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第2章微机结构组成

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第二章微型计算机基础知识

第二章微型计算机基础知识
第二章 微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM

第2章微型计算机系统基础知识资料

第2章微型计算机系统基础知识资料

键盘 鼠标 扫描仪 摄象机 数字化仪
键盘
鼠标
其他输入设备
输 入 设 备
扫描仪 摄象机
输出设备
输出设备
将计算机处理和计算后所得 的结果以一种人们便于识别 的形式记录、显示或打印出 来的设备
常输见出输设出备？ 设备？
显示器 打印机 音箱
显示器
打印机
1.3 微型计算机的软件系统
软件是微机的灵魂。
存储容量 内存储器可以容纳的二进制信息量， 以KB、MB、GB为单位
存取周期 存储器两次连续、独立的操作之间所需 的最短时间，以ns为单位
外存储器
外存储器（辅助存储器） 用来长期保存数据、信息； 一般包括存储介质和驱动器。
外存储器有那些种类?
外存器种类
外存储器
软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 U盘存储器
采用磁性介质进行光 存储的技术 可擦写
光盘存储器分类
光盘存储器
只读型光盘CD－ROM 一次写入型光盘CD－R 可重写刻录型光盘CD－RW
U盘存储器
U盘存储器 USB移动Flash盘，俗称优盘，e盘。
输入设备
输入设备 向计算机输入信息 的设备，是人与计 算机对话的重要工具
常输见入输设入备？ 设备？
硬盘存储器
硬盘存储器构造
盘片
读/写磁头
数据线接口
电源接口
硬盘的存储容量
存存储储容容量量= ？
磁道
柱面
磁头数×柱面数×
扇区
每扇区字节数×扇
区数。
硬盘的主要性能指标
转速 目前硬盘主轴电机的转速为5400r/min 到7200r/min
硬盘的主要性能指标
平均访问时间 磁头从开始到达目标磁道的时间， 硬盘的平均寻道时间为8ms到 12ms。

第2章 微机保护基础(1)

第2章 微机保护基础(1)

1、电压变换器（UV）
电压变换器原理接线如图2-11所示，UV原方与电压互感器相 联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源 的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
图2-11 电压变换器应用
2、电流变换器（UA）
电流变换器与电压变换器不同，从UA原方看进去，输入阻抗 很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。电流变换器应 用接线如图2-12所示。
图2-4 采样保持过程示意图
2) 采样频率的选择
采样间隔Ts 的倒数称为采样频率fs。
采样频率越高，要求CPU 的运行速度越高。 因为微机保护是一个实时系统，数据采集系 统以采样频率不断地向微型机输入数据，微 型机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间 Ts内处理完对每一组采样值所必须做的各种 操作和运算，否则CPU 跟不上实时节拍而无 法工作。相反，采样频率过低，将不能真实 地反映采样信号的情况。 采样函数为一周期信号,采样间隔Ts太大，就 会有一部分相互交迭，新合成的X(f)*G(f)图 形与X(f)/Ts不一致，这种现象称为迭混。 为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原 信号，采样频率fS必须大于信号最高频率fC 的两倍，即fS＞2fC，这就是采样定理。

<1>采样频率的方式选择
<2>.对多个模拟输入信号的采样方式
微机继电保护绝大多数的算法都是基于多个 模拟输入信号（如三相电压、三相电流等） 采样值进行计算的。如何对多个信号进行采 样，根据多个模拟输入信号在采样时刻上的 对应关系，可分别采用以下三种采样方式： 1、同时采样 2、顺序采样 3、分组同时采样
例

图
MAX125内部结构图
2.1.1
模拟数据采集系统

微型计算机系统的组成

微型计算机系统的组成
工作频率。它是由主板上晶体震荡电路为CPU提供的 基准时钟频率，也就是主板的工作频率。 （4）CPU倍频系数
CPU主频、外频和倍频系数关系如下： CPU主频 = CPU外频 × 倍频系数 （5）前端总线频率。前端总线（FSB：Front Side Bus） 指主板芯片组中的北桥芯片与CPU之间传输数据的通 道，因此也可以称为是CPU的外部总线。
图 2-5 80486
图 2 -6 P en tiu m P ro
微型计算机系统的组成
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 3、CPU的发展
几种CPU的外观图如下所示。
图 2 -7 C elero n
图 2 -8 P en tiu m 4
图 2 -9 Itan iu m
微型计算机系统的组成
输出设备
机 外存储器
系
统
操作系统
的
语言处理系统
系统软件
组
系统服务程序
成
软件系统
数据库管理系统
文字处理软件
应用软件
表格处理软件 辅助设计软件
返回本章目录
微型计算机系统的组成实时控制软件
2.2 中央处理器CPU
2.2.1 CPU主要指标、技术和发展 1、CPU主要性能指标 （1）CPU字长：CPU的字长（位数）通常是指
2.1 概述
2.1.2 软件系统
系统软件
监控程序 操作系统 编辑程序 解释程序 编译程序 诊断程序
软件 程序设计语言
机器语言 汇编语言 高级语言
应 用 软 件 ：如 软 件 包 、数 据 库 等
微型计算机系统的组成
主机
中央处理器
运算器 控制器
内存储器

