微型計算機的基本組成.doc

一、 微型計算機的基本組成：兩大部分，硬件和軟件。1、 中央處理器（CPU）：它由運算器、控制器和寄存器3大部分組成。2、 存儲器：主要是存儲代碼和運算數(shù)據(jù)的。3、 接口：是連接主機和外設的橋梁。4、 輸入/輸出（I/O）設備：能把外部信息傳送到計算機的設備叫輸入設備。將計算機處理完的結果轉換成人和設備都能識別的和接收的信息的設備叫輸出設備。5、 總線：連接各硬件部分的線路。一組是用來傳遞數(shù)據(jù)信息的叫數(shù)據(jù)總線簡稱DB；第二組是用來傳遞地址信息的簡稱AB；第三組是專門用來傳遞控制信息簡稱CB。二、 微機常用術語：1、 位（Bit）：位是指計算機中使用的二進制數(shù)的一位，它是存儲信息中的最小單位。只有“0”和“1”兩種狀態(tài)。2、 字節(jié)（Byte）:計算機存儲數(shù)據(jù)時，通常把8位二進制數(shù)作為一個存儲單元，一個存儲單元也叫一個字節(jié)。字節(jié)的長度固定，它是存儲器存取信息的最小單位。3、 字（Word）：字是計算機中處理和傳送信息的最基本單位。它通常與寄存器、運算器、傳輸線的寬度一致。4、 字長：一個字所包含二進制數(shù)的長度稱為字長。實際上字長所表示的是CPU并行處理的最大位數(shù)。如16位機字長為16位，占2個字節(jié)。32位機的字長為32位，占4個字節(jié)。5、 存儲容量：存儲單元以字節(jié)為單位。存儲容量是指CPU構成的系統(tǒng)所能訪問的存儲單元數(shù)。6、 指令：計算機能識別和執(zhí)行的基本操作命令。有兩種方式：機器碼和助記符。7、 指令系統(tǒng)：計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合，稱為該計算機的指令系統(tǒng)。8、 程序：為完成某一任務所作的指令（或語句）的有序集合稱為程序。9、 運算速度：計算機完成一個具體任務所用的時間就是完成該任務的時間指標，計算機的速度越高，所用的時間越短。三、8086/8088微處理器的結構：按功能可分成兩大部分：執(zhí)行單元（EU）和總線接口單元（BIU）。 1、執(zhí)行單元（EU）：由8個通道寄存器，、1個標志寄存器、算術邏輯運算單元ALU及EU控制單元組成。EU從BIU指令隊列寄存器中獲得指令和待處理數(shù)據(jù)進行操作。將指令代碼譯碼后，發(fā)出相應的控制信息，將數(shù)據(jù)在ALU中進行運行，運算結果的特征保留在標志寄存器FLAG中。 2、總線接口單元（BIU）：總線借口單元BIU包括4個段寄存器、1個指令指針寄存器、1個內部寄存器、1個先入先出的6個字節(jié)（8088是4個字節(jié)）的指令隊列、總線控制邏輯電路及20條地址線。當EU從指令隊列中取走指令，指令隊列出現(xiàn)空字節(jié)時，BIU即從內存中去除后續(xù)的指令代碼放入隊列中。當EU需要數(shù)據(jù)時，BIU根據(jù)EU給出的地址，從指定的內存單元或外設中取出數(shù)據(jù)提供給EU。運算結束后，將運算結果送入指定的內存單元或外設。如果指令隊列的所有字節(jié)全空，EU停止執(zhí)行。直到指令隊列中有指令，并把指令傳到EU單元，EU開始操作。 一般情況下，程序是順序執(zhí)行的。當遇到跳轉指令時，BIU就使指令隊列復位，從新地址中取出指令并立即送給EU去執(zhí)行。四、8086內部寄存器：按其功能可分為：通用寄存器（8個）、段寄存器（4個）和控制寄存器（2個）。 1、通用寄存器：包括數(shù)據(jù)寄存器、地址指針寄存器和變址寄存器。 數(shù)據(jù)寄存器：有AX、BX、CX、DX4個16位寄存器，每個寄存器可分為高8位和低8位兩部分使用，也就是說也可作為8位寄存器使用。高8位表示成：AH、BH、CH、DH，低8位表示成：AL、BL、CL、DL。地址指針寄存器：有堆棧指示器（SP）和基址指示器（BP）兩個。SP和BP只能用于堆棧段，不能指示其他段。但SP和BP應用上是有區(qū)別的，SP可用于PUSH、POP、CALL、RET等指令，而BP不能用于這些指令。、變址寄存器SI、DI、SI叫源變址寄存器，一般用于存放源操作數(shù)當前數(shù)據(jù)段中某個地址的偏移地址。指針寄存器和變址寄存器與數(shù)據(jù)寄存器一樣，可以參與算數(shù)和邏輯運算，但指針寄存器和變址寄存器只能用于16位數(shù)的計算，不能分為8位。 2、段寄存器：包括CS、SS、DS和ES，用于指示當前段的段基址。 CS：代碼段寄存器，用于指示當前的代碼段（程序段）的起始地址段基址。 DS：數(shù)據(jù)段寄存器，用于指示當前的數(shù)據(jù)段的段基址。 SS：堆棧段寄存器，用于指示當前的堆棧段的段基址。 ES：附加段寄存器，用于指示當前的附加段的段地址。 