好基 础。 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 2. 课程教学安排 理论教学学时：58学时 实验学时：6学时 考试形式：以笔试为主占70%，实践占20%， 作业占10% 3. 教材主体内容结构 基本知识与基本概念 计算机中的数据表示：数制与编码 计算机的系统组成：硬件、软件 存储器的基础知识 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要

3、求课程简介及要求 80486微处理器 微处理器内部结构 80486的工作模式：实地址模式、保护虚地址模式 和虚拟86方式 80486的外部引脚 指令系统与汇编语言 指令的概念与寻址方式 80486指令系统介绍 汇编语言格式、基本表达、伪指令介绍 汇编语言源程序的建立、编辑、运行、调试 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 汇编语言程序设计及其应用 程序设计的方法和步骤 顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计 DOS和BIOS中断调用 DOS功能调用 BIOS中断调用 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 输

4、入输出系统 输入输出接口概述 信息交换方式：无条件方式、查询方式、中断方式及DMA方式 可编程定时/计数器8254 中断系统 中断的概念 中断向量及其作用 软中断与硬件中断的区别 微机系统的中断处理过程 可编程中断控制器8259A及其应用 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 串行通信 1串行同步通信与异步通信的基本概念 2串行通信接口标准RS-232C 38250接口的内部结构，端口地址分配，分频率系数的计算与 初始化步骤。 48251A的内部结构，同步收/发与异步收/发，初始化方法 并行I/0接口芯片 18255A的内部结构：两组控制电路，三个端口

5、，方式0、方式1 与方式2的特点与使用场合。 28255A方式选择控制字和C口置位/复位控制字的含义及使用。 8255A的应用和初始化。 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 课程简介及要求课程简介及要求 DMADMA控制器控制器 1DMA的工作过程 28237A的内部结构和基本功能 38237A各个内部寄存器的作用 存储系统存储系统 1虚拟存储器的概念 280486的段式存储器、页式存储器、段页式存储器 3Cache的工作原理 11 第一章第一章数制和码制数制和码制 1.1计算机中的数制计算机中的数制 1.2计算机中的码制计算机中的码制 .3浮点数基本概念浮点数基本概念 12 1

6、.1计算机中的数制 计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的，计算机中的数据都是采用二进制形式存储和处理的， 二进制数只有两个数字二进制数只有两个数字0 0和和1 1，这与我们日常生活中，这与我们日常生活中 所使用的十进制数是不同的。所使用的十进制数是不同的。 、计算机中常用的计数制、计算机中常用的计数制 人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二人们最常用的数是十进制数，计算机中采用的是二 进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写，进制数，同时有的时候为了简化二进制数据的书写， 也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介也采用八进制和十六进制表示方法。下面将分别介 绍这几种常用的

7、进制。绍这几种常用的进制。 1、十进制数、十进制数 十进制数是大家熟悉的，用十进制数是大家熟悉的，用0 0，1 1，2 2，8 8，9 9十十 个不同的符号来表示数值，它采用的是个不同的符号来表示数值，它采用的是“逢十进一，逢十进一， 借一当十借一当十”的原则。的原则。 13 2、二进制表示法、二进制表示法 基数为基数为1010的记数制叫十进制；基数为的记数制叫十进制；基数为2 2的记数制叫做二的记数制叫做二 进制。进制。 二进制数的计算规则是二进制数的计算规则是“逢二进一，借一当二逢二进一，借一当二”。 二进制表示数值方法如下：二进制表示数值方法如下： NB=Ki*2i其中： 其中：Ki=0

8、或或1 n i=-m 例：二进制数例：二进制数1011.1表示如下：表示如下： (1011.1)B=1*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1 14 运算规则：运算规则： 加法运算：加法运算： 0+0=00+1=11+0=11+1=10（逢二进一）（逢二进一） 减法运算：减法运算： 0-0=010-1=1（借位）（借位）1-0=11-1=0 乘法运算：乘法运算： 0*0=00*1=01*0=01*1=1 除法运算除法运算 0/1=01/1=1 15 3、八进制表示法、八进制表示法 八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用八进制数是基数为八的计数制。八进制数主要采用0， 1，2，7这

