第2章微型计算机结构 教学目的掌握 INTEL80X86微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统构成, 为汇编语言编程奠定基础 2.教学要求: ①了解 INTEL80X86微处理器概况 ②理解基于微处理器的计算机系统构成 ③熟练掌握汇编语言编程所需的￠門∪功能结构、微机存储器(MEM)组织和微 机接口组织等基础知识 3.教学重点 ①微处理器的功能结构 ②微存储器组织 4.掌握难点 ①微处理器的寄存器组 ②存储器寻址 5.教学进程安排:P20~40 6.教学方法 ①般叙述 INTEL80X86微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统构成 ②重点讲授微处理器的功能结构和微存储器组织 7.教学内容摘要 2.180X86微处理器概述 2.1.1微处理器发展简介 1. Intel8086微处理器 2.Inte80386微处理器 3.Inte80486微处理器 4. Intel奔腾( Pentium)处理器 5. Intel奔腾Ⅱ处理器 6. Intel奔腾Ⅲ处理器 7. Intel奔腾Ⅳ处理器 2.1.2与微处理器相关的概念 1.芯片集成度 2.微处理器主频 3.系统总线,系统总线一般分三类 (1)数据总线( DATA BUS,DB)
第 2 章 微型计算机结构 1．教学目的:掌握 INTEL80X86 微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统构成， 为汇编语言编程奠定基础。 2．教学要求： ①了解 INTEL80X86 微处理器概况 ②理解基于微处理器的计算机系统构成 ③熟练掌握汇编语言编程所需的 CPU 功能结构、微机存储器（MEM）组织和微 机接口组织等基础知识 3．教学重点： ①微处理器的功能结构 ②微存储器组织 4．掌握难点： ①微处理器的寄存器组 ②存储器寻址 5．教学进程安排：P20～40 6．教学方法： ①一般叙述 INTEL80X86 微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统构成 ②重点讲授微处理器的功能结构和微存储器组织 7．教学内容摘要： 2.1 80X86 微处理器概述 2.1.1 微处理器发展简介 1．Intel 8086 微处理器 2．Intel 80386 微处理器 3．Intel 80486 微处理器 4．Intel 奔腾（Pentium）处理器 5．Intel 奔腾Ⅱ处理器 6．Intel 奔腾Ⅲ处理器 7．Intel 奔腾Ⅳ处理器 2.1.2 与微处理器相关的概念 1. 芯片集成度 2. 微处理器主频 3. 系统总线, 系统总线一般分三类： （1）数据总线（DATA BUS，DB）
(2)地址总线( ADDRESS BUS,AB) 3)控制总线( CONTROL BUS,CB) 4.程序存储及存储器组织 5.处理器运算速度 2.2基于微处理器的计算机系统构成 微型计算机系统包括硬件和软件两部分 2.2.1硬件系统 图2.1给出了微型计算机组成框图。 1.运算器 2.控制器 3.存储器 (1)“读操作”:是指CPU将存储器中存储的某一部分信息取出来进行处理的操作。 (2)“写操作”:是指CPU用新的信息刷新存储器原来存储的某一部分内容的操作。 (3)注意:存储器的读/写操作是以字节为单位按存储器存储单元地址进行的。 4.输入/输出设备 存储器 运算器 中央处理器 主板 输入输出芯片 图2.1微型计算机硬件系统组成 把运算器、控制器、主存储器和输入/输出接口称为组成计算机硬件系统的五大部件。计算 机硬件的五大部件是通过总线连接起来的,构成了计算机的基本硬件系统。 2.2.2软件系统 计算机软件是计算机系统的重要组成部分,它可以分成系统软件和应用软件两大类。图2.2 表示了计算机软件的层次 单用户操作系统 多用户操作系统 操作系统 网络操作系统 汇编程序 系统软件<语言处理程序解释程序 编译程序 数据库管理系统 诊断与维护程序 调试程序 工具软件<编辑程序 装配链接程序
（2）地址总线（ADDRESS BUS，AB） （3）控制总线（CONTROL BUS，CB） 4. 程序存储及存储器组织 5. 处理器运算速度 2.2 基于微处理器的计算机系统构成 微型计算机系统包括硬件和软件两部分。 2.2.1 硬件系统 图 2.1 给出了微型计算机组成框图。 1．运算器 2．控制器 3．存储器， （1）“读操作”：是指 CPU 将存储器中存储的某一部分信息取出来进行处理的操作。 （2）“写操作”：是指 CPU 用新的信息刷新存储器原来存储的某一部分内容的操作。 （3）注意：存储器的读/写操作是以字节为单位按存储器存储单元地址进行的。 4．输入/输出设备 图 2.1 微型计算机硬件系统组成 把运算器、控制器、主存储器和输入/输出接口称为组成计算机硬件系统的五大部件。计算 机硬件的五大部件是通过总线连接起来的，构成了计算机的基本硬件系统。 2.2.2 软件系统 计算机软件是计算机系统的重要组成部分，它可以分成系统软件和应用软件两大类。图 2.2 表示了计算机软件的层次。 系统软件 软件 数据库管理系统 工具软件 诊断与维护程序 调试程序 编辑程序 装配链接程序 语言处理程序 汇编程序 解释程序 编译程序 操作系统 单用户操作系统 多用户操作系统 网络操作系统 …… 输 入 设 备 输 出 设 备 接 口 口 微处理器 CPU 中央处理器 主板 输入/输出芯片 存 储 器 运 算 器 控 制 器 接 口 口
