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微机原理PPT(第一、二、三章)

微机原理PPT(第一、二、三章)

格雷码
相邻两个数之间只有一位不同，常用 于模拟量和数字量之间的转换以及误 差检测等场合。
03
微处理器结构与工作原理
微处理器内部结构剖析
微处理器基本组成
流水线技术
包括运算器、控制器、寄存器等基本 部件。
提高指令执行效率的关键技术之一。
指令执行过程
取指、译码、执行、访存、写回等阶 段。
指令系统概述及分类方法
实现不同进制数之间的转换。
计算机中数的表示方法
原码表示法
将最高位作为符号位，其余各位表示 数值本身。
反码表示法
正数的反码与其原码相同，负数的反 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反。
补码表示法
正数的补码与其原码相同，负数的补 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反后加1。
移码表示法
02
计算机中的数与编码
进制数及其转换方法
十进制数
以10为基数，采用0-9共10个 数字符号组成的数值表示方法
。
二进制数
以2为基数，采用0和1两个数字 符号组成的数值表示方法。
十六进制数
以16为基数，采用0-9和A-F共 16个数字符号组成的数值表示 方法。
进制数转换方法
包括整数部分和小数部分的转换 ，通过除基取余法和乘基取整法
微机原理ppt(第一、二 、三章)
目录 CONTENT
• 绪论 • 计算机中的数与编码 • 微处理器结构与工作原理 • 汇编语言程序设计基础 • 输入输出接口技术与应用 • 中断系统与定时/计数器应用
01
绪论
微机原理课程概述
课程性质
微机原理是一门研究微型计算机 基本组成、工作原理、接口技术
及其应用的课程。

微机原理PPT

微机原理PPT
[BX]； 例： MOV AX, [BX]； DS:[BX]→AL, DS:[BX+1] →AH CL, ES:[DI] ； ES:[DI] →CL
MOV 错误例 ： × MOV AX, [DX] × MOV CL, [AX]
18
[BX] (1) DS: [SI] [DI] (2) SS: [BP] 配套默认，SS可不写 配套默认， 可不写 配套默认， 可不写 配套默认，DS可不写
[BX] [BP]
+
8位 位 16位 位
位移量
（2）配套默认 SS: [BP] ） DS: [BX] （3）位移量为 时，寻址方式？ ）位移量为0时 寻址方式？
× MOV AX, [DX+6]
21
例： MOV AX, [BX+8] ; DS: [BX+8] →AL MOV AX, 6 [BP] DS: [BX+9] →AH ; 默认段寄存器为 默认段寄存器为SS
00 11
数 据 段
. . .
26
8. 隐含寻址
指令操作数是隐含的，在指令中未指明。 指令操作数是隐含的，在指令中未指明。 例：MUL BL ；
（AL）×（BL）→AX ） ）
指令隐含了被乘数AL及乘积 指令隐含了被乘数 及乘积AX 及乘积 类似的指令还有： 类似的指令还有：DIV、CBW、XLAT、 PUSH等 、 、 、 等
9
3. 标号
标号:指令地址的符号表示，或过程名（子程序）。 标号 指令地址的符号表示，或过程名（子程序）。 指令地址的符号表示 定义方式： 定义方式： (1)用“:”定义， 用 定义， 定义 如 CYCLE：MOV AL，[SI] ： ， (2)用PROC和ENDP定义过程。 定义过程。 用 和 定义过程 标号三属性： 标号三属性： (1)段地址 段地址 (2)偏移地址 偏移地址 (3)类型 类型:NEAR(近)，段内使用（可默认），即CS：IP 类型 近 ，段内使用（可默认） ： 可变； 中IP可变； 可变 FAR(远)，段间使用，即CS：IP全可变 远 ，段间使用， ： 全可变 # 变量名与标号均为存储单元的符号地址