9、八个阿拉伯数字。这八个阿拉伯数字。 八进制数的运算规则为八进制数的运算规则为“逢八进一，借一当八逢八进一，借一当八”。 八进制表示数值方法如下：八进制表示数值方法如下： NO=Ki*8i其中： 其中：Ki=0、1、2、3、4、5、6、7 n i=-m 例：（例：（467.6)O=4*82+6*81+7*80+6*8-1 16 4、十六进制表示法、十六进制表示法 基数为基数为16，用，用0-9、A-F十五个字符来数值，逢十六十五个字符来数值，逢十六 进一。进一。 各位的权值为各位的权值为16i。 二进制表示数值方法如下：二进制表示数值方法如下： NH=Ki*16i其中： 其中：Ki=0-9、A-

10、F n i=-m 例：（例：（56D.3)H=5*162+6*161+13*160+3*16-1 17 下表给出了计算机中不同计数制的基数、数码、进下表给出了计算机中不同计数制的基数、数码、进 位关系和表示方法。位关系和表示方法。 计数制计数制基数基数数码数码进位关系进位关系表示方法表示方法 二进制二进制20、1逢二进一逢二进一1010B或（或（1010）2 八进制八进制80、1、2、3、4、5、6、7逢八进一逢八进一247O或（或（247）8 十进制十进制100、1、2、3、4、5、6、7、8、 9 逢十进一逢十进一598D或（或（598）10 十六进制十六进制16 0、1、2、3、4、5、

11、6、7、8、 9、A、B、C、D、E、F 逢十六进一逢十六进一 7C2FH或（或（7C2F） 16 18 1 1、2 2 数制间的转换数制间的转换 1、二进制数和十进制数之间的转换、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数）、二进制数转换为十进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。 例例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875 19 （2）、十进制数转换为二进制数）、十进制数转换为二进制数 方法：方法： A、

12、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转、将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把转 换结果进行相加。换结果进行相加。 B、整数转换采用除、整数转换采用除2取余法：取余法：用用2不断地去除要转换的不断地去除要转换的 数，直到商为数，直到商为0。再将每一步所得的余数，按逆序排列，。再将每一步所得的余数，按逆序排列， 便可得转换结果。便可得转换结果。 C、小数转换采用乘、小数转换采用乘2取整法：取整法：每次用每次用2与小数部分相乘，与小数部分相乘， 取乘积的整数部分，再取其小数部分乘取乘积的整数部分，再取其小数部分乘2直到小部分为直到小部分为0。 将所取整数顺序放在小数点后即为转换结果。将所

13、取整数顺序放在小数点后即为转换结果。 20 例：将（例：将（136）D转换为二进制数。转换为二进制数。 2136余数（结果）余数（结果）低位低位 268-0 234-0 217-0 28-1 24-0 22-0 21-0 0-1高位高位 转换结果：（转换结果：（136）D=（10001000）B 21 例：将（例：将（0.625)D转换为二进制数。转换为二进制数。 0.625*21.25*20.5*21.0 取整：取整：高位高位低位低位 转换结果：转换结果：(0.625)D =(0.101)B 22 2、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换、二进制数和八进制数、十六进制数间的转换 （1）、二

14、进制数到八进制数、十六进制数的转换）、二进制数到八进制数、十六进制数的转换 A、二进制数到八进制数转换采用、二进制数到八进制数转换采用“三位化一位三位化一位”的方的方 法。法。从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向从小数点开始向两边分别进行每三位分一组，向 左不足三位的，从左边补左不足三位的，从左边补0；向右不足三位的，从右边；向右不足三位的，从右边 补补0。 B、二进制数到十六进制数的转换采用、二进制数到十六进制数的转换采用“四位化一位四位化一位” 的方法。的方法。从小数点开始向两边分别进行每四位分一组，从小数点开始向两边分别进行每四位分一组， 向左不足四位的，从左边补向左不足四位的，从

15、左边补0；向右不足四位的，从右；向右不足四位的，从右 边补边补0。 例：将例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。转换为八进制数和十六进制数。 1000110.01001000110.010 (106.2)O 23 二进制数到十六进制数的转换：二进制数到十六进制数的转换： （1000110.01）B=1000110.0101000110.0100 (46.4)H （2）、八进制、十六进制数到二进制数的转换）、八进制、十六进制数到二进制数的转换 方法：采用方法：采用“一位化三位（四位）一位化三位（四位）”的方法。的方法。按顺序按顺序 写出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数