CS段寄存器一般用于存放微處理器執(zhí)行的程序代碼。DS段寄存器一般用于存放程序中的變量和數(shù)據(jù)。SS段寄存器一般用于存放堆棧的信息。ES段寄存器一般用于存放參與運算的結果。 3、控制寄存器：又IP和FLAG。IP叫指令指針寄存器（程序指示器），用于存放欲取指令的偏移地址。FLAG叫標志寄存器，用于存放運算結果的標志。FLAG是16位寄存器，用其中的9位來描述9個標志。通常這9個標志可分為狀態(tài)標志位和控制標志位。狀態(tài)標志位有CF、PF、AF 、ZF、SF、OF?？刂茦酥疚挥校篢F、IF、DF。五、物理地址：是由20位地址或狀態(tài)來表示的地址，即用20位二進制數(shù)來表示。CPU與存儲器交換信息時，使用的是物理地址。 邏輯地址：是把20位地址分成段基址和偏移地址兩部分表示的地址。這兩部分都是無符號的16位二進制數(shù)，如“0001H：2000H”。程序是以邏輯地址來編址的。 物理地址的形成是通過CPU內部的BIU部件中的地址加法器運算出來的。物理地址可由下式計算： 物理地址=段基址*16+偏移地址（參看書本P31的習題）六、堆棧：是在存儲器中開辟的一個數(shù)據(jù)存儲器，這個區(qū)域數(shù)據(jù)的存取遵循“先入后出”的原則。堆棧的位置一定在堆棧段。把棧存儲器的一段固定，稱為棧底。另一端可活動，稱為棧頂。棧頂由SP戰(zhàn)隊指示器描述。棧底為棧區(qū)的的高地址，棧頂?shù)牡刂沸∮诘扔跅５?。如果棧頂?shù)扔跅５?，則表明棧區(qū)中沒有數(shù)據(jù)。8086/8088的堆棧只能是字操作。因此在進行入棧操作時，SP會自動減2，即SP=SP-2，,出棧時會自動加2，即SP=SP+2。七、8086/8088的引腳功能：重點查看書本P21P23的4、5、7、13、14、15、16、19、20、21介紹。八、為什么要鎖存地址？ 答：由于微處理器的AD0AD15是地址數(shù)據(jù)復用引腳，在應用時必須分時復用。在T1狀態(tài)時將指定的存儲單元的地址發(fā)送到地址的總線上，而在T2狀態(tài)時AD0AD15開始傳遞數(shù)據(jù)。在傳遞數(shù)據(jù)時，地址信號消失，這將造成數(shù)據(jù)傳遞不到預想的存儲單元中去。一般系統(tǒng)的存儲器和I/O設備進行數(shù)據(jù)傳送時，要求地址總線上的地址是穩(wěn)定的。因此必須加地址鎖存器，將T1狀態(tài)傳送的地址鎖存起來。九：6種尋址方式：包括立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器簡介尋址、變址尋址、基址加變址尋址。十、常用指令1、數(shù)據(jù)傳送：MOV、PUSH、POP、XCHG、IN、OUT、LEA2、算數(shù)運算：ADD、ADC、INC、SUB、DEC、CMP、MUL、DIV3、邏輯運算：AND、TEST、OR、NOT、XOR、SAL、SHL、SAR、SHR4、程序控制：JMP、條件轉移P79表4-7、循環(huán)控制P79表4-8（看書本課后習題P82）十一、匯編語言程序結構，能讀懂程序或設計程序。十二、掌握一些偽指令：DB、DW、DD、DUP、EQU十三、存儲器采用哪3級存儲結構？分類方法？存儲器結構？性能指標？1、 存儲器采用：Cache、主存、外存3級存儲結構。2、 分類方法：按存儲介質分類 按存取方法分類 按所處位置及功能分類 按信息的可保存性分類 按存儲器在計算機中的作用分類3、 存儲器的基本結構：存儲體：信息存儲的集合體，存儲單元矩陣。 地址存儲器：按地址碼的位置來設置。 地址譯碼器：線性譯碼、復合譯碼。 控制邏輯 三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器4、 主要性能指標：存儲容量 存儲速度 可靠性 功耗十四、存儲器的擴展：1、 位擴展法：僅在位數(shù)方向擴展（加大字長），而芯片的字數(shù)和存儲器的字數(shù)是一致的。位擴展的連接方式是將各芯片的地址線、片選和讀/寫線并聯(lián)起來，而將各芯片的數(shù)據(jù)線單獨列出。2、 字擴展法：指僅在字數(shù)方向擴展，而位數(shù)不變。存儲器的位數(shù)等于存儲器芯片的位數(shù)。這種方法將地址分成兩部分，一部分送到各存儲器芯片，一部分經過譯碼送到存儲器的片選輸入端。各存儲器的數(shù)據(jù)線中的相應位連接在一齊。3、 字位擴展：即上述兩種方法的組合，既在方向進行擴展，又在字方向進行擴展。 （看課后習題P169）十五、微機與I/O傳送的信息大致分為數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息三類。十六、I/O的編址通常有兩種不同方式，一種是I/O端口與存儲器單元統(tǒng)一編址，另一種是I/O端口獨立編址。