微机原理课件-第8章

微机原理课件-第8章目录contents第8章引言微机系统的组成指令系统汇编语言程序设计微机系统的中断处理微机系统的输入输出微机系统的保护模式01第8章引言掌握微机原理的基本概念和基础知识。了解微机系统的组成和各部分的功能。理解微机的工作原理和基本操作。本章的学习目标介绍微机系统的硬件和软件组成，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。微机系统的组成微机的工作原理微机的编程语言讲解微机的指令系统、寻址方式、程序执行过程等基本概念和工作原理。介绍汇编语言和高级语言的基本语法和编程方法，以及它们在微机编程中的应用。030201本章的学习内容02微机系统的组成010204微处理器微处理器是微机系统的核心，负责执行指令和处理数据。它由运算器、控制器、寄存器等组成，通过内部总线连接在一起。微处理器的性能决定了整个微机系统的性能和功能。常见的微处理器有Intel的8086、8088、80286、80386、80486等系列。03存储器是微机系统中用于存储数据和指令的部件。存储器的主要性能指标包括容量、速度和价格。它分为内存储器和外存储器两类，内存储器直接与CPU相连，外存储器通过输入输出接口与CPU相连。常见的内存储器有RAM和ROM，常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘等。存储器总线是微机系统中各部件之间进行数据传输的公共通道。它由一组线组成，包括地址总线、数据总线和控制总线。总线的性能决定了整个微机系统的性能和扩展能力。常见的总线标准有ISA、EISA、PCI等。01020304总线I/O接口是微机系统中用于连接外部设备和CPU的接口电路。I/O接口的种类繁多，常见的有串行接口、并行接口、中断接口等。它实现了CPU与外部设备之间的数据传输和控制信号的传递。I/O接口的性能和兼容性对整个微机系统的应用范围和性能有很大的影响。I/O接口03指令系统表示指令的基本功能，如加、减、乘、除等。操作码表示操作数或操作数的地址，可以是寄存器、内存单元或立即数。地址码表示指令的某些属性或参数，如变址、位移等。修饰符指令格式立即寻址寄存器寻址内存寻址间接寻址指令的寻址方式01020304操作数在指令中直接给出，如MOVAX,100。操作数在寄存器中，如MOVAX,BX。操作数在内存单元中，如MOVAX,[BX]。操作数的地址在内存单元中，如MOVAX,[BX+SI]。精简指令集（RISC）指令数量较少，但每条指令功能简单，执行速度快。复杂指令集（CISC）指令数量较多，每条指令功能复杂，执行速度较慢。指令集04汇编语言程序设计汇编语言的基本语句格式包括指令操作符、操作数和结束符。指令操作符指定要执行的操作，操作数指定操作数或操作地址，结束符表示语句的结束。指令操作符的格式包括操作码和操作数。操作码指定要执行的操作，操作数指定操作数或操作地址。结束符的格式包括分号和换行符。分号表示语句的结束，换行符表示指令的结束。汇编语言的语句格式伪指令是汇编语言中的一种特殊指令，用于提供汇编程序的控制信息。伪指令的格式包括伪指令名和参数。常见的伪指令包括段定义伪指令、符号定义伪指令、数据定义伪指令等。段定义伪指令用于定义程序代码段、数据段等，符号定义伪指令用于定义变量或常量，数据定义伪指令用于定义数据结构。伪指令的使用可以提高汇编程序的编写效率和可读性，同时也可以方便地控制程序的执行流程和内存布局。汇编语言的伪指令汇编语言程序设计的基本步骤包括分析问题、确定算法、编写程序、调试程序和优化程序。分析问题是指确定程序要解决的问题和目标，确定算法是指选择合适的算法和数据结构来解决问题。编写程序是指根据算法和数据结构编写汇编语言程序。调试程序是指测试和排除程序中的错误和异常。优化程序是指提高程序的执行效率和可读性。在汇编语言程序设计中，需要注意程序的正确性、可读性和可维护性，同时还需要考虑程序的执行效率和资源占用情况。汇编语言程序设计方法05微机系统的中断处理中断01指计算机在执行程序的过程中，出现某些突发事件或异常情况，使得计算机暂停当前程序的执行，转而去执行相应的处理程序，处理完毕后再返回到原程序继续执行的过程。中断源02指引起中断的原因或突发事件，可以是硬件设备、外部信号或软件程序等。中断向量03指中断处理程序的入口地址。中断的基本概念当某个中断源出现时，会向CPU发送中断请求信号。中断请求CPU检测到中断请求后，会暂停当前程序的执行，保存现场信息，转而执行中断处理程序。中断响应中断处理程序会对中断源进行相应的处理，如数据传输、设备控制等。中断处理中断处理程序执行完毕后，CPU恢复现场信息，继续执行原程序。中断返回中断处理过程根据中断源的紧急程度和重要程度，可以设置不同的中断优先级。高优先级的中断可以打断低优先级的中断处理。中断优先级当一个中断处理程序正在执行时，如果发生了更高优先级的中断请求，高优先级的中断会打断低优先级的中断处理，形成一个嵌套的中断处理结构。中断嵌套中断优先级和中断嵌套06微机系统的输入输出输入输出地址空间独立，与内存地址空间分开，访问输入输出地址需要专门的输入输出指令。独立编址方式输入输出设备作为内存的一部分，使用内存访问指令来访问输入输出设备，实现数据传输。统一编址方式输入输出接口的编址方式

输入输出数据的传输方式程序控制方式：通过程序中设置控制标志位或状态位来控制数据的输入输出，适用于数据量较小、传输速率要求不高的场合。中断方式：当输入输出设备完成数据传输或出现错误时，通过中断请求信号打断CPU当前工作，CPU响应中断后处理输入输出相关事务。DMA（DirectMemoryAccess）方式：允许外部设备在不需要CPU介入的情况下，直接进行高速数据传输，适用于大量数据的快速传输。输出指令用于向输出设备写入数据，如OUT指令可以将数据写入端口。输入指令用于从输入设备读取数据，如IN指令可以从端口读取数据。输入输出组合指令一些指令可以同时完成输入和输出的操作，如MOV指令可以将数据从内存传输到端口，也可以从端口读取数据并存入内存。输入输出指令07微机系统的保护模式随着微机系统功能的日益复杂，多任务、多用户的需求不断增加，保护模式能够提供更好的资源隔离和保护机制。保护模式允许操作系统在更高的特权级别下运行，从而更好地管理硬件资源，防止用户程序对系统造成破坏。保护模式是为了解决微机系统中特权级和数据安全性问题而引入的一种工作模式。保护模式的引入保护模式的原理主要是基于分段和分页机制。分段机制通过将虚拟地址空间划分为多个段，每个段对应一个线性地址范围，从而实现不同程序间的隔离。分页机制则将物理内存划分为多个页，通过页表将虚拟地址转换为物理地址，实现内存保护和动态地址映射。保护模式的原理保护模式的实现需要硬件的支持，如x86架构中的EFLAGS寄存器和CR0寄存器等。保护模式的切换需要执