16、，所写出每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所 得结果即为相应的二进制数。得结果即为相应的二进制数。 例：将例：将(352.6)o转换为二进制数。转换为二进制数。 352.6 011101010110=(11101010.11)B 24 1.1.3 计算机中常用的编码计算机中常用的编码 计算机除了用于数值计算之外，还要进行大量的文字信息处理计算机除了用于数值计算之外，还要进行大量的文字信息处理 ，也就是要对表达各种文字信息的符号进行加工。计算机中目，也就是要对表达各种文字信息的符号进行加工。计算机中目 前最通用的两种字符编码分别是美国前最通用的两种字符编码分别是美国信息信息交换标准代码（交

17、换标准代码（ ASCII码）和二码）和二十进制编码（十进制编码（BCD码）。码）。 1.美国信息交换标准代码（美国信息交换标准代码（ASCII码）码） ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange ）码是美国信息交换标准代码的简称，用于给西文字符编码，）码是美国信息交换标准代码的简称，用于给西文字符编码， 包括英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。包括英文字母的大小写、数字、专用字符、控制字符等。 这种编码由这种编码由7位二进制数组合而成，可以表示位二进制数组合而成，可以表示128种字符，目前种字符，目前 在国际上广泛流行。在国

18、际上广泛流行。 （见书（见书P.3表表1.2） 25 2.二二十进制编码十进制编码BCD码码 BCD（Binary-CodedDecimal）码又称为）码又称为“二二十进制编码十进制编码” ，专门解决用二进制数表示十进数的问题。，专门解决用二进制数表示十进数的问题。 “二二十进制编码十进制编码”最最常用常用的是的是8421编码，其方法是用编码，其方法是用4位二进位二进 制数表示制数表示1位十进制数，自左至右每一位对应的位权是位十进制数，自左至右每一位对应的位权是8、4、2、 1。 由于由于4位二进制数有位二进制数有00001111共共16种状态，而十进制数种状态，而十进制数09只取只取 000

19、01001的的10种状态，其余种状态，其余6种不用种不用。 26 27 通常，通常，BCD码有两种形式，即压缩码有两种形式，即压缩BCD码和非压缩码和非压缩BCD码。码。 （1）压缩）压缩BCD码：压缩码：压缩BCD码的每一位数采用码的每一位数采用4位二进制数来位二进制数来 表示，即一个字节表示两位十进制数。例如：十进制数表示，即一个字节表示两位十进制数。例如：十进制数59D， 采用压缩采用压缩BCD码表示为二进制数是码表示为二进制数是01011001B。 （2）非压缩）非压缩BCD码：非压缩码：非压缩BCD码的每一位数采用码的每一位数采用8位二进制位二进制 数来表示，即一个字节表示数来表示，

20、即一个字节表示1位十进制数。而且只用每个字节的位十进制数。而且只用每个字节的 低低4位来表示位来表示09，高，高4位为位为0。例如：十进制数。例如：十进制数87D，采用非压，采用非压 缩缩BCD码表示为二进制数是码表示为二进制数是0000100000000111B。 28 3.汉字编码汉字编码 具有汉字信息处理能力的计算机系统，除了配备必要的汉字设备具有汉字信息处理能力的计算机系统，除了配备必要的汉字设备 和接口外，还应该装配有支持汉字信息输入、输出和处理的操作和接口外，还应该装配有支持汉字信息输入、输出和处理的操作 系统。系统。 （1）汉字输入码：用于外部输入汉字，也称为外码。有顺序码）汉字

21、输入码：用于外部输入汉字，也称为外码。有顺序码 将汉字按一定顺序排好，然后逐个赋予将汉字按一定顺序排好，然后逐个赋予1个号码作为该汉字个号码作为该汉字 的编码，例如区位码；音码的编码，例如区位码；音码根据汉字的读音进行编码，例如根据汉字的读音进行编码，例如 拼音码；形码拼音码；形码根据汉字的字形进行编码，例如五笔字型；音根据汉字的字形进行编码，例如五笔字型；音 形码形码根据汉字的读音和字形进行编码，例如双拼码。根据汉字的读音和字形进行编码，例如双拼码。 （2）汉字机内码：是汉字处理系统内部存储、处理汉字而使用）汉字机内码：是汉字处理系统内部存储、处理汉字而使用 的编码，简称内码。内码与国家标准