1、 統(tǒng)一編址：優(yōu)點是簡化指令系統(tǒng)的設計，同時I/O控制信號與存儲器的控制信號公用，給應用帶來極大的方便。另外由于訪問存儲器的指令種類多、尋址方式多樣化，這種方式給訪問外設帶來了很大的靈活性。對I/O設備可以使用功能強大且像訪問存儲器那樣的指令，如直接對I/O數(shù)據(jù)近來運算等。缺點是外設占用了一部分內存的地址空間減少了內存可用的地址范圍，對內存容量有潛在的影響。此外，從指令上不易區(qū)分當前指令是對內存進行操作還是對外設進行操作。2、 獨立編址：優(yōu)點是：由于內存訪問指令也可以用于訪問I/O端口，而內存訪問指令一般功能較強，可直接對輸入、輸出數(shù)據(jù)進行處理，這對改善程序效率，提高總的處理速度是有利的。其次，編一編址方式可使I/O接口得到較大的尋址空間，這對于大型測控和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是有利的。統(tǒng)一編址方式后，I/O部分的控制邏輯可以比較簡單。缺點是I/O端口會占據(jù)一定的內存可尋址空間。十七、中斷的概念：所謂中斷，就是指當CPU正在執(zhí)行程序時，外設（或其他中斷源）向CPU發(fā)出請求，CPU暫停當前程序的執(zhí)行，轉向該外設服務（或稱中斷服務）程序，當中斷服務程序運行結束后，返回原程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。 可屏蔽中斷與不可屏蔽中斷的區(qū)別：可屏蔽中斷是通過CPU的INTR引腳引入，當中斷標志IF=1時允許中斷，當IF=0時禁止中斷；不可屏蔽中斷是由NMI引腳引入，不收IF標志的影響。 中斷的優(yōu)先級順序：計算機系統(tǒng)根據(jù)緊急事物的緊急程度，把中斷分為不同的優(yōu)先級，并規(guī)定：高優(yōu)先級的中斷能暫停低優(yōu)先級的中斷服務程序的執(zhí)行。十八：輸出/輸入的傳送方式1、 無條件傳送方式：無條件傳送方式是一種最簡單的輸入/輸出控制方法，需要注意的是，輸入時，當CPU執(zhí)行IN指令時要確保輸入的數(shù)據(jù)已經準備好，否則就可能讀入不正確的數(shù)據(jù)；在輸出時當CPU執(zhí)行OUT指令時，需確保外部設備已將上次送來的數(shù)據(jù)取走，它才可以接收的數(shù)據(jù)，否則會發(fā)生數(shù)據(jù)“沖突”。2、 查詢傳送方式：又稱為有條件傳送方式。其優(yōu)點是能較好地協(xié)調外設與CPU之間的定時關系；缺點是CPU需要不斷查詢標志位的狀態(tài)，這將占用CPU較多的時間。3、 中斷傳送方式：CPU執(zhí)行完每一條指令后，都會去查詢外部是否有中斷請求，若有，就暫停執(zhí)行現(xiàn)行的程序，轉去執(zhí)行中斷服務程序，完成傳送數(shù)據(jù)的任務。4、 DMA傳送反方式 P181十九：8255A有3種工作方式：1、 方式0簡單輸入/輸出查詢方式；ABC三個端口均可工作在方式0。2、 方式1選通輸入/輸出中斷方式；AB兩個端口均可工作在方式1。3、 方式2雙向輸入/輸出中斷方式；只有A端口才能工作在方式2。 通道A：8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器，是一個獨立的8位I/O口，它的內部有對數(shù)據(jù)輸入/輸出的鎖存功能。 通道B：8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存/緩沖器，僅對輸出數(shù)據(jù)有鎖存功能。 通道C：8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。可以看作是一個獨立的8位I/O口；也可以看作是兩個獨立的4位I/O口。也是僅對輸出數(shù)據(jù)進行鎖存。 A，B，C均可做數(shù)據(jù)通道；C可分為2個4位的部分，分別與A，B配合使用，作為控制和狀態(tài)信息通道。編程題應該從尼三條出：P83 4-10 從2000H單元開始的10個單元，存放10個數(shù)，找出最大的數(shù)，存入2000H單元，請編寫相應的程序。解：MOV BX 2000H MOV AL, BX MOV CL 09H LI: INC BX CMP AL BX JGE L2 MOV AL BX L2: DEC CL JNE L1 MOV BX, 2000H MOV BX, ALP84 4-15 將存放在100H單元和102H單元的兩個無符號數(shù)相乘，結果存放在地址為104H開始的單元中。請編寫相應程序。 解： MOV AX100HMVL 102HMOV 104H AX MOV 106H,DXP125 5-4從TABLE開始的單元中有10個16位無符號數(shù)，編寫一