第二章 微型计算机系统

第二章 微型计算机系统

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外存：永久性存储器 外存：永久性存储器
存储器与存储系统
Copyright© 2008 renxin All rights reserved
存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 存储器是一种具有保存和存取信息（程序、数据） 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构： 现代微型计算机的存储系统结构： 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构？ 为什么采用这种结构？ 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
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问：内存与外存是一回事吗？
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存； • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
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问：主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思？ 又是什么意思？ 主机包含哪些部件？ CPU又是什么意思 答：

微机原理课件第二章 8086系统结构

微机原理课件第二章 8086系统结构

但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。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。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU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的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 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，然后译码、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，完成访问内存或者I／O端口的操 作； 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。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 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。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。

第二章 8086微处理器

第二章 8086微处理器

第二章8086/8088微处理器及其系统结构内容提要：1．8086微处理器结构：CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU；CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器；CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。

2．8086微机系统存储器结构：存储器地址空间与数据存储格式；存储器组成；存储器分段。

3．8086微机系统I/O结构4．8086最小/最大模式系统总线的形成5．8086CPU时序6．最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期7．微处理器的发展学习目标1．掌握CPU寄存器结构、作用、CPU引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小/最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；2．理解存储器读/写时序；3．了解微处理器的发展。

难点：1．引脚功能，最小/最大模式系统形成；2．存储器读/写时序。

学时：8问题：为什么选择8088/8086？•简单、容易理解掌握•与目前流行的P3、P4向下兼容，形成x86体系•16位CPU目前仍在大量应用思考题1、比较8086CPU与8086CPU的异同之处。

2、8086CPU从功能上分为几部分?各部分由什么组成?各部分的功能是什么?3、CPU的运算功能是由ALU实现的，8086CPU中有几个ALU?是多少位的ALU?起什么作用?4、8086CPU有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器的各标志位在什么情况下置位?5、8086CPU内哪些寄存器可以和I/O端口打交道，它们各有什么作用?6、8086系统中的物理地址是如何得到的?假如CS=2400H，IP=2l00H，其物理地址是多少?思考题1.从时序的观点分析8088完成一次存储器读操作的过程？2.什么是8088的最大、最小模式？3.在最小模式中，8088如何产生其三总线？4.在最大模式中，为什么要使用总线控制器？思考题1.试述最小模式下读/写总线周期的主要区别。

第2章微机的硬件组成1

第2章微机的硬件组成1

CPU内部的时钟信号是由外部输入的，在CPU内部采用了 时钟倍频技术。按一定比例提高输入时钟信号的频率，这 个提高时钟频率的比例称为倍频系数。这三者之间的关系 为：主频=外频×倍频。
2. 数据宽度(字长)： 3. 指令执行速度： 4. 地址宽度：
5. 晶体管数目：
6. Cache：
目前CPU按其安装插座规范可分为Socket x和 Slot x 两大 架构。 1. Socket 370 Intel为PⅡ的简化版本Celeron（赛扬）系列微处理器而开发 的。 2. Socket 423 Intel最初推出P4时，重新开发的一种Socket 423架构。 3. Socket 478 Intel推出第二种架构——Socket 478架构的P4。 4. Socket 775 2004年，Intel推出了Socket 775架构的CPU。 5. Socket 462（Socket A） 2000年7月，AMD推出了Socket 462----Socket A。 6. Socket 754、 Socket 939 和Socket 940 2003年，AMD公司推出的Athlon 64系列和部分Sempron处理器 分别采用上述三种架构。
2．1．2 CPU的主要性能指标
1． 主频 2．前端总线（FSB）频率 3．L1 Cache 和L2 Cache 的容量和速率 4．支持扩展指令集 5．CPU内核工作电压（Vcore） 6．地址总线宽度 7．数据总线宽度
CPU的性能指标
CPU内部结构可以分为控制单元、运算单元、存储单元和 时序电路等几个主要部分。运算单元是计算机对数据进行加 工处理的中心，它主要由算术逻辑部件（ALU：Arithmetic and Logic Unit）、寄存器组和状态寄存器组成。 控制单元是计算机的控制中心，它不仅要保证指令的正确 执行，而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制 逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几个 部分。 CPU控制整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算、数据 的存储和传送、以及对内对外输入输出的控制，是整个系统 的核心。 通常CPU的主要性能指标如下： 1. 主频、外频、倍频 CPU主频又称为CPU工作频率，即CPU内核运行时的时钟频 率。