第2章 微机原理基础知识PPT教学课件

第2章 微机原理基础知识PPT教学课件
例4. 把十进制0.8125用八进制表示
2020/12/11
6
二进制与八进制、十六进制的相互转换
从二进制转换成十六进制时，从小数点位置开始，整数部分 向左，小数部分向右，每四位二进制数为一组用一位十六进 制的数字来表示，不足四位的用0补足，就是相应十六进制的 表示。
从二进制转换成八进制时，从小数点位置开始，整数部分向 左，小数部分向右，每三位二进制数为一组用一位八进制的 数字来表示，不足三位的用0补足，就是相应八进制的表示。
2020/12/11
3
进位计数制及其相互转换
r进制数转换为十进制数 按照公式展开求和
例1. 分别把二进制数1011.01和十六进制数F0.C用十进制表示
十进制数转换为r进制数 整数部分和小数部分分别进行转换
2020/12/11
4
十进制数转换为r进制数
整数部分的转换步骤：
① 把r写成十进制数； ② 将N除以r，记录商和余数，并用r进制表示余数，这余数便是用r 进制表示的数的最低位数字； ③ 把上次的商进行②中所述除以r取余的运算，用r进制表示余数； 重复这种运算直到商为0，这时的余数即为十进制数N用r进制表示时 的最高位数字。
13
BCD数的运算
同理，9＋7的结果也必须用＋6修 正，进位是在相加过程中产生的。
1001 +） 0 1 1 1
10000 +） 0 1 1 0
10110
2020/12/11
14
运算举例
(1)A=37以压缩的BCD码表示为： 00110111，
B=28以压缩的BCD码表示为： 00101000，
例2. 把十进制数103用二进制表示 例3. 把十进制数506用十六进制表示

微机原理与接口技术-第2章(2)精品PPT课件

微机原理与接口技术-第2章(2)精品PPT课件
AL 外设数据 AL中数据转换 Flag 低字节 AH AH Flag 低字节 把Flag内容压入堆栈 把Flag内容弹出堆栈
OSZ APC 不影响 不影响 不影响 不影响 不影响 不影响 不影响 不影响
不影响 不影响 不影响
Z APC 不影响
OSZ APC
1. 通用数据传送指令
(1) 基本传送指令 MOV DST, SRC
的操作数，但CS和IP这两个寄存器不能作为目的操作数，换句 话说，这两个寄存器的值不能随意修改。
例如：
MOV CS,AX以及MOV IP,1000H是错误的。
④ 立即数不能直接送段寄存器。另外也不允许在两个段寄存器之 间直接传送信息。 例如：
MOV AX,1000H MOV DS,AX 段地址必须通过寄存器如AX寄存器送到DS寄存器。 例:MOV DS,ES ;错 应该这样： MOV AX，ES MOV DS，AX
设（DS）＝3000H，（SS）＝4000H，（BX）＝5000H， （BP）＝6000H，
则前一条指令将立即数1000H送到物理地址为46000H和46001H 的两单元中，后一条指令将立即数2000H送到物理地址为 35000H和35001H的两单元中。
⑦所有的MOV传送指令都不能改变标志。
例1： 把地址为AREA1（段内偏移量）的存储单元的内容，传 送至同一 段内的地址为AREA2的存储单元中。
（4） 段寄存器和存储单元之间（seg/M） MOV DS,[2000H] ; 将2000H和2001H两存储单元内容传到DS
（5） 立即数到通用寄存器（r/Imm） MOV SP,2000H ;将2000H送SP
（6） 立即数到存储单元（M/Imm） MOV WORD PTR [SI]，4501H ;将立即数4501H送(SI)所指 的字单元

微机原理第2章

微机原理第2章

控制标志有3个，即 ① 方向标志DF(direction flag) ② 中断允许标志IF(interrupt enable flag) ③ 跟踪标志TF(trap flag)又称为单步标志
3. 8086的总线周期的概念
指令周期、总线周期及时钟周期
微机系统的工作，必须严格按照一定的时间关系（顺 序）来进行，CPU定时所用的周期有三种，即指令周期、总 线周期和时钟周期。
2. 执行部件
功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行 指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需 的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读 / 写操作。由下列4部分组成： ① 4个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； ② 4个专用寄存器，即 基数指针寄存器BP（base pointer） 堆栈指针寄存器SP(stack pointer) 源变址寄存器SI(source index) 目的变址寄存器DI(destination index)； ③ 标志寄存器； ④ 算术逻辑部件ＡＬＵ(arithmetic logic unit)。
AH BH CH DH AL BL CL DL
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器
堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 堆栈段寄存器 附加段寄存器
数据寄存器
SP BP SI DI
IP
通Байду номын сангаас寄存器
地址指针和 变址寄存器
总线周期 T2 T3 T4
缓冲
数据
① T1状态，发地址信息,以指出要寻址的存储 单元或外设端口的地址。 ② T2状态，撤销地址，使总线低16位浮置成 高阻状态为传输数据做准备，总线的高4位输 出状态信息，用来表示中断允许状态以及当 前正在使用的段寄存器名等。 ③ T3状态，高4位 提供状态信息，低16位数 据 ④ T3之后，可能插入TW ⑤ 在T4状态，结束。

