北航17微机原理复习ppt
合集下载
微机原理课件第17讲
第17讲中断的概念1）中断----CPU 正在执行程序时，由预先安排好的内部或外部事件触发，引起CPU 暂时中断正在正常执行的程序，而转到为预先安排好的内部或外部事件而编写的处理程序去执行，等该处理程序执行完，再返回到原中断处继续执行。
中断与转子程序区别：中断：由事件触发引起，早触发早转，不触发不转。
转子程序：由执行CALL 指令决定，位置固定。
对8086外部触发事件有可屏蔽中断请求INTR 和非屏蔽中断请求事件触发CALL SUBRRETIRET中断转子程序NMI。
NMI的优先级高于INTR的优先级，即若同时触发，认为是NMI优先。
2）中断请求，即施加触发信号。
对8086，在INTR加高电平，或在NMI加上升沿均为中断请求。
3）响应中断，给请求者发应答信号。
对8086，当收到INTR引脚的高电平请求后，如果标志寄存器的IF位为1，当前又没有高优先级服务，就通过INTA引脚发两个总线周期的低电平的中断响应信号。
4）中断服务程序，CPU从正在执行的程序转去执行的中断处理程序。
5）中断返回，CPU从中断处理程序返回到原正常执行的程序的打断处继续执行。
6）中断服务程序入口地址，又称中断向量，指中断服务程序在内存存放的首地址。
对8086，表示一个内存地址用4个字节，即段地址：偏移地址2字节2字节中断服务程序7）断点，中断服务程序的返回地址。
也用4字节表示。
画图举例。
8）开中断，允许中断关中断，禁止中断对8086的INTR，若标志寄存器的IF=1，则允许INTR打断，故IF=1称为开INTR中断，IF=0称为关INTR中断。
复位后，FR=0，INTR处于关中断状态。
指令STI使IF=1，CLI使IF=09）可屏蔽中断，指INTR，可用IF=0来屏蔽INTR引脚的请求。
10）中断源，指施加中断请求的外设。
11）中断优先级（两层意思）8086的中断源可有256个（后面介绍）①多个中断源同时请求中断，CPU响应谁。
北航微机原理-第四章PPT课件
格式
定义宏：在代码段外定义 引用宏：在代码段内调用
举例：定义宏在引用宏之前 与子程序区别
调用方法不同：宏名 Vs. CALL指令 传递参数方式不同：实参/形参 Vs. R/M/堆栈 目标程序长度不同：宏展开 Vs. 同一目标程序段 执行速度不同：无需保存返回地址 Vs. 返回地址入栈出栈
100 DUP(?) 1,2,3 ‘ABCD’
汇编时，形成指令：
MOV CX, 100 MOV BL, 1 MOV AL, 1
MASM中的表达式
SEG, OFFSET
SIZE (SIZE = TYPE* LENGTH)
返回变量包含的总字节数 例如
MOV CX, SIZE M1
MOV BL, SIZE M2
目标文件 *.OBJ
LINK.EXE 链接
可执行文件 *.exe
程序错误 汇编错误—>MASM
运行错误—>调试工具Debug
汇编语言程序的执行
1、编写
使用文本编辑工具，以ASCII码的形式编写程序，程序文件后 缀名为.ASM
2、汇编
把源文件翻译成目标文件，.ASM－>.OBJ，使用MASM命令， 如：C:\>MASM 文件名[.ASM];
START: PUSH DS XOR AX,AX
指令
PUSH AX
MOV AX, DATA
MOV DS, AX MOV DX, OFFSET X MOV AH, 9 INT 21H
由段组成 段定义伪指令格式
RET MAIN ENDP
由指令和伪指令组成
CODE ENDS
END MAIN
汇编语言程序分析
MOV AL, SIZE M3 汇编时，形成指令：
定义宏：在代码段外定义 引用宏：在代码段内调用
举例：定义宏在引用宏之前 与子程序区别
调用方法不同：宏名 Vs. CALL指令 传递参数方式不同：实参/形参 Vs. R/M/堆栈 目标程序长度不同：宏展开 Vs. 同一目标程序段 执行速度不同：无需保存返回地址 Vs. 返回地址入栈出栈
100 DUP(?) 1,2,3 ‘ABCD’
汇编时，形成指令：
MOV CX, 100 MOV BL, 1 MOV AL, 1
MASM中的表达式
