计算机硬件基础讲义 (3).ppt

1、第二章 8086/8086微处理器 （10学时） 第三章 汇编语言程序设计 （7学时） 第四章 PC机的总线结构和时序 （3学时） 第五章 微机接口技术概述 （5学时） 第六章 中断技术 （4学时） 第七章 并行输入/输出接口 （4学时） 第八章 数/模、模/ 数转换接口 （6学时） 第九章 半导体存储器 （2学时） 第十章 高档微处理器 ( 2学时）,第二章 8086/8088微处理器 第一节 8086/8088微处理器的结构 第二节 8086/8088的寻址方式 第三节 8086/8088的指令系统 第四节 DOS操作系统简介,第一节 8086/8088微处理器的结构 一、简介 二、808

2、6/8088的编程结构 1. 总线接口部件 2. 执行部件 3. 工作原理 三、8086/8088的寄存器组 介绍调试程序DEBUG 四、8086/8088的存储器组织 1. 内存物理地址的形成 2. 内存单元内容的存放及表示 五、8086/8088的I/O组织,一、8086/8088简介 Intel 系列 的16位CPU 双列直插式封装 40根引脚 工作频率为4.77MHz 10MHz 工作电源+5V,8086 : 对外有16根数据线，20根地址线 可寻址的内存单元数 220 = 1M 内存地址范围00000 FFFFFH 8088 : 内部寄存器、运算部件及 内部操作均按16位设计, 除对

3、外数据线为8根外，其余与8086基本相同。 为与当时已有的8 位外设接口芯片兼容。 IBM PC、IBP PC/XT 采用8088CPU,二、8086/8088的编程结构 编程结构： 指从程序员和使用者的角度看到的结构。 与芯片内部的物理结构和实际布局有区别。,某CPU芯片内部实物图,1. 总线接口部件BIU （Bus Interface Unit) 运输部门 2. 执行部件EU (Execute Unit) 加工部门 3. 工作原理,1. 总线接口部件 BIU 构成部分 4个16位段寄存器： CS，DS，ES，SS 16位IP指令指针寄存器 地址加法器 4字节的指令队列 ( 8086的指令队

4、列为6字节 ),BIU主要功能 负责与存储器、I/O接口传递数据 具体完成： 1)从内存取指令，送到指令队列, 2)配合执行部件从指定的内存单元 或I/O端口取数据, 3)将执行部件的操作结果送到 指定的内存单元或I/O端口。,2执行部件EU 构成部分： 8个16位寄存器： AX、BX、CX、DX SP、BP、DI、SI 1个标志寄存器PSW 1个算术逻辑运算部件ALU 主要功能 执行部件负责指令的执行。 (包括算术、逻辑运算，控制命令等),3. 工作原理 计算机的工作过程是： 取指令, 执行指令,CPU 总线 内存,总线接口部件和执行部件 可并行工作，提高工作效率。 指令的提取和执行分别 由

5、BIU和EU完成。 BIU和EU相互独立又相互配合 1) 当指令队列有一个空字节时， BIU自动把指令取到指令队列中 2) 执行部件总是从指令队列前部 提出指令去执行。 3) 如果在执行指令的过程中， 需要访问内存或I/O端口， EU会请求BIU去完成存取操作。,由于有指令队列的存在， 在EU执行指令的同时，BIU可取指令， 即BIU和EU可处于并行工作状态。,BIU EU,三、8086/8088的寄存器组 共有14个16位寄存器, 其中： AX、BX、CX、DX 又可分成两个 8 位寄存器。 其它10个只能作为16位寄存器。,状态标志寄存器PSW (Program Status Word)