第2章微型计算机的组成及应用

第2章微型计算机的组成及应用

2. 微型计算机分类
按主机、I/0接口和系统总线组成部件所在位置 划分为：
① 单片机：组成部件集成在一个超大规模芯片 上，用于控制仪器仪表等。、
② 单板机：各组成部件装配在一块电路板上， 常用于实验控制。
③ 多板机：各组成部件装配在多块电路板上， 如台式微型计算机、便携式PC机。
2.1.2 微型计算机系统的配件
2.4.2 CMOS
“小随机存储器”，靠电池供电。用于保存系统当 前配置，如系统日期和时间、硬盘格式和容量、内存 容量等。这些信息既是系统启动时必读信息，也是更 新硬件时要修改的信息。
2.4.3 高速缓存Cache
为了解决CPU与内存之间速度不匹配的问题，引 入高速缓存技术。高速缓存介于内存和CPU之间，是高 速存取信息的芯片。它存取速度比内存快，但容量不 大，主要用于存放当前使用最多的程序段和数据块， 并以接近CPU的速度向CPU提供程序指令和数据。
AGP（Accelerated Graphics Port）扩展槽：专门用于图形显示 卡，是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面 进行了优化。AGP插槽通常是棕色，随着显卡速度的提高， AGP接口已经不能满足显卡传输数据速度的要求，目前AGP 显卡已经逐渐被PCI Express接口显卡所取代。
2.4 微型机系统存储器
内存是微机重要配置之一，内存容量及性能是影响微机性 能的重要因素。在Pentium Ⅲ系列微型计算机中，内存条以使 用168 Pin SDRAM(同步动态随机存取存储器 )型为主，目前在 Pentium 4系列微型计算机中，多数采用DDR内存条。
图2.3.1 微型计算机内存储器（条）
为方便识别主板上的各种接口，PC99技术规格规 范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用颜色识 别标识。

微机原理第02章1

微机原理第02章1

第2章： 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
第2章：（2）变址寄存器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中， SI 、 DI 还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
第2章：溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志 CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
第2章：符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
第2章：奇偶标志PF（Parity Flag）
第2章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
运算时D3位（低半字节）有进位或
借位时，AF＝1；否则AF＝0
这个标志主要由处理器内部使用， 用于十进制算术运算调整指令中， 用户一般不必关心 3AH＋7CH＝B6H，D3有进位：AF＝1

微机原理第二章8086微处理器

微机原理第二章8086微处理器
▪ 表面上看来，微处理器的外部就是数量有限的输入输出 引脚。但是，正是依靠这些引脚与其它逻辑部件相连接， 才能组成多种型号的微型计算机系统。
▪ 这些引脚就是微处理器级总线。微处理器通过微处理器 级总线沟通与外部部件和设备之间的联系。这些总线及 其信号必须完成以下功能：
▪ （1）和存储器之间交换信息； ▪ （2）和I/O设备之间交换信息； ▪ （3）为了系统工作而接收和输出必要的信号，如输入
▪ 时钟信号输入端。19 CLK（输入） ▪ 8086和8088为5MHz。 ▪ 8086/8088的CLK信号必须由8284A时钟发生器产生。 ▪ 微处理器是在统一的时钟信号CLK控制下，按节拍进行
工作的。
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8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能
▪ 工作方式控制线 33
指令执行示例
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器ห้องสมุดไป่ตู้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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▪ 存储器分段
▪ 由于CPU内部的寄存器都是16位的，为了
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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——微处理器的引脚功能
▪ 一、微处理器的外部结构
时钟脉冲、复位信号、电源和接地等。