图2.2软件系统的层次 2.3微处理器 2.3.1微处理器的结构 1.微处理器的概念 (1)算术逻辑部件( ARITHMETIC LOGIC UNIT,ALU (2)控制逻辑 (3)工作寄存器 2. INTEL8086/8088微处理器结构 8086CPU内部结构如图2.3所示。按功能可分为两部分:总线接口单元BIU( BUS INTERFACE UNIT)和执行单元EU( EXECUTION UNIT)。 重匚AH_ALAx1 「20位地址总 6位内部总能 内部暂存器 运算暂存器 控制 指令预取队列 电路8086 标志寄存器 执行单元 总线接口单元 BIU 图2.38086cP内部结构 (1)总线接口单元BIU ①地址加法器和段寄存器 ②16位指令指针IP( INSTRUCTION POINTER) ③指令队列缓冲器 ④总线控制逻辑电路 (2)执行单元EU ①算术逻辑运算单元(ALU) ②标志寄存器( FLAGS) ③数据暂存寄存器
图 2.2 软件系统的层次 2.3 微处理器 2.3.1 微处理器的结构 1. 微处理器的概念 ⑴算术逻辑部件(ARITHMETIC LOGIC UNIT，ALU) ⑵控制逻辑 ⑶工作寄存器 2. INTEL 8086/8088 微处理器结构 8086 CPU 内部结构如图 2.3 所示。按功能可分为两部分：总线接口单元 BIU（BUS INTERFACE UNIT）和执行单元 EU（EXECUTION UNIT）。 图 2.3 8086CPU 内部结构 ⑴总线接口单元 BIU ①地址加法器和段寄存器 ②16 位指令指针 IP（INSTRUCTION POINTER） ③指令队列缓冲器 ④总线控制逻辑电路 ⑵执行单元 EU ①算术逻辑运算单元（ALU） ②标志寄存器（FLAGS） ③数据暂存寄存器
④通用寄存器组 ⑤EU控制电路 (3)8086与8088CPU的主要区别 ①8086CPU的指令预取队列为6个字节,而8088CPU只有4个字节 ②8086CPU的AD15~AD0为地址、数据双向分时复用的;而8088CPU只有AD7~AD0为 地址、数据双向分时复用的,A15~A8仅用于输出地址信号。在进行16位数据操作时,8086只 需一个总线周期就可完成,而8088则需要两个总线周期来完成,因此8088的速度较8086要慢 ③8086CPU上的BH信号在8088CPU上变为SSO ④8086的引脚28为M/1O,即CPU访问内存时该引脚输出高电平,访问接口时则输出低 电平。对于8088而言,该引脚的状态正好相反,变为I0/M 8086/808后继机型也包括有准32位和标准32位机,如80836的SX和DX类型。 2.3.280X86寄存器组 32位名称 16位名称 通用名称 AH AL JAX(累加器) EBX BL基址变址 数 栈指针 基址指针 DI 目的变址 源变址 32位 6位 令指针 EFLAGS FLAGS 注:1.对于8086/88或80286CPU,图 中阴影区寄存器是不存在的 数据 2.FS和GS寄存器无专用名称
④通用寄存器组 ⑤EU 控制电路 ⑶8086 与 8088 CPU 的主要区别 ①8086CPU 的指令预取队列为 6 个字节，而 8088 CPU 只有 4 个字节。 ②8086CPU 的 AD15～AD0 为地址、数据双向分时复用的；而 8088 CPU 只有 AD7～AD0 为 地址、数据双向分时复用的，A15～A8 仅用于输出地址信号。在进行 16 位数据操作时，8086 只 需一个总线周期就可完成，而 8088 则需要两个总线周期来完成，因此 8088 的速度较 8086 要慢 些。 ③8086CPU 上的 BHE 信号在 8088CPU 上变为 SSO 。 ④8086 的引脚 28 为 M/ IO ，即 CPU 访问内存时该引脚输出高电平，访问接口时则输出低 电平。对于 8088 而言，该引脚的状态正好相反，变为 IO/ M 。 8086/8088 后继机型也包括有准 32 位和标准 32 位机，如 80836 的 SX 和 DX 类型。 2.3.2 80X86 寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI IP FLAGS CS DS ES SS FS GS 32 位 16 位 32 位名称 16 位名称 通用名称 AX(累加器) 基址变址 计数 堆栈指针 数据 基址指针 目的变址 源变址 指令指针 标志 代码 数据 附加 堆栈 EAX EBX ECX EDX ESP EBP EDI ESI EIP EFLAGS 注：1. 对于 8086/88 或 80286CPU，图 中阴影区寄存器是不存在的； 2. FS 和 GS 寄存器无专用名称
图2.480X86的程序寄存器组 1.通用寄存器 2.专用寄存器 3.段寄存器 缓小级o中四s图rmn 3 151413121109876543210位编号 图2.580X86的标志寄存器 表22标志位的符号表示 标志名 标志为0 OF溢出(是/否) DF方向(减量/增量 DN IF中断(允许/关闭) 符号(负/正) ZF零(是/否 ZR AF辅助进位(是/否) PF奇偶(偶/奇) PE 2.4存储器 2.4.1存储单元的地址和内容 地址 (a)字节 高位字节低位字节 b)字 高位字
图 2.4 80X86 的程序寄存器组 1. 通用寄存器 2. 专用寄存器 3. 段寄存器 图 2.5 80X86 的标志寄存器 表 2-2 标志位的符号表示 标 志 名 标志为 1 标志为 0 OF 溢出(是／否) DF 方向(减量／增量 IF 中断(允许／关闭) SF 符号(负／正) ZF 零(是／否) AF 辅助进位(是／否) PF 奇偶(偶／奇) CF 进位(是／否) OV DN EI NG ZR AC PE CY NV UP DI PL NZ NA PO NC 2.4 存储器 2.4.1 存储单元的地址和内容 76543210 N 地址 (a) 字节 高位字 低位字 高位字节 低位字节 (b) 字 N+1 N 地址 15 8 7 0 31 16 15 0