微机原理与接口技术第2章微处理器系统结构精品PPT课件

微机原理与接口技术第2章微处理器系统结构精品PPT课件

采用总线结构的优点是： ※ 减少信息传输线数目；
※ 提高系统的可靠性； ※ 增加系统灵活性； ※ 便于实现系统标准化。
四、寄存器阵列（Register Array）
在CPU内部，有一个临时存放地址和数据 的寄存器阵列，是CPU内部的高速存储单元。 这个阵列因CPU的不同而不同，有的称寄存 器堆，寄存器多少有差别，但其功能相似。
1、指令部件 包括程序计数器（PC)，指令寄存器（IR）， 指令译码器（ID）、微操作控制部件 可采用组合逻辑控制，微程序控制和可编程逻辑
阵列（PLA）来实现。
控制器的组成框图：
时钟周期（T state）：主时钟的两个脉冲前沿的
时间间隔称为一个时钟周期，又称为T状态。它CPU 操作的最小时间单位。
三态缓冲器（3态BUF）处于：
低阻（高低电平）→挂BUS上；
高阻→逻辑上脱开。
“脱开”状态： 处于高阻状态，开路状态，浮空状态； 逻辑上“脱开”，物理上仍连在一起。
总线缓冲器分为：
单向三态缓冲器，如地址总线缓冲器只发地 址信息，（地址BUS是单向的）；
双向三态缓冲器，如数据总线缓冲器，既可
发又可收数据（数据BUS是双向的）。
第2章 Intel 80X86
2.1 Intel 8086/8088 2.2 80X86高档微处理器
思考与练习题
本章重点提示：
掌握16位微处理器的内部结构，基本工作过 程；
• 熟悉和理解16位微处理器的封装引脚及其功 能作用；
• 理解16位CPU的最大工作方式和最小工作 方式的含义；
• 掌握各种寄存器的用途，能熟练地运用各 种寄存器编程；
• 理解指令预取和指令流水线作业的意义。
微处理器(Microprocessor) ，是采用大规 模或超大规模集成电路技术做成的半导体芯片， 上面集成了计算机的主要部件：运算器、控制 器、寄存器组、总线和总线缓冲器。整个微型 计算机硬件系统的核心就是微处理器，所以它 又称为中央处理器(Central Processing Unit)， 即CPU。

微机原理课件第2讲.ppt


通用寄存器
指令执行部件（EU） AX
设置了8个16位通用寄 BX
存器。
CX
作用：存放运算过 DX
程中所需要的操作数地 SP
址、操作数及中间结果。 BP
特点：存取速度比
DI
存储器快得多。
SI
AH AL BH BL CH CL DH DL
16位
数据寄存器 指针寄存器 变址寄存器
各寄存器都有何特定功能？
8086的两种工作方式
最小模式 系统中只有8086一个处理器，所有的控制信号都
是由8086CPU产生(MN/MX=1)。 最大模式
系统中可包含一个以上的处理器，比如包含协处 理器8087。在系统规模比较大的情况下，系统控制信 号不是由8086直接产生，而是通过与8086配套的总线 控制器8288等形成(MN/MX=0)。
课堂练习
要完成下述运算，用什么标志为判别？其值是 什么？
(1)比较两个数是否相等； (2)两数运算后结果是正数还是负数； (3)采用偶校验方式时，判定其是否需要补1。
解:(1)ZF,两数相减若为零,则两数相等,有ZF=1 (2)SF,运算后最高位为1,是负数,此时SF=1 (3)PF,偶校验,当数据中的1为奇数个时需补1，此时
标志寄存器
执行部件EU
总线接口部件BIU
8086CPU与一般CPU区别
一般CPU工作方式
取指
执指
取指
执指 … 取指
执指
串行工作方式 8086CPU工作方式
BIU 取指 EU 执指
取指
取指
…
执指
执指
取指 执指
并行工作方式
8086CPU的寄存器结构
通用寄存器 段寄存器 标志寄存器FR 指令指针寄存器IP