第2章 微型计算机和微处理器的结构

第2章 微型计算机和微处理器的结构

2.1.1 微处理器（微处理机）
微处理器：是微型计算机的中央处理部件，是由一片 或几片大规模集成电路组成的中央处理器，一般也称 CPU（Center Process Unit）。其内部通常包括算术逻辑 部件，累加器、通用寄存器组，程序计数器，时序和控制 逻辑部件，内部总线等等。 2.1.2 存储器
存储结果 1
取指令 4
……
EU
……
译码 1
执行 1
译码 2
执行 2
……
（b）流水处理
如图： 8086/8088 CPU 由于指令执行部件EU和总线接口 部件BIU相互独立，可并行操作，进行流水线处理。若一条指 令执行过程中不需要从存储器取操作数和向存储器存储结果， 即不占CPU总线时间，总线接口部件便可对下一条要执行的指 令预取。可见。采用流水线技术提高了指令执行速度。
2.2.3 8086/8088微处理器的功能结构 从功能上来看，8086/8088 CPU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）。
图2.3 8086/8088CPU内部功能结构图
(1) 执行部件（EU）
功能：负责指令的执行。(主要进行8位及16位的各种运算) 组成：①ALU(算术逻辑单元)； ②通用寄存器组； ③标志寄存器（ FLAGS ）。 ①通用寄存器（AX、BX、CX、DX） 8086 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，如表2-1所示。

第2章_微型计算机系统基础(2)

第2章_微型计算机系统基础(2)

2.2.3 存储器
计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大 小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。
随机存储器 RAM
主存储器 （内 存） 只读存储器 ROM 可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM
存 储 器
外存储器 （辅助存储 器）
磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 光盘存储器
（3）控制总线（CB）：用于传送控制信 息和时序信息。控制信息中，有的是 CPU向内存或CPU向I/O接口电路发出的 信号，如读/写信息、片选信号、中断 响应信号等。控制总线上的信息传送方 向由具体控制信号而定，一般是双向的， 控制总线的位数要根据系统的实际需要 确定。
3．外部总线 外部总线是微型计算机和外部设备 之间的总线，微型计算机作为一种设备， 通过该总线和其他设备进行信息与数据 交换。
内存地址
RAM在实际存储的时候被分成 为许多等长的存储单元，在微机 中一般按照字节存储，即按字节 来分存储单元。比如，如果有内 存１kB，则被分为1024个存储单 元。每个存储单元将被赋予一个 编号即内存地址。 注意区分内存地址和内存 地址中的内容。
FFFFH
0002H
0001H
0000H
2、外存
2.2.7 微型计算机的主要性能指标

性能指标
（分32位、64位等几种字长）
重点
字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数
运算速度（或时钟频率）——MIPS（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ~66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。 主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 外部设备配置 此外，还有功能指标、可靠性指标、兼容性指标等。

微机原理第02章(寻址方式和传送指令)

微机原理第02章(寻址方式和传送指令)

有效地址由基址寄存器（ BX 或 BP ）的内容加上 变址寄存器（SI或DI）的内容构成： 有效地址＝BX/BP＋SI/DI 段地址对应 BX基址寄存器默认是 DS，对应BP基 址寄存器默认是SS；可用段超越前缀改变
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI]
；AX←DS:[BX+SI]
段内偏移量为适应各种数据结构的需要，可以有几个部分组 成，所以也把它称为有效地址ＥＡ。
寻址方式不同EA的构成不同。归纳EA可有多种情况构成： 直接寻址，寄存器间接寻址，寄存器相对寻址，
基址加变址寻址，相对址加变址寻址。
寻址方式——如何寻找内存操作数。 不同寻址方式实质上是构成它段内的偏移量的方法不同。
34H 12H
堆 栈 段
...
寄存器间接寻址方式 MOV [BP], AX
3 、用 SI、DI、BX 、BP作为间接寻址允许段跨越
指令中可以指定段跨越前缀来取得其他段中的数据。
例：MOV ES:[DI], AX MOV DX, DS:[BP] 这种寻址方法可以用于表格处理。
第2章 (五)寄存器相对寻址方式（Register relative addressing）或变 址寻址 （Index Addressing）
8位位移量 PA=16d ×(SS)+ (BP) + 16位位移量
例： MOV AX, COUNT [BP] 或MOV AX, [COUNT+BP] 或MOV AX, COUNT+[BP]
AH AL 48H 存储器 OP OP 40H 20H 操 作 码 位移量 COUNT
COUNT为16位位移量。 指令执行前: (SS)=5000H, (BP)=3000H, COUNT=2040H, (AX)=1234H