22、的编码，简称内码。内码与国家标准GB2312-80汉字字符集有简汉字字符集有简 明的一一对应关系。明的一一对应关系。 29 （3）汉字交换码：是汉字信息处理系统之间或通信系统之间传）汉字交换码：是汉字信息处理系统之间或通信系统之间传 输信息时，对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字输信息时，对每个汉字所规定的统一编码。我国已指定了汉字 交换码的国家标准交换码的国家标准“信息交换用汉字编码字符集信息交换用汉字编码字符集基本集基本集”， 代号代号GB2321-80，又称，又称“国标码国标码”。国标码字符集共收录汉字。国标码字符集共收录汉字 和图形符号和图形符号7445个。其中：一级常用汉字个

23、。其中：一级常用汉字3755个；二级非常用个；二级非常用 汉字和偏旁部首汉字和偏旁部首3008个；图形符号个；图形符号682个。国标码是所有汉字编个。国标码是所有汉字编 码都应该遵循的标准，自公布这一标准后，汉字机内码的编码、码都应该遵循的标准，自公布这一标准后，汉字机内码的编码、 汉字字库的设计、汉字输入码的转换、输出设备的汉字地址码汉字字库的设计、汉字输入码的转换、输出设备的汉字地址码 等，都以此标准为基础。等，都以此标准为基础。 返回 30 1.2 计算机中的码制计算机中的码制 1.基本概念基本概念 在计算机内部表示二进制数的方法通常称为数值编码，在计算机内部表示二进制数的方法通常称为数

24、值编码， 把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化，这样把一个数及其符号在机器中的表示加以数值化，这样 的数称为机器数。机器数所代表的数称为该机器数的的数称为机器数。机器数所代表的数称为该机器数的 真值。真值。 31 （1）机器数的符号：）机器数的符号：在算术运算中，数据是有正有负的，称之在算术运算中，数据是有正有负的，称之 为带符号数。为了在计算机中正确地表示带符号数，通常规定为带符号数。为了在计算机中正确地表示带符号数，通常规定 每个字长的最高位为符号位，并用每个字长的最高位为符号位，并用“0”表示正数，用表示正数，用“1”表示表示 负数。例如：字长为负数。例如：字长为8位二进制时，位二进

25、制时，D7为符号位，其余为符号位，其余D6D0 为数值位；字长为为数值位；字长为16位二进制数时，位二进制数时，D15为符号位，其余为符号位，其余 D14D0为数值位。为数值位。 如：如： 01100000B，10110000B称机器数，对应称机器数，对应 有符号的数：有符号的数：+1100000B，-0110000B称真值数，值为称真值数，值为+96，-48 无符号的数：无符号的数：01100000B，10110000B其十进制数为其十进制数为96，176 32 （2）机器数的范围：）机器数的范围：由计算机的由计算机的CPU字长来决定。字长来决定。 当使用当使用8位寄存器时，字长为位寄存器时

26、，字长为8位，所以一个无符号整数的最大位，所以一个无符号整数的最大 值是：值是： （11111111）B=（255）D，此时机器数的范围是，此时机器数的范围是0255。 当使用当使用16位寄存器时，字长为位寄存器时，字长为16位，所以一个无符号整数的最位，所以一个无符号整数的最 大值是：大值是： （1111111111111111）B=（FFFF）H=（65535）D，此时机器，此时机器 数的范围是数的范围是065535 33 （3）机器数中小数点的位置：）机器数中小数点的位置： 在机器中，小数点的位置通常有两种约定，一种规定小数点的在机器中，小数点的位置通常有两种约定，一种规定小数点的 位置

27、固定不变，这时的机器数称为位置固定不变，这时的机器数称为“定点数定点数”；另一种规定小；另一种规定小 数点的位置可以浮动，这时的机器数称为数点的位置可以浮动，这时的机器数称为“浮点数浮点数”。 34 2.机器数的原码、反码、补码机器数的原码、反码、补码 （1）原码：）原码：规定正数的符号位为规定正数的符号位为0，负数的符号位为，负数的符号位为1，其它其它 位按照一般的方法来表示数的绝对值位按照一般的方法来表示数的绝对值。用这样的表示方法得到。用这样的表示方法得到 的就是数的原码。的就是数的原码。 例如：当机器字长为例如：当机器字长为8位二进制数时：位二进制数时： X1011011X原码 原码

