寄存器(CPU工作原理).ppt

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1、第二章寄存器（CPU工作原理）,信息处理,控制各种器件进行工作,信息存储,总线,连接CPU内部各器件的总线,连接CPU与外部各器件的总线,CPU,寄存器组,一、通用寄存器8086CPU的内部寄存器都是16位。将AX、BX、CX、DX 四个寄存器称为通用寄存器。通用寄存器可分为两个独立的8位寄存器来用。,MOV AX，18,MOV AX，20000,16位寄存器分成两个8位寄存器的使用情况,20000（4E20H）,01001110,78（4EH）,00100000,32（20H）,一个8位寄存器所能存储的数据的最大值是多少？一个16位寄存器所能存储的最大值又是多少？,二、字在寄存器中的存储字节

2、（Byte）：由8bit组成；可以存在8位寄存器中。字（word）：由2Byte组成；这两个字节分别称为这个字的高位字节和低位字节。注：一个16位寄存器中存放的数据即可以看成一个字型数据，也可以看作两个字节型数据。例：可看成一个字型数据20000存在AX中，也可看成两个独立的字节型数据分为为78和32。P16 关于数制的讨论,三、几条汇编指令注：在汇编语言中英文字母不区分大小字。,设AX=BX=0000H，下列指令执行后，AX、BX中的数据为多少？,4E20H,0000H,6226H,0000H,6226H,2000H,8226H,2000H,8226H,8226H,8226H+8226H=1

3、044CH AX=？,044CH,8226H,注：当所保存的数据位数大于寄存器的位数时，高位的数据会丢失，称为数据溢出。,001AH0000H,001AH0026H,0040H0026H,2640H0026H,2640H4026H,0040H4026H,00C5H4026H,0058H4026H,注：当通用寄存器作为8位寄存器使用时，低8位和高8位相当于两个独立的寄存器，它们之间没有直接关系，不能产生进位。,ADD AX，93H AX=？,注意：在进行数据传送或运算时，要注意指令的操作数的位数要匹配。例：数据位数不匹配的指令MOVAX，BLMOVBH，AXMOVAL，20000ADDAL，10

4、0H,作业：19页检测点2.1（1）、（2）,检测点2.1 1、写出每条汇编指令执行后相关寄存器中的值,movax,62627 movah,31H moval,23H addax,ax movbx,826CH movcx,ax movax,bx addax,bx moval,bh movah,bl addah,ah addal,6 addal,al movax,cx,AX=F4A3H,AX=31A3H,AX=3123H,AX=6246H,BX=826CH,CX=6246H,AX=826CH,AX=04D8H,AX=0482H,AX=6C82H,AX=D882H,AX=D888H,AX=D810

5、H,AX=6246H,检测点2.1 2、用学过的汇编指令，最多4条，编程计算2的四次方,movax,2addax,axaddax,axaddax,ax,四、物理地址 物理地址：每个内存单元的唯一编号 不同的CPU有不同的形成物理地址的方式，我们现在讨论8086CPU是如何在内部形成内存单元的物理地址的。,五、16位结构的CPU16位机：运算器一次最多可以处理16位的数据寄存器的最大宽度为16位寄存器和运算器之间的通路为16位问题：8086地址总线为20位8086为16位结构解决：8086用两个16位地址合成一个20位地址,由两个16位地址如何形成20位地址（七）内存单元的物理地址=基础地址+偏

6、移地址,校门,主楼图书馆,主体育场,2826,2000,826,两种表示方法：2826；2000+826。加限定条件：用两张只能写三位数的纸条传递信息则表示为：200和826约定 第一个数 10+第二个数,段地址 16+偏移地址,基础地址,六、8086CPU给出物理地址的方法,1）CPU中的相关部件提供段地址和偏移地址；,物理地址=段地址16+偏移地址,2）段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器；,3）地址加法器将两个16位地址合成一个20位的物理地址；,4）地址加法器将20位的物理地址送输入输出控制电路；,5）输入输出控制电路将20位物理地址送上外部地址总线；,6）地址总线将20位物理地