微型计算机-第2章 8086微型计算机系统

微型计算机-第2章 8086微型计算机系统
第2章 8086微型计算机系统
4、总线控制逻辑 微型计算机系统采用总线结构 总线是连接计算机各组成部件的公共数据通路。 在微型计算机系统中，总线分为：
片内总线：连接CPU内部的各个部件； 片级总线：连接CPU、存储器及I/O接口等电
路，构成所谓的主机板； 系统总线：用来连接外部设备。系统总线的
第2章 8086微型计算机系统
本章主要内容
1 半80导86体微处存理储器器的的结分构类及工作模式 2 8086微处理器的引脚特性 3 8086微型计算机系统的总线时序 4 8086微型计算机系统的组成
第2章 8086微型计算机系统
2.1 概述
微型计算机（简称微机）： 将计算机的核心器件中央处理器（运算 器和控制器）集成在一块半导体芯片上 ，配以存储器、I/O接口电路及系统总 线等设备的计算机。
总线控制逻辑的任务就是产生和接受这些操作 所需要的信号。
第2章 8086微型计算机系统
5、外存储器
也称辅存或外存，用来存储大量暂时不参加运算或处 理的数据和程序，是主存的后备和补充。
常见的外存储器主要有： 硬盘：安装在主机箱内，常见容量有：80GB、 120GB、250GB等。 光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。 DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为 4.7GB。 优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不 丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。 移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体 积小、重量轻、容量大、存取速度快。
内存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器 （ ROM）两大类。 随机存储器：RAM接受程序的控制，可由用户写 入数据或读出数据，但是断电后数据会消失。 RAM可以用来临时存放程序、输入数据和中间结 果等。 只读存储器：ROM中的信息由厂家预先写入，一 般用来存放自检程序、配置信息等。通常只能读 出而不能写入，断电后信息不会丢失。

微机原理 第2章_8086系统结构

微机原理 第2章_8086系统结构

8086 CPU的引脚及其功能

8086 CPU的两种工作模式


最小模式：用于单机系统，系统所需要的控 制信号由8086直接提供，MN/MX=1，CPU 工作于最小模式 最大模式：用于多处理机系统，系统所需的 控制信号由总线控制器8288提供， MN/MX=0，CPU工作于最大模式

8086 CPU在最小模式下的引脚定义 8088与8086的区别
通 用 寄 存 器
AX BX CX DX SP BP SI DI
8086 CPU结构框图
20位地址总线
Σ
数据 总线 16位
ALU数据总线 (16位) 暂存器
队列 总线 (8位)
CS DS SS ES IP 内部寄存器 指令队列
总线 控制 电路 8086 总线
ALU
标志寄存器
EU 控制器
1 3 4 5 6
PSW
存放状态标志、控制标志和系统标 志
PSW格式：
15 11 10
OF DF
9 IF
8
7
6
4 AF
2 PF
0 CF
TF SF ZF
状态标志




状态标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们根据有关指 令的运行结果由CPU自动设置，这些状态信息往往作为后续条件 转移指令的转移控制条件，包括6位： OF：溢出标志，在运算过程中，如操作数超出了机器数的表示范 围，称为溢出，OF=1，否则OF=0 SF：符号标志，记录结果的符号，结果为负SF=1，否则SF=0 ZF：零标志，运算结果为0，ZF=1，否则ZF=0 CF：进位标志，进行加法运算时从最高位产生进位，或减法运算 从最高位产生借位CF=1，否则CF=0 AF：辅助进位标志：本次运算结果，低4位向高4位产生进位或借 位，AF=1，否则AF=0 PF：奇偶标志，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情 况提供检验条件，当结果操作数中低8位中1的个数为偶数时PF=1， 否则PF=0

微机原理及应用课件第2章

微机原理及应用课件第2章

四、内部寄存器
内部寄存器的类型
含14个16位寄存器，按功能可分为三类
8个通用寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
深入理解：每个寄存器中数据的含义
28
1. 通用寄存器
数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI）
29
数据寄存器
8088/8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个 8位寄存器，即：
DX：
数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址；在 32位乘除法运算时，存放高16位数。
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址； BP：基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单
元的偏移地址。
BP与BX的区别：
作为通用寄存器，二者均可用于存放数据； 作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段；用
┇
操作数
35
状态标志位（1）
CF（Carry Flag）
进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1
OF（Overflow Flag）
溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范 围时，OF=l
ZF（Zero Flag）
零标志位。当运算结果为零时ZF=1
SF（Sign Flag）
欲实现对1MB内存空间的正确访问，每个内
存单元在整个内存空间中必须具备20位字长
的惟一地址
物理地址
XXXXXH
12H
00H
内存地址变换：
…
如何将直接产生的16位编码变换
…
为20位物理地址?
┇
内存单元的编址（1）
内存每个单元的地址在逻辑上都由两部分组成：