28、01011011 Y1011011Y原码 原码 11011011 X0000000X原码 原码 00000000 Y0000000Y原码 原码 10000000 原码表示的整数范围是（原码表示的整数范围是（2n-11）（2n-11），其中），其中n为为 机器字长。机器字长。 通常：通常：8位二进制原码表示的整数范围是位二进制原码表示的整数范围是127127， 16位二进制原码表示的整数范围是位二进制原码表示的整数范围是3276732767。 35 （2）反码：对于一个带符号的数来说，）反码：对于一个带符号的数来说， 正数正数反反=正数正数原，既原，既正数的反码与其原码相同；正数的反码与其原码相

29、同； 负数负数反反=其原码除符号位以外的各位按位取反。其原码除符号位以外的各位按位取反。 例如：当机器字长为例如：当机器字长为8位二进制数时：位二进制数时： X1011011X原码 原码 01011011X反码 反码 01011011 Y1011011Y原码 原码 11011011Y反码 反码 10100100 X0000000X原码 原码 00000000X反码 反码 00000000 Y0000000Y原码 原码 10000000Y反码 反码 11111111 反码表示的整数范围是（反码表示的整数范围是（2n-11）（2n-11），其中），其中n为为 机器字长。机器字长。 负数的反码与负数

30、的原码有很大的区别，反码通常用作求补码负数的反码与负数的原码有很大的区别，反码通常用作求补码 过程中的中间形式。过程中的中间形式。 36 （3）补码：）补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码为其正数的补码与其原码相同，负数的补码为其 反码在最低位加反码在最低位加1。 例如：例如：X1011011X0000000 X原码 原码 01011011X原码 原码 00000000 X补码 补码 01011011X补码 补码 00000000 Y1011011Y0000000 Y原码 原码 11011011Y原码 原码 10000000 Y反码 反码 10100100Y反码 反码 11111111 Y

31、补码 补码 10100101Y补码 补码 00000000 补码表示的整数范围是补码表示的整数范围是2n-1（2n-11），其中），其中n为机为机 器字长。器字长。 则：则：8位二进制补码表示的整数范围是位二进制补码表示的整数范围是128127， 16位二进制补码表示的整数范围是位二进制补码表示的整数范围是3276832767。 负零的补码和正零的补码相同。负零的补码和正零的补码相同。 37 3整数补码的运算整数补码的运算 （）模）模某一计量器的最大单位。某一计量器的最大单位。 如：时钟点；如：时钟点； 位寄存器，可表达位寄存器，可表达0000000011111111共共256个个 数，故模为

32、数，故模为28 N N位寄存器，模为位寄存器，模为2n （2）有模的运算有模的运算 凡是用器件进行的运算都是有摸运算。当运算结凡是用器件进行的运算都是有摸运算。当运算结 果大于摸时，超出的部分被运算器自动果大于摸时，超出的部分被运算器自动“丢弃丢弃” （保存在进位标志寄存器中）。（保存在进位标志寄存器中）。 38 如：时钟拨准，现是如：时钟拨准，现是3点，而时针指向点，而时针指向5点，点， 拨准的方法有二：拨准的方法有二： （逆时针拨小时）（逆时针拨小时） ，丢失，丢失 （顺时针拨小时）（顺时针拨小时）（mod12） 有有X+12=X若，若， 则则， 即即 7称是（）对模的补码。称是（）对模的

33、补码。 在摸在摸12的意义下，负数可以转化为正数，而的意义下，负数可以转化为正数，而 正负数相加也可转化为正数间的相加。如：正负数相加也可转化为正数间的相加。如： 4（5）=（）（） 39 （3）求补运算求补运算按位取反，末位加按位取反，末位加 例如：例如：X+75=1001011X-75=-1001011 +X补码 补码 01001011-X补码 补码 10110101 按位取反：按位取反：1011010001001010 末位加末位加1：1011010101001011 对对补码 补码按位取反末位加，就得到 按位取反末位加，就得到补 补 码码 对对补码 补码按位取反末位加，就得到 按位取反