7、址送入内存，寻址。,8086CPU访问内存单元工作过程 访问地址为123C8H的内存单元时，地址加法器的工作过程（数据皆为十六进制表示）,相关部件提供段地址和偏移地址,段地址和偏移地址送入地址加法器,段地址16,123C8,段地址16+偏移地址形成20位物理地址,输出20位物理地址,123C8H,地址加法器的工作过程,段地址：16=左移4位（2进制）=左移1位（16进制）,一个数据的二进制形式左移N位，相当于该数据乘以2N加法器左移4位相当于乘以24（16）,八、段的概念 两点注意：1.段地址16必然是16的倍数，所以一个段的起始地址必然是16的倍数（即：XXXX0H）2.偏移地址为16位，所

8、以一个段的最大长度为64KB。段是我们为了管理内存而引入的一个虚拟的概念，我们可以将内存地址连续、起始地址为16的倍数的一组内存单元看作一个段来管理，但事实上，内存并没有被真正划分成段。,思考：1、观察下面的地址：物理地址段地址偏移地址21F60H2000H1F60H2100H0F60H21F0H0060H21F6H0000H1F00H2F60H2、如果给定一个段地址，仅通过变化偏移地址来进行寻址，最多可定位多少内存单元？,CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。,检测点2.2给定段地址0001H，仅通过变化偏移地址寻址，CPU的寻址范围为_到_。有一数据存储在20000H内存单

9、元中，现给定段地址为SA，若想用偏移地址寻到此单元。则SA应满足的条件是：最小_，最大_。,九、段寄存器在CPU中提供段地址的寄存器,十、CS和IPCS 代码段寄存器：提供当前要执行的指令的段地址。IP 指令指针寄存器：指向当前要执行的指令的偏移地址。由CS和IP分别提供一个16位的段地址和偏移地址，经地址加法器合成一个20位的物理地址，该地址为当前要执行的指令所在的位置（CS:IP）。,若当前CPU中的状态为：CS=2000，IP=0000,20000,20000,20000,20000,B8 23 01,B8 23 01,20003,B8 23 01,20003,0123,0003,000

10、3,2000,0003,0123,20003,20003,BB 03 00,BB 03 00,0006,20006,BB 03 00,20006,0003,0006,2000,0006,20006,89 D8,89 D8,0008,89 D8,0003,0008,20006,20008,20008,0123,0003,2000,0008,20008,01 D8,01 D8,000A,01 D8,0003,000A,2000A,2000A,0003,0006,20008,2000A,2000A,（1）从CS:IP指向内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；,（2）IP=IP+N，从而指向下一

11、条指令；,（3）执行和处理取到的指令，重复步骤（1）,由CS:IP指向CPU将要执行的指令所在的物理地址，取到指令后，IP会自动增加N指向下一条指令所在的位置；从而使计算机能够自动连续的执行一个完整的程序。,(1)在8086CPU加电启动或复位后，CS的值为FFFFH，而IP的值为0000H，所以CPU刚开始工作时，执行在内存单元地址为FFFF:0000处的指令(2)既然指令和数据都是二进制的，那么CPU如何识别哪些二进制数据是指令，哪些是纯数据呢?现在我们可以说，如果是CS:IP指向的内存单元处的内容，那么可以说它是指令,十一、修改CS、IP的指令若想同时修改CS、IP的内容，可用jmp段地

12、址:偏移地址例：jmp2AE3:3则CS=2AE3H，IP=0003H若只修改IP的内容，可用jmp 某一合法寄存器例：jmp AX则执行后IP=AX,注意：CS和IP不充许直接赋值。,MOV CS，1000HMOV CS，AXMOV IP，2000H,已知：CPU的初始状态：CS=2000H，IP=0000H，内存单元情况见右表，试分析指令执行序列。,MOV AX，6622H,JMP 1000:3,MOV AX，0000H,2000：0000,2000：0003,1000：0003,MOV BX，AX,1000：0006,JMP BX,1000：0008,AX=6622HBX=XXXXH,AX=6622HBX=XXXXH,AX=0000HBX=XXXXH,AX=0000HBX=0000H,AX=0000HBX=0000H,1000：0000,MOV AX，0123H,AX=0123HBX=0000H,1000：0003,十二、代码段,段：我们可以根据需要将内存中从XXXXH:0000H开始到XXXXH:YYYYH之间一段连续的内存空间做为一个段来使用。,代码段：用来存放指令的段称为代码段。,小结检测点2.3 下面的3条指令执行后，CPU几次修改IP？都是在什么时候？最后IP中的值是多少？movax,bx subax,ax jmpax,