微机原理与接口技术第2章8086系统结构

微机原理与接口技术第2章8086系统结构

第二章8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU 内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

3．8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：指令执行部件（EU）设有8个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI，主要用途是保存数据和地址（包括内存地址和I/O端口地址）。

其中AX、BX、CX、DX主要用于保存数据，BX可用于保存地址，DX还用于保存I/O端口地址；BP、SI、DI主要用于保存地址；SP用于保存堆栈指针。

标志寄存器FR用于存放运算结果特征和控制CPU操作。

BIU中的段寄存器包括CS、DS、ES、SS，主要用途是保存段地址，其中CS代码段寄存器中存放程序代码段起始地址的高16位，DS数据段寄存器中存放数据段起始地址的高16位，SS堆栈段寄存器中存放堆栈段起始地址的高16位，ES扩展段寄存器中存放扩展数据段起始地址的高16位。

第二章_微型计算机基础

第二章_微型计算机基础
例：Intel 8088/8086、PIII、P4、Celeron
CPU的位数是指能同时处理的二进制数据的位数， 有4位、8位、16位、32位、64位之分，位数越多 处理能力越强。
7
主机硬件系统之二：存储器
存储器是存放程序和数据的记忆装置，分为内存 和外存。
内存：ROM、RAM，用来存放当前正在执行的 程序和正在处理的数据。
8086的流水线操作
8086CPU流水线的实现 BIU不断地从存储器取指令送入指令队列IPQ，EU不 地从IPQ取出指令执行 EU和BIU构成了一个简单的2段流水线 指令预取队列IPQ是实现流水线操作的关键（类似于 工厂流水线的传送带）
新型CPU将一条指令划分成更多的阶段，以便可以同时执 行更多的指令 例如，PIII为14个段，P4为20个段（超标量流水线）
CPU送到AB上的20位的地址称为物理地址。
34
物理地址：数据交换时CPU使用的实际地址
物理地址
存储器的操作完全基 于物理地址。 ➢问题： 8086的内部总线和内 部寄存器均为16位， 如何生成20位地址？ ➢解决：存储器分段
. . 60000H F0H 60001H 12H 60002H 1BH 60003H 08H 60004H . . .
10
存储器相关概念3：内存储器的分类
读写存储器（RAM）
可读可写 易失性，临时存放程序和数据 RAM又分静态RAM和动态RAM，即SRAM、DRAM
只读存储器（ROM）
工作时只能读 非易失性，永久或半永久性存放信息
11
主机硬件系统之三：输入输出接口
I/O接口是指主机与外设的交接部分，位于系统 总线和外设之间，是主机和外设联系的桥梁。
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到操作系统中。
(3) 利用可读/写CMOS的应用软件进行设置。 一些应用程序(如QAPLUS)提供了对CMOS的读、写、修 改功能，通过它们可以对一些基本的系统配置进行修改。
1. 显示器 显示器又称监视器(Monitor)，主要用于显示各种数据或者 画面，是人与微机之间交换信息的窗口。显示器可以及时地反 映出微机的工作情况和运行结果，并提示用户下一步应做的操
作，其工作原理与电视机相似。显示器的种类很多，不同类型
显示器的分辨率和所能显示的颜色种类也不同。显示器的分辨 率是指显示器在水平方向和垂直方向上所能显示的像素点的多 少，数字越大，表明分辨率越高，当然显示效果也就越好。
等。通过CD-ROM驱动器，既可以欣赏CD音乐，也可以观看VCD 影碟。
CD-ROM驱动器根据其传输速率的不同，可以分为单速、
倍速、4倍速、6倍速、8倍速、12倍速、16倍速、24倍速和32 倍速等；根据其放置位置的不同，又可以分成外置式和内置式 两种。
第2章 微机结构组成 2.2.4 多媒体设备
存大小是指DRAM的大小。DRAM容量以MB(兆字节)表示。
