第2章8086计算组织

1、南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖第第2 2章章 80 x8680 x86计算机组织计算机组织n2.180 x862.180 x86微处理器微处理器n2.22.2基于微处理器的计算机系统构成基于微处理器的计算机系统构成n2.32.3中央处理机中央处理机n2.42.4存储器存储器n2.52.5外部设备外部设备1南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖2.180 x862.180 x86微处理器微处理器n微处理器芯片：运算器和控制器集成在一个芯片上微处理器芯片：运算器和控制器集成在一个芯片上n8086pentium8086pentiumn术语：术语：q晶体管数晶体

2、管数q主频主频q数据总线及数据总线宽度数据总线及数据总线宽度q地址总线及地址总线宽度地址总线及地址总线宽度2南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖2.22.2基于微处理器的计算机系统构成基于微处理器的计算机系统构成硬件：硬件：中央处理机中央处理机 cpu总线控制总线控制 逻辑逻辑接接 口口接接 口口存储器存储器大容量大容量存储器存储器i/o设备设备i/o子系统子系统系统总系统总线线.软件：软件：系统软件系统软件 用户软件用户软件3南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖2.32.3中央处理机中央处理机cpucpun中央处理机中央处理机cpucpu包括：包括：q算术

3、逻辑部件算术逻辑部件q控制逻辑部件控制逻辑部件q工作寄存器工作寄存器4南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖80868086的编程结构的编程结构5南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖80 x8680 x86的寄存器结构的寄存器结构80 x86的程序可见寄存器组的程序可见寄存器组通用寄存器通用寄存器专用寄存器专用寄存器段寄存器段寄存器 ah ax al ah ax al bh bx bl bh bx bl ch cx cl ch cx cl dh dx dl dh dx dl sp sp bp bp si si di di ip ip flags flags c

4、s cs ds ds ss ss es es8086 /8086 /8088 /8088 /8028680286 寄寄 存存 器器eaxeaxebxebxecxecxedxedxespespebpebpesiesiediedieipeip eflags eflags fsfsgsgs 31 16 15 8 7 06南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖8086的寄存器组的寄存器组数据寄存器数据寄存器：指针及变址寄存器指针及变址寄存器：spsp、bpbp、sisi、didi段寄存器段寄存器： cscs、dsds、ssss、eses控制寄存器控制寄存器： ipip、flagsfla

5、gs ax bx cx dx ah al bh bl ch cl dh dl 高8位 低8位7南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖标志寄存器标志寄存器 ( flags / psw ( flags / psw ） 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 条件码标志：条件码标志： 控制标志：控制标志：of of 溢出标志溢出标志 df df 方向标志方向标志 sf sf 符号标志符号标志 if if 中断标志中断标志zf zf 零标志零标志 tf tf 陷阱标志陷阱标志cf cf 进位标志进位标志af af 辅助进位标志辅助进位标志pf pf

6、奇偶标志奇偶标志of df if tf sf zf af pf cf8南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖存储单元的地址和内容存储单元的地址和内容n（1 1）基本概念）基本概念n 80868086有有2020根地址线，可表示的地址范围是根地址线，可表示的地址范围是00000h fffffh 00000h fffffh （1mb1mb）n机器字长机器字长1616位：仅能寻址位：仅能寻址 0000h ffffh0000h ffffh（64kb) 64kb) 9南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖n存储器以字节（存储器以字节（8 bit8 bit）为编程单位；）为

7、编程单位；n每个字节单元都有唯一的地址编码每个字节单元都有唯一的地址编码物理地址；物理地址；n地址用无符号整数来表示，从地址用无符号整数来表示，从0 0开始编号，顺序地开始编号，顺序地每次加每次加1 1；n一个字要占用相继的两个字节，低位字节存入低一个字要占用相继的两个字节，低位字节存入低地址，高位地址，高位 字节存入高地址，字单元地址用它的字节存入高地址，字单元地址用它的低地址来表示；低地址来表示；n机器以偶地址访问（读机器以偶地址访问（读 / / 写）存储器；写）存储器；10南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖存储器的分段存储器的分段n20 20 根地址线：地址范围根地址