6、16位寄存器，包含9个标志 各标志在标志寄存器中的位置如下： 用了其中的9位，其它7位在8086/8088中无意义。,9个标志按其作用分状态标志和控制标志两类 状态标志：OF、SF、ZF、AF、PF、CF 共6个 记录指令运行过程或运算结果的状态信息。 常作为后续转移指令的控制条件，又称为条件码。 控制标志: DF、IF、TF 共3个 作用是控制CPU 的操作。,各状态标志的含义：,CF：进位标志(Carry Flag) 反应运算过程中，最高位是否产生进位/借位。 (最高位，对字节操作指D7位 ,对字操作指D15位) 加法，最高有效位有进位CF1，否则CF0 减法，最高有效位有借位CF1，否则

7、CF0 AF：辅助进位标志(Auxiliary Carry Flag) 反应运算过程中，对字节操作D3位 是否产生进位。 对字操作D7位 有进位或借位时，AF1，否则AF0。,ZF：零标志(Zero Flag) 反应运算结果是否为0。 运算结果为 0 时，ZF1，否则ZF0 SF：符号标志(Sign Flag) 反应运算结果的符号位。 对字节操作 SFD7 对字操作SFD15,OF：溢出标志(Overflow Flag) 反应运算过程中是否产生溢出。 产生溢出，OF1，否则为0。 PF：奇偶标志(Parity Flag) 反应运算结果中“1”的个数情况。 有偶数个“1”时，PF1, 否则PF0

8、。,最高位D7位产生进位: CF = 1 D3位产生进位: AF = 1 相加的结果为44H, 不为0: ZF = 0 结果的最高位为0: SF = 0 两负数相加结果为正，溢出: OF = 1 结果中有2个1，偶数个1: PF = 1,1 0 0 1 1 1,各控制标志作用(以后用到再介绍)：,DF：方向标志 在串操作指令中控制地址变化的方向。 当DF1时，地址递减；当DF时，地址递增。 IF：中断标志 当IF1时，允许CPU响应可屏蔽中断申请。 当IF时，禁止CPU响应可屏蔽中断申请。 TF：跟踪标志 为调试程序设置的一个控制标志。 当TF1时，CPU按单步方式执行指令。,调试程序DEBU

9、G DEBUG.exe 是 DOS提供的一个调试汇编语言程序的程序 每个版本的DOS都带有该程序。 DEBUG程序采用的是命令行方式 使用不方便，但实用性强 是学习汇编语言程序、计算机硬件等课程的有效工具 其他调试程序: Turbo Debugger ( TD.exe ) Code View Softice,DEBUG 主要命令一览,DEBUG程序的具体作用: 1. 查看/修改寄存器, 内存单元的内容； 2. 学习寻址方式和指令系统 ； 3. 了解计算机取指令, 执行指令的工作过程； 4. 调试有问题的汇编语言程序。,注意：DEBUG下符号与标志的对应关系 实验指导书P95,D:DEBUG ;

10、进入DEBUG -R ;查看当前各寄存器的内容 AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=1271 ES=1271 SS=1271 CS=1271 IP=0100 NV UP EI PL NZ NA PO NC 1271:0100 B83412 MOV AX,1234 -D 0 : 0 ;查看0：07FH内存块的内容 0000:0000 9E 0F C9 00 65 04 70 00-16 00 EB 07 65 04 70 00 .e.p.e.p. 0000:0010 65 04 70 00 54 F

11、F 00 F0-58 7F 00 F0 F5 E7 00 F0 e.p.T.X. 、 -U FFFF : 0 ;反汇编FFFF:0 处的指令 FFFF:0000 CD19 INT 19 FFFF:0002 E000 LOOPNZ 0004 、,课后可参照下列步骤做实验:,-A ;汇编一条指令 1271:0100 MOV AX,1234 1271:0103 -T =100 ;执行该指令 AX=1234 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=1271 ES=1271 SS=1271 CS=1271 IP=0103 NV