DRAM可以扩充到256 MB(1 MB＝1024 KB)，甚至更高。
第2章 微机结构组成 4) 显卡 显卡(又称显示卡或显示适配器)负责主板和显示器之间的
通信。CPU首先将要显示的数据送往显卡的显示缓冲区(VRAM)，
然后再由显卡将它们送往显示器进行显示。显卡通常插在主板 的总线扩展槽器，适用于3.25英寸720 KB及1.44 MB软盘。
第2章 微机结构组成 2. 硬盘和硬盘驱动器 软盘虽具有携带方便等特点，但由于其存储容量小，且读
/写速度慢，因而难以满足大量数据读/写的需要。硬盘正好可
以弥补软盘的不足，它具有读/写速度快、存储容量大的优点。 另外，硬盘及其读/写驱动器是全部封装在一起的，可以显著 提高硬盘的可靠性。
除此之外主机箱内还有网卡、视频捕捉卡、Modem卡、声
卡等功能卡。 笔记本电脑将主机、显示器、键盘等都集成在一起，突出 便携的特点。典型的笔记本电脑如图2-4所示。
第2章 微机结构组成
图2-4 笔记本电脑
第2章 微机结构组成
2.2 微机外部设备
2.2.1 输入设备
1. 键盘
键盘是用户向微机输入数据和命令的工具。键盘上有一条 电缆引出线，用来与主板后面的键盘插座相连接，该电缆线包 括四条芯线：＋5 V电源线、地线和两条信号线。电缆线大约 有1.8m长，并绕成了螺旋型，如同电话机的听筒线一样。
第2章 微机结构组成 2. 打印机 打印机是微机的主要输出设备，用于打印结果、图形、票
据和文字资料。常用的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激
光打印机等。 针式打印机有宽行和窄行之分，这种类型的打印机价格适 中、技术成熟，打印成本低，但打印时速度较慢，且噪音大。 激光打印机是目前最好的打印机，打印效果极佳，但价格较贵。 喷墨打印机是当前发展最快的打印机，其价格与针式打印机相 当，但打印效果比针式打印机好得多，而且打印时噪音小，主 要的缺点是必须使用专门的打印墨水，所以打印成本较高。
第2章 微机结构组成 3) 内存 内存是CPU可以直接寻址的存储器，专门用于存放程序及
待处理的数据，是微机的记忆中心。内存分为只读存储器
ROM(Read Only Memory) 和 随 机 存 储 器 RAM(Random Access Memory)两种。
(1) 只读存储器。ROM是指只能从中读出信息，而不能向
其中写入信息，断电时信息仍保持不变的内存。ROM中的信 息是由厂家预先写入的系统引导程序、自检程序以及输入/输 出驱动程序等组成的。
第2章 微机结构组成 (2) 随机存储器。微机运行时，系统程序、应用程序和用 户数据都临时存放在RAM中，断电时RAM中的信息会随之消
失。随机存储器又分静态(SRAM)和动态(DRAM)两种。
1. 音箱
音箱是多媒体微机中不可缺少的组成部分，用于将接收到
的信号转变成优美动听的声音。多媒体微机中的音箱一般要求 是有源和防磁的，前者可以对较小功率的声音进行放大，后者 能防止音箱中的磁场干扰显示器等其它电子设备的正常工作。
第2章 微机结构组成 2. 麦克风 麦克风用于现场录音、演唱卡拉OK、实现语音输入等。
第2章 微机结构组成
2.3 系统CMOS设置
2.3.1 CMOS设置的意义
CMOS是微机主板上一块可以读/写的RAM芯片，如图2-5所示。
图2-5 典型的CMOS芯片
第2章 微机结构组成 该芯片用于保存系统当前的硬件配置和用户对某些参数的 设定值。CMOS存储器(CMOS RAM)芯片由主板上的充电电池负责 供电，所以即使关机，CMOS中保存的信息也不会丢失。 由于CMOS RAM本身只是一块存储器芯片，并不具备修改 数据的功能，所以系统必须利用专门的程序即BIOS才能对
③ 并行端口：用于连接打印机等外部设备。
④ 串行端口：用于连接鼠标、调制解调器等串行设备。 ⑤ 电源插座：位于电源箱上，用于外接交流电源。 ⑥ 功能卡接口：用于外接各种外部设备。
第2章 微机结构组成 2. 主机箱的内部 主机箱的内部有主板、显卡、硬盘驱动器、软盘驱动器、
CD-ROM驱动器、电源和各种功能卡(如声卡等)，如图2-2、图
第2章 微机结构组成
3. 光盘和CD-ROM驱动器