[理学]微机原理 第二章ppt课件

➢ 集成度高
➢ 时钟频率高
➢ 采用超标量流水线构造 ➢ 采用分立的指令Cache和数据Cache构造， 可以无冲突地同时完成指令预取和数据读写 ➢ 采用新型的分页形式 ➢ 固化常用指令，使指令的运行得到进一步 加快 ➢ 内部提供了一个称之为分支目的缓冲器， 从而加快了循环操作的速度
➢ 重新设计的浮点运算部件，速度比80486快 10多倍
每次需要生成物理地址时，一个段存放器 会自动被选择，且能自动左移4位，再与一 个16位的偏移地址相加，产生所需要的20 位物理地址。
8086有4个段存放器CS、DS、SS、ES用来存放段地 址，还有6个16位的存放器〔IP、SI、DI、BX、BP、 SP〕用来存放偏移地址。在寻址时到底应该使用 哪个存放器是BIU根据执行操作的要求来确定的。
其中：第0位为最低位，第7位称为最高位。一 个字节可以表示28个不同值。
〔3〕字：通常，一个字的长度是16位，字中 位的编号从右到左依次是0～15，其中低8 位为低位字节，高8位为高位字节，如下图。 一个字可以表示216个不同值。
➢同时引进了虚拟地址空间的概念。
➢ 80286内部构造中，除了EU执行单元外， 总线接口部件BIU又细分成地址部件AU、指令 部件IU和总线部件BU
➢ 80286微处理器有两种工作形式：实地址 方式和保护虚拟地址方式 3. 80386微处理器
➢ 是一种32位微处理器
➢ 引进了线性地址和分页处理的概念
➢ 采用了流水线构造
➢ 引入高速缓冲存储器
➢ 80386的内部构造是由6个并行操作的功能部件 组成，即总线接口部件、代码预取部件、指令译 码部件、存储器管理部件、指令执行部件与指令 控制部件。
4. 80486微处理器
➢ 80486主要特征是运算速度快，称之为超级32位 CPU
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▪ 总线接口部件（BIU） ▪ 组成：①段寄存器(DS、CS、ES、SS)；
②16位指令指针寄存器IP(指向下一条要取出的指令代码)； ③20位地址加法器(用来产生20位地址)； ④6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器； ⑤总线控制逻辑。 ▪ 功能：负责从内存中取指令，送入指令队列，实现CPU与存储器和 I/O接口之间的数据传送。
取指令 执行指令 取指令 执行指令 取指令 执行指令
时间
8位微处理器的执行顺序
BIU 取指令 取指令 取指令 取指令 取指令 得到数据
EU
等待
执行
执行
8086的执行顺序
执行
8
第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
微型计算机原理及其应用
——8086/8088
1
第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器
8086/8088内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包 括指针寄存器、变址寄存器等。
一. 通用寄存器
8086/8088有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数， 也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称 为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器，这些寄存器 在具体使用上有一定的差别。
三. 变址寄存器
系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI，其中SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄 存器，都用于指令的变址寻址方式。
11
8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器
四. 控制寄存器
IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器，其中IP是指令指针寄存器，用来 控制CPU的指令执行顺序，它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内 存地址。顺序执行程序时，CPU每取一个指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的 字节；当IP单独改变时，会发生段内的程序转移；当CS和IP同时改变时，会产生段间的 程序转移。标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW，用来存放8086 CPU在工作过 程中的状态。
7
8086/8088微处理器——微处理器的结构
▪BIU和EU的动作协调原则
将8086/8088 CPU分成二个独立的功能部件使二者能够并行工作，把取指令工作 和分析指令、执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效力，加快指令的执行 速度。指令队列可以被看成是一个特殊的RAM，它的工作原理是"先进先出"，写入 的指令只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。EU和BIU之间就是通过 指令队列联系起来，多数情况下，BIU在不停地向队列写入指令，而EU每执行完一条 指令后，就向队列读取下一条指令。二者的动作既独立，又协调。
▪ 执行部件（EU） ▪ 组成：①ALU(算术逻辑单元)；
②通用寄存器(AX、BX、CX、DX)； ③专用寄存器(BP、SP、SI、DI)； ④标志寄存器(PSW)； ⑤EU控制系统。 ▪ 功能：负责分析指令和执行指令。
6
8086/8BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的任务： ①每当8086的指令队列中有两个空字节，BIU就会自动把指令取到指令 队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指 令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如 果必须访问存储器或者I／O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期， 完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会 立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则 BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总 线的请求。 ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。 ④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发 生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令 队列装入转向的另一程序段中的指令代码。
寄存器 AX AL AH BX CX CL DX
用
途
字乘法，字除法，字I/O
字节乘，字节除，字节I/O，十进制算术运算
字节乘，字节除
转移
串操作，循环次数
变量移位，循环控制
字节乘，字节除，间接I/O
10
8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器
二. 指针寄存器
系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP，其中SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈 段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置； BP是基数指针寄存器，通常用于存放基 地址。
3
8086/8088微处理器——微处理器的结构 ▪ 8086/8088微处理器
§ 8086/8088微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部 结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性 能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件中。
4
8086/8088微处理器——微处理器的结构 ▪ 8086/8088微处理器的编程结构
▪ 编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功 能结构。从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件 BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。
5
8086/8088微处理器——微处理器的结构 ▪ 8086/8088微处理器的组成