12、 UP EI PL NZ NA PO NC 1271:0103 E9C300 JMP 01C9 -R ;查看指令执行后结果 AX=1234 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=1271 ES=1271 SS=1271 CS=1271 IP=0103 NV UP EI PL NZ NA PO NC -Q ;退出DEBUG D:,四、8086/8088的存储器组织 1. 内存物理地址的形成 2. 内存单元内容的存放及表示,1.内存物理地址的形成 取指令、取数、存数时，都要访问内存， 被访问内存单元的地址由CPU提供。

13、,8086/8088有20根地址线， 可寻址220 =1M个内存单元， 而CPU内部寄存器均为16位， 故： 20位的地址需由 一个附加部件完成。 这个部件就是地址加法器。,地址加法器的工作原理 可表示为： 物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 16 + 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 即段寄存器的内容左移4位，加上偏移地址,物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 段寄存器有4个： DS、ES、CS、SS 偏移地址由 IP、SP、BX、BP、SI、DI 或一个8位或16位二进制数得到。 这种存储器管理方式叫分段编

14、址。,物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 或段寄存器的内容左移4位，加上偏移地址 例：某内存单元的段地址由DS、偏移地址由BX给出。 若( DS) = 2000H, ( BX) = 1000H，计算其物理地址。 PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 2000H 10H + 1000H = 21000H,要点：,(段地址由16位的段寄存器给出，可将段地址直接用16位表示),物理地址20位，段地址20位，偏移地址16位。,物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址,由16位段寄存器决定有216 = 64

15、 K个段值 由16位偏移地址决定每个段的大小为0 64K 每个段最大64 K，但不一定是64 K，可据需要分配。,用( )表示内存单元的内容： ( 21000H ) = 0FH ( 2000：1000H ) = 0FH ( DS：BX ) = 0FH,指令的地址固定由CS和IP两个寄存器决定。 (代码段寄存器和指令指针寄存器),例 开机或RESET复位后，( CS ) = FFFFH，( IP ) = 0,故8086/8088执行的第一条指令所在内存的地址为： PA = ( CS ) 10H + ( IP ) = FFFF H 10H + 0 = FFFF0H,D: DEBUG ;进入DEBU

16、G -U FFFF:0 ;反汇编FFFF:0处的指令 、 ;显示指令 - Q ;退出DEBUG,实验：在DEBUG下查看开机后执行的第一条指令,讨论： 1. 开机后的第一条指令应该在内存的什么区域？ ROM还是RAM? 为什么？ 2. 开机后执行的第一条指令的地址是否固定？为什么？,每个内存单元有唯一的物理地址， 但可由不同的段地址和偏移地址构成。(实验二内容),例 某内存操作的段值由 DS 给出，偏移值由BX给出。,若 ( DS ) = 1000H ，( BX ) = 0150H， 则： PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 1000 H 10H + 0150H = 1015

17、0H,若 ( DS ) = 1010H ，( BX ) = 0050H， 则： PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 1010 H 10H + 0050H = 10150H,物理地址相同，就选中同一单元,2内存单元内容的存放及表示,表示为： ( 01000H ) = 1EH ( 01001H ) = 2FH,8086/8088是16位CPU，可对内存进行字节或字操作,例 将字数据1234H写入从02000H开始的内存单元,当往内存写一个字数据时，写入规则是：,写入的结果： ( 02000H ) = 34H ( 02001H ) = 12H,低字节到低地址单元 高字节到高地址单元

18、,D:DEBUG ;进入DEBUG - A ;汇编一条传送指令 1693:0100 MOV word ptr0, 1234 1693:0106 -T ;执行该指令 AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=1693 ES=1693 SS=1693 CS=1693 IP=0106 NV UP EI PL NZ NA PO NC 1693:0106 50 PUSH AX -D DS:0 ;查看结果 1693:0000 34 12 FF 9E 00 9A EE FE-1D F0 4F 03 18 10 8A 03 1693:0010 18 10 17 03 18 10 23 0E-01 01 01 00 02 FF FF FF -Q ;退出DEBUG,实验：在DEBUG下查看数据在