CD-ROM驱动器是多媒体微机的主要外部设备，其作用与软 盘驱动器类似，接法也类似于软盘驱动器，区别在于CD-ROM驱 动器采用了激光扫描的方法从光盘上读取信息。光盘具有存储 容量大(每片可达650 MB)、读取速度快、可靠性高、使用寿命
长等特点，它既可以存储声音，也可以存储文字、图形和动画
第2章 微机结构组成 (2) 利用系统提供的软件进行设置。 这是CMOS设置发展的一个趋势。现在，很多主板都支持
DOS下对系统CMOS设置信息进行管理的DMI(桌面管理接口)程序。
Windows系统中已经包含了如节能保护、电源管理等原本属于 BIOS的功能，在Windows 2000中还有很多管理功能都已被集成
扫描仪是实现图形输入的主要设备，用于将一幅画或者
一张相片转换成数字化图形加以存储，便于进行进一步的处 理(如编辑、显示或者打印)。
第2章 微机结构组成 2.2.5 网络设备
1. 网卡 借助于网卡，可以方便地将微机接入相应的局域网(Local Area Network，LAN)中，从而允许用户访问网络上的各种资源。 2. 调制解调器 借助于调制解调器，可以方便地将微机通过电话线路 (PSTN)接入Internet网络，从而实现在Internet上畅游。
第2章 微机结构组成 2. 鼠标 鼠标是微机的一种常用输入设备，用于增强或者代替键
盘的光标移动键等的功能。目前，鼠标已经得到了广泛应用，
在Windows等具有GUI(图形用户界面)的系统环境中，若没有 鼠标就发挥不出软件的优越性能。
常见的鼠标主要有机械式和光电式两种类型。
第2章 微机结构组成 2.2.2 输出设备
第2章 微机结构组成
第2章 微机结构组成
2.1 微机主机的结构组成
2.2 微机外部设备
2.3 系统CMOS设置 练习与思考题
第2章 微机结构组成
2.1 微机主机的结构组成
典型微机的硬件系统包括主机、输入设备、输出设备、存 储设备和功能卡(如声卡、显卡等)。整个硬件系统采用总线结 构，利用总线将各部分连接成一个有机整体，如图2-1所示。
第2章 微机结构组成 2.2.3 存储设备
1. 软盘和软盘驱动器 软盘是在塑料盘片外再加一个保护套的活动磁盘，用于保 存和交换数据。根据盘片的直径大小软盘可以分为5寸盘(5.25 英寸)和3寸盘(3.5英寸)。 常用的5寸盘的容量是1.2 MB，3寸
盘的容量是1.44 MB，目前主要使用的软盘是3寸盘。
第2章 微机结构组成
图2-1 典型微机系统
第2章 微机结构组成
1. 主机箱
主机箱分为立式和卧式两种，它们之间没有本质的区别，只 是机箱内部各部件的安放位置不一样而已，用户可以根据自己的 爱好选择主机箱。从主机箱的正面可以看到软盘驱动器和光盘驱 动器，从中可以插入软盘和光盘。主机箱的正面还有若干开关和 指示灯，用于控制微机的开、关和显示微机的运行状态。 ① 电源开关：用于接通或者关闭主机电源。 ② 硬盘指示灯：灯亮表示硬盘正在进行读/写操作。
CPU完成，同时CPU还实现对微机其它部件的控制，从而使微
机各部件能统一协调工作。微处理器的型号有8086、80286、 80386、80486、Pentium、Pentium Pro、PentiumⅡ、Pentium Ⅲ、Pentium 4代(简写为P4)等多种，通常所说的486、586即是 由此而来。在一块比火柴盒还小的芯片上，集成有运算器和控 制器电路。运算器用于对信息进行加工(加、减、乘、除等)， 控制器通过执行指令，控制微机有条不紊地工作。
软盘驱动器的作用是读/写软盘。和录音机上使用的磁带 一样，软盘也只有插入软盘驱动器中才能工作。软盘驱动器是 通过专用的连线与主板上的接口连接在一起的。
第2章 微机结构组成 目前市场上主要的软盘驱动器有以下几种： ① 5.25英寸1.2 MB薄型高密软盘驱动器，适用于5.25英
寸360 KB及1.2 MB软盘；
SRAM通常用作高速缓存(Cache)，Cache又分为L1 Cache(一级 高速缓存或片内高速缓存)和L2 Cache(二级高速缓存或外部高
速缓存)两种。L1 Cache通常内嵌于CPU中，而L2 Cache通常
位于主板上，容量为256 KB(千字节)，可以扩充到512 KB。 SRAM的读/写速度是DRAM的4倍，甚至更高。通常所说的内
CMOS中的参数进行设定。BIOS是厂家预先烧录在主板上只读
存储器中的软件，此软件不会因计算机的关机而丢失，称为系 统的基本输入/输出程序。