34、末位加，就得到补码 补码 40 补码与真值之间的转换：补码与真值之间的转换：给定机器数的真给定机器数的真 值可以通过补码的定义来完成真值到补码的转值可以通过补码的定义来完成真值到补码的转 换，若已知某数的补码求其真值，计算方法如换，若已知某数的补码求其真值，计算方法如 下：下： 正数补码的真值等于补码的本身；正数补码的真值等于补码的本身； 负数补码转换为其真值时，利用负数补码转换为其真值时，利用“求补运算求补运算”， 即可得到该负数补码对应的真值。即可得到该负数补码对应的真值。 41 （4）整数补码的运算整数补码的运算 补码的加法规则：补码的加法规则： 补码 补码补 补补码 补码 补码的减法规

35、则：补码的减法规则： 补码 补码补 补补码 补码 其中其中X，Y为正负数皆可，符号位参加运算。为正负数皆可，符号位参加运算。 当满足当满足 （ （X，Y，XY）一个一个字节字节（一个（一个单元单元）（）（byte） 2个连续单元个连续单元一个字（一个字（word） 4个连续单元个连续单元双字（双字（doubleword） 1024个单元个单元=1KB 1024K=1MB（兆）（兆） 1024M=1GB 1024G=1TB 字长字长计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。 系统为每一个单元分配一个系统为每一个单元分配一个“地址地址”。地址由一串二进制数

36、。地址由一串二进制数 编排，写成十六进制形式。编排，写成十六进制形式。 如：如：1兆容量的内存，其地址编码范围为兆容量的内存，其地址编码范围为00000HFFFFFH， 即为即为20位的物理地址。位的物理地址。 74 2存储器读写操作存储器读写操作（图图2.4） 读操作读操作从指定存储单元读取信息。从指定存储单元读取信息。 过程：过程：CPU将将20位物理地址放在位物理地址放在AB上，通过地址译上，通过地址译 码器，码器，“选中选中”存储单元。然后，存储单元。然后，CPU发发“存储器读存储器读 命令命令”，被选中单元的内容读到，被选中单元的内容读到DB上，上，送到送到CPU的某的某 个寄存器个

37、寄存器中。中。 写操作写操作将信息写入指定单元。将信息写入指定单元。 过程：过程：CPU将将20位物理地址放在位物理地址放在AB上，通过地址译上，通过地址译 码器，码器，“选中选中”存储单元。存储单元。CPU把信息放在把信息放在DB上，然上，然 后，后，CPU发发“存储器写命令存储器写命令”，从而将，从而将DB上的信息上的信息写写 到指定的存储单元到指定的存储单元。 75 3、存储器扩容、存储器扩容 例：由例：由4片片8KB存储器芯片存储器芯片6246组成组成32KB的静态存储器的静态存储器 一片一片6246有有13根地址线（根地址线（A12A0）（即）（即8KB容量），容量），2根片选根片选

38、 信号线（信号线（CE1和和CE2），读（），读（OE）写（）写（WE）控制线。）控制线。 地址空间：地址空间：32KB=321024=32768=8000H 寻址范围：寻址范围：00000H07FFFH 地址线的低地址线的低13位与位与4片片6246的同名地址线复接，高位地址通过的同名地址线复接，高位地址通过 译码器产生译码器产生“片选片选”信号。信号。 （如（如图图2.5(P.15)） 76 77 2、4、1微处理器典型的基本结构微处理器典型的基本结构（如图）（如图） （1）算术逻辑部件）算术逻辑部件 累加器累加器AL：保存一个操作数或运算结果：保存一个操作数或运算结果 暂存器暂存器：保存

39、另一个操作数：保存另一个操作数 算术逻辑单元算术逻辑单元ALU：对数据进行加工处理，主要包括算术：对数据进行加工处理，主要包括算术 和逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等和逻辑运算，如加、减、乘、与、或、非运算等 标志寄存器标志寄存器F：保存算术和逻辑运算后建立的各种标志码：保存算术和逻辑运算后建立的各种标志码 （2）控制器）控制器 （3）寄存器）寄存器 2、4微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程 78 （2）控制器）控制器 由程序计数器（由程序计数器（PC）或称指令指针）或称指令指针(IP)、指令寄存器（、指令寄存器（IR）、）、 指令译码器（指令译码器（ID）和时序信号发生器组成。