8、线：地址范围 00000h fffffh 00000h fffffh （1mb1mb）n机器字长机器字长1616位：仅能表示地址范围位：仅能表示地址范围 0000h 0000h ffffhffffh（64kb)64kb)n小段：每小段：每1616个字节为一小段，共有个字节为一小段，共有64k64k个小段个小段n 小段的首地址：小段的首地址： 00000 h 0000f h00000 h 0000f h 00010 h 0001f h 00010 h 0001f h 00020 h 0002f h 00020 h 0002f h ffff0 h fffff h ffff0 h fffff h n

9、段起始地址：小段首地址段起始地址：小段首地址n段的大小：段的大小： 64k 64k 范围内的任意字节范围内的任意字节11南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖存储器的逻辑分段存储器的逻辑分段 存储器存储器64kb代码01500h42000h1cd00h段寄存器段寄存器csdssses64kb堆栈64kb数据 64kb附加数据附加数据b0000hb000h12南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖 存储器存储器 8kb代码 2kb数据 256堆栈02000h04800h04000h0200h0400h0480hcsdsss13南通大学计算机科学与技术学院 计算机科

10、学与技术系 顾晖存储器的逻辑地址与物理地址存储器的逻辑地址与物理地址 10011111 00100110 01001000逻辑地址逻辑地址段地址段地址 : 偏移地址偏移地址 1000 : 0000h 1000 : 0001h1000 : 0002h1000 : 0003h1000 : 0004h1000 : 0005h 物理地址物理地址10000h10001h10002h10003h 10004h10005h 10000011 01011100 10100010字节内容（字节内容（10000h）9fh；（；（10001h）26h字内容字内容 （10000h）269fh；（；（10001h）48

11、26h访问两次内存访问两次内存14南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖物理地址物理地址 = 16 段地址段地址 + 偏移地址偏移地址 16 位位 段段 地地 址址 16 位位 偏偏 移移 地地 址址 0000+ 20 位位 物物 理理 地地 址址例：例：(ds) = 2100h, (bx) = 0500h (pa) = 21000h+0500h = 21500h 15南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖存储单元的地址和内容存储单元的地址和内容 存储器以字节（存储器以字节（8 bit8 bit）为编程单位）为编程单位 每个字节单元都有唯一的物理地址编码每个字节

12、单元都有唯一的物理地址编码 地址用无符号整数来表示，地址用无符号整数来表示，从从0 0开始编号，开始编号，顺序地每次加顺序地每次加1 1； 一个字要占用相继的两个字节一个字要占用相继的两个字节低位字节存入低地址，高位字节存入高地址低位字节存入低地址，高位字节存入高地址字单元地址用它的低地址来表示字单元地址用它的低地址来表示16南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖78h56h34h12h 1eh2fh0004h0005h0006h0007h5678h5679h567ah567bh17南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖寄存器与存储器的比较寄存器与存储器的比较在

13、在cpucpu内部内部 在在cpucpu外部外部访问速度快访问速度快 访问速度慢访问速度慢容量小，成本高容量小，成本高 容量大，成本低容量大，成本低用名字表示用名字表示 用地址表示用地址表示没有地址没有地址 地址可用各种方式形成地址可用各种方式形成寄寄 存存 器器 存存 储储 器器18南通大学计算机科学与技术学院 计算机科学与技术系 顾晖外部设备外部设备n外部设备与主机（外部设备与主机（ cpu cpu 和存储器）的通信是通过外设接和存储器）的通信是通过外设接口（口（interfaceinterface）进行的，每个接口包括一组寄存器。）进行的，每个接口包括一组寄存器。q数据寄存器：存放外设和主机间传送的数据数据寄存器：存放外设和