汇编第02章8086计算机组织.ppt
第二章80 x86计算机组织,2023/11/15,2,第二章80 x86计算机组织,2.1微处理器的基本结构1、计算机体系结构分类（1）冯诺依曼结构（2）哈佛体系结构,2023/11/15,3,第二章80 x86计算机组织,2.1微处理器的基本结构2、微处理的基本结构,2023/11/15,4,第二章80 x86微处理器,2.1微处理器的基本结构3、8086和8088的介绍8086：Intel系列的16位微处理器，16条数据线、20条地址线，可寻址地址范围220=1MB，8086工作时，只要一个 5V 电源和一个时钟，时钟频率为5MHz。8088：内部与8086兼容，也是一个16位微处理器，只是外部数据总线为8位，所以称为准16位微处理器。它具有包括乘法和除法的16位运算指令，所以能处理16位数据，还能处理8位数据。8088有20根地址线，所以可寻址的地址空间达220即1M字节。,2023/11/15,5,第二章80 x86微处理器,2.180 x86微处理器4、8086的编程结构,外总线,2023/11/15,6,第二章80 x86微处理器,2.180 x86微处理器4、8086的编程结构,2023/11/15,7,第二章80 x86微处理器,2.180 x86微处理器程序执行过程,1、CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？操作系统2、CPU如何按程序控制流执行指令？程序计数器3、CPU如何知道从哪里取操作数？地址、寻址方式,2023/11/15,8,例：计算5+8,汇编语言程序 对应的机器指令 对应的操作-MOV AL,5 10110000 将立即数1传送到累加寄存器AL中 00000101ADD AL,8 00000100 计算两个数的和，结果存放到AL中 00001000HLT 11110100 停机,指令执行过程见下页图,2023/11/15,9,指令执行过程(取指/译码/执行),2023/11/15,10,第二章80 x86微处理器,2.38086寄存器组,2023/11/15,11,第二章80 x86微处理器,2.38086寄存器组1、通用寄存器,表 通用寄存器的特定用法,2023/11/15,12,第二章80 x86微处理器,2.38086寄存器组2、专用寄存器IP:指令指针寄存器SP：堆栈指针寄存器FLAGS：标志寄存器,2023/11/15,13,标志寄存器：16位寄存器，其中有7位未用。,D15,D0,OF DF IF TF SF ZF AF PF CF,进借位标志,奇偶标志,半进借位标志,零标志,符号标志,单步中断,中断允许,方向标志,溢出标志,1-有进、借位0-无进、借位,1-低8位有偶数个10-低8位有奇数个1,1-低4位向高4位有进、借位0-低4位向高4位无进、借位,1-结果为00-结果不为0,状态标志位：,控制标志位：,2023/11/15,14,标志位符号在DEBUG中的表示,2023/11/15,15,第二章80 x86微处理器,2.38086寄存器组3、段寄存器CS：代码段寄存器DS：数据段寄存器SS：堆栈段寄存器ES：附加段寄存器,2023/11/15,16,第二章80 x86微处理器,2.4存储器1、存储单元的地址和内容（1）存储器以字节（8 bit）为编程单位（2）每个字节单元都有唯一的地址编码（3）地址用无符号整数来表示（编程通常用十六进制表示）（4）一个字要占用相继的两个字节（5）低位字节存入低地址，高位字节存入高地址（6）字单元地址用它的低地址来表示,2023/11/15,17,第二章80 x86微处理器,2.4存储器2、80 x86工作模式（1）实模式：与8086兼容的工作模式，只有低20位地址线起作用，仅能寻址第一个1MB的内存空间。MS DOS运行在实模式下（2）保护模式：32位80 x86 CPU的主要工作模式，提供对程序和数据进行安全检查的保护机制。Windows 9x/NT/2000运行在保护模式下（3）虚拟8086模式：在Windows 9x下，若打开一个MS DOS窗口，运行一个DOS应用程序，那么该程序就运行在虚拟8086模式下,2023/11/15,18,提问,8086CPU的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为220=1MB，其物理地址范围从00000HFFFFFH。而8086CPU寄存器都是16位的。那么，这1MB空间如何用16位寄存器表达呢？,2023/11/15,19,第二章80 x86微处理器,2.4存储器3、实模式存储器寻址（1）存储地址的分段（2）物理地址和逻辑地址（3）段寄存器,2023/11/15,20,存储器分段,小段：每16个字节为一小段，共有64K个小段每小段的首地址 00000 H 0000F H 00010 H 0001F H 00020 H 0002F H FFFF0 H FFFFF H 段起始地址：小段首地址段的大小：64K 范围内的任意字节,2023/11/15,21,逻辑地址和物理地址,CPU送到AB上的20位的地址是物理地址，对于某一内存单元具有唯一值用段地址：偏移地址表示的地址是逻辑地址，对于某一内存单元可以用多个逻辑地址表示段地址：段起始地址，可以用16位段寄存器（CS、DS、SS、ES）来表示偏移地址：段内相对地址，可以用16位寄存器（SI、DI、BX、BP、SP）表示逻辑地址和物理地址的联系,2023/11/15,22,逻辑地址和物理地址,两者联系物理地址=段基地址16+偏移地址,2023/11/15,23,段寄存器,代码段：用来存放程序的指令序列。