40、）和时序信号发生器组成。 程序计数器（程序计数器（PC）或称指令指针）或称指令指针(IP)：要执行程序指令所要执行程序指令所 在单元地址。在单元地址。 指令寄存器（指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。：保存当前正在执行的一条指令。 指令译码器（指令译码器（ID）：将指令的操作码翻译成机器能识别的：将指令的操作码翻译成机器能识别的 命令信号。命令信号。 时序信号发生器时序信号发生器：根据指令译码器（：根据指令译码器（ID）产生的命令信号）产生的命令信号 产生具体的控制信号。产生具体的控制信号。 79 （3 3）寄存器）寄存器 包括一组通用寄存器组和专用寄存器。包括一组通用寄存器组和专

41、用寄存器。 通用寄存器通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数，例如数用于暂存参加运算的一个操作数，例如数 据寄存器可以用来存放据寄存器可以用来存放8 8位或位或1616位或位或3232位的二进制操作数。位的二进制操作数。 这些操作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也这些操作数可以是参加操作的数据，操作的中间结果，也 可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令都可以可以是操作数的地址，大部分算术和逻辑运算指令都可以 使用这些数据寄存器。使用这些数据寄存器。 专用寄存器专用寄存器通常有指令指针通常有指令指针IPIP或称（程序计数器或称（程序计数器PCPC） 和堆栈指针和堆栈指针SPSP等等

42、 80 (ID) 返回 81 执行一条指令：包括取指令与执行指令两个基本阶段执行一条指令：包括取指令与执行指令两个基本阶段 2、4、2一个程序执行过程一个程序执行过程 82 实例：求实例：求5+8=？ 在进行计算前，应做如下工作：在进行计算前，应做如下工作： （1）、用助记符号指令（汇编语言）编写程序（源程序）；）、用助记符号指令（汇编语言）编写程序（源程序）； （2）、用汇编软件（汇编程序）将源程序汇编成计算机能识别）、用汇编软件（汇编程序）将源程序汇编成计算机能识别 的机器语言程序；的机器语言程序； （3）、将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放。）、将数据和程序通过输入设备送入存储器中

43、存放。 完成完成5+8=？的程序：？的程序： 助记符助记符机器码机器码操作操作 MOVAL，05H/B0H05H；把；把05送入累加器送入累加器AL ADDAL，08H/04H08H；08与与AL中内容相加，中内容相加，结果存入结果存入 累加器累加器AL HLT/F4H；CPU暂停操作。暂停操作。 83 该程序在内存中的存储分配：该程序在内存中的存储分配：3条指令共条指令共5个字节个字节 84 1、取第一指令操作码的过程：、取第一指令操作码的过程： （1）、将程序计数器（）、将程序计数器（PC或或IP）的内容）的内容00送地址寄存器送地址寄存器AR。 （2）、程序计数器）、程序计数器PC的内容

44、自动加的内容自动加1变为变为01H，为取下一条指，为取下一条指 令作好准备。令作好准备。 （3）、地址寄存器）、地址寄存器AR将将00H通过地址总线送至存储器地址译码通过地址总线送至存储器地址译码 器译码，选中器译码，选中00H单元。单元。 （4）、）、CPU控制器发出控制器发出“读读”命令。命令。 （5）、所选中的）、所选中的00单元的内容单元的内容B0H读至数据总线读至数据总线DB上。上。 （6）、经数据总线）、经数据总线DB，读出的，读出的B0H送至数据寄存器送至数据寄存器DR。 （7）、数据寄存器）、数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器将其内容送至指令寄存器IR中，经过中，经过ID 译码译码CPU“识别识别”出这个操作码为出这个操作码为“MOVAL，n”指令，于是控指令，于是控 制器发出执行这条指令的各种控制命令。制器发出执行这条指令的各种控制命令。 85 86 2、取第一条指令操作数的过程：、取第一条指令操作数的过程： （1）、将程序计数器（）、将程序计数器（PC或或IP）的内容）的内容01送地址寄存器送地址寄存器AR。