数据段：用来存放程序的数据。堆栈段：作为堆栈使用的内存区域，用来存放过程返回地址、过程参数等。一个程序可以拥有多个代码段、多个数据段甚至多个堆栈段。各段可以重叠,2023/11/15,24,8086对存储器的访问,2023/11/15,25,第二章80 x86微处理器,2.5 8086存储器的结构8086的1MB存储空间分成两个存储体。偶地址存储体和奇地址存储体，各为512K字节，如图2-7所示。CPU用A0来区分两个存储体，并提供两条信号线和A0，来决定是访问偶地址(低字节)，还是奇地址(高地址)或是整个字。,2023/11/15,26,第二章80 x86微处理器,2023/11/15,27,当A0=0时，选择偶地址存储体。偶地址存储体与数据总线的低8位(D7D0)相连，所以从低8位数据总线读/写一个字节。当BHE=0时，选择访问奇地址存储体，奇地址存储体与数据总线高8位(D15D8)相连，所以由高8位数据总线读/写一个字节。当A0=0，BHE=0时，访问两个存储体，读/写一个字。BHE与A0的组合功能如教材表2-2所示。,第二章80 x86微处理器,2023/11/15,28,第二章80 x86微处理器,2.6 8086微处理器的引脚及工作模式1、8086CPU的引脚及其功能8086CPU的40条引脚信号可按功能分可分为四类它们是：地址总线数据总线控制总线其它(时钟与电源)。,2023/11/15,29,第二章80 x86微处理器,2.6 8086微处理器的引脚及工作模式2、最小模式和最大模式概念(1)最小模式:在系统中只有一个微处理器。(2)最大模式：两个或多个微处理器（主处理器、协处理器）,2023/11/15,30,（1）最小模式信号,最小模式（MN/MX接5V）AD15AD0，地址/数据总线 A19/S6A16/S3，地址/状态总线 BHE/S7，高8位数据允许/状态线 MN/MX，最小/最大模式控制信号，输入 RD，读信号 WR，写信号 M/IO，存储器/输入输出控制信号ALE，地址锁存允许信号READY(Ready)，准备就绪信号INTR，可屏蔽中断请求信号INTA，中断响应信号,2023/11/15,31,（1）最小模式信号,最小模式（MN/MX接5V）NMI，非屏蔽中断请求信号RESET，系统复位信号 DEN，数据允许信号 DT/R，数据发送/接收控制信号HOLD，总线保持请求信号输入 HLDA，总线保持响应信号 TEST，测试信号 CLK，时钟输入信号 VCC(+5V)，GND,2023/11/15,32,（2）最大模式信号,8086 CPU工作在最大模式时，其2431引脚需重新定义，如表2-4所示。,2023/11/15,33,8086 CPU工作在最大模式QS1/QS0，指令队列状态信号 S2、S1、S0，总线周期状态信号 LOCK，总线封锁信号 RQ/GT1和RQ/GT0，总线请求信号输入/总线请求信号允许输出,（2）最大模式信号,2023/11/15,34,第二章80 x86微处理器,2.6 8086微处理器的引脚及工作模式3、8086在最小和最大模式下的典型配置（1）8086最小工作模式的典型配置,2023/11/15,35,（1）8086最小工作模式的典型配置,在最小工作模式系统配置中，除了8086CPU外，还需要在外围电路中加入：1片8284A，作为时钟发生器。3片8282(8位锁存器)或74LS373，作为地址锁存器。2片8286/8287或74LS245，作为双向总线收发器，以增加数据总线的驱动能力。,2023/11/15,36,第二章80 x86微处理器,2.6 8086微处理器的引脚及工作模式3、8086在最小和最大模式下的典型配置（2）8086最大工作模式的典型配置,2023/11/15,37,（2）8086最大工作模式的典型配置,从图2-9和图2-10中可以看出，8086CPU在最大模式和最小模式之间的主要区别是：在最大模式下，需要增加一个转换控制信号的电路，用来对CPU发出的控制信号进行变换和组合，即8288总线控制器。8288接受8086CPU的状态信号S2、S1和S0，经过变换和组合，由8288产生并发出对存储器或I/O端口的读/写信号，产生和发出对地址锁存器8282及总线收发器8286的控制信号等。,2023/11/15,38,第二章80 x86微处理器,2.7 8086微处理器操作和时序操作时序：在微机系统中，CPU是在时钟信号CLK控制下，按节拍有序地执行指令序列。从取指令开始，经过分析指令、对操作数寻址，然后执行指令、保存操作结果，这个过程称为指令执行周期。指令周期：执行一条指令所需要的时间。总线周期（机器周期）：CPU通过总线与存储器或I/O接口进行一次数据传输所需的时间。T状态（时钟周期）：CPU处理动作的最小单位。,