SEG, OFFSET
SIZE (SIZE = TYPE* LENGTH)
返回变量包含的总字节数 例如
MOV CX, SIZE M1
MOV BL, SIZE M2
目标文件 *.OBJ
LINK.EXE 链接
可执行文件 *.exe
程序错误 汇编错误—>MASM
运行错误—>调试工具Debug
汇编语言程序的执行
1、编写
使用文本编辑工具，以ASCII码的形式编写程序，程序文件后 缀名为.ASM
2、汇编
把源文件翻译成目标文件，.ASM－>.OBJ，使用MASM命令， 如：C:\>MASM 文件名[.ASM];
START: PUSH DS XOR AX,AX
指令
PUSH AX
MOV AX, DATA
MOV DS, AX MOV DX, OFFSET X MOV AH, 9 INT 21H
由段组成 段定义伪指令格式
RET MAIN ENDP
由指令和伪指令组成
CODE ENDS
END MAIN
汇编语言程序分析
MOV AL, SIZE M3 汇编时，形成指令：
微机原理课件ppt
04
微机程序执行过程
程序加载与执行
程序加载
将程序从存储介质中读取到内存中， 为程序的执行做好准备。
程序执行
CPU按照指令逐条执行程序，完成程 序所要求的任务。
指令执行流程
取指令
CPU从内存中读取指令并存放到指令寄存器 中。
指令译码
对指令进行译码，确定指令的操作码和操作 数。
执行指令
根据译码结果，完成相应的操作，如数据传 输、算术运算、逻辑运算等。
的外设接口。进入21世纪后，微机进一步 发展为DSP（数字信号处理）和FPGA（现 场可编程门阵列）等高性能计算平台。现在 ，微机已进入物联网和人工智能时代，成为
智能硬件的核心组成部分。
微机的应用领域
总结词
微机广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、航 空航天等领域。
详细描述
由于微机具有体积小、功耗低、价格实惠等优点，它被 广泛应用于各种领域。在工业控制领域，微机可以用于 实现自动化生产线的控制和监测。在智能家居领域，微 机可以用于实现智能照明、智能安防、智能家电控制等 功能。在医疗设备领域，微机可以用于实现医疗影像处 理、医疗数据分析和医疗设备控制等功能。在航空航天 领域，微机可以用于实现飞行控制、导航数据处理和卫 星通信等功能。
立即数
表示常数或立即操作数的值。
注释
用于解释指令的含义和功能，方便阅读和理解。
指令类型
数据传输指令
用于在内存和寄存器之间传输数据，如 MOV指令。
逻辑运算指令
用于进行逻辑运算，如AND、OR、XOR等 指令。
算术运算指令
用于进行算术运算，如ADD、SUB、MUL 、DIV等指令。
控制转移指令
用于改变程序的执行流程，如JMP、CALL 、RET等指令。
微机原理复习_ppt课件
8086/8088CPU有20条地址线
最大可寻址空间为220＝1MB 物理地址范围从00000H～FFFFFH
8086/8088CPU将1MB空间分成许多逻辑段
每个段最大限制为64KB
一个存储单元有一个唯一的物理地址，逻辑地址有 多个
2018/11/16
黄玉清制作
2.2.1 Intel 8086微处理器结构：如何分配各个逻辑段
指令单独执行后DH的值。 （1）SHL DH,1 （2）NOT DH （3）OR DH,0FH （4）AND DH,0FH （5）TEST DH,01H
2018/11/16
黄玉清制作
串操作指令
MOVSB、CMPSB、SCASB、LOADSB、STOSB MOVSW、CMPSW、SCASW、LODSW、STOSW (A)、串操作的特点 1）SI寻址源操作数，段地址在DS，DI寻址目的操作数，段地址在ES； 2）每次操作后，SI、DI自动修改： DF=0，SI和DI加1或（+2），CLD清0 DF DF=1，SI、DI减一或减二。 STD置1 DF 3）若源字串和目的字串在同一段中，则把DS和ES设成相同数字。 4) 通过重复前缀实现串操作 (B)重复前缀: REP REPZ/REPE REPNZ/REPNE
总线接口部件BIU:
总线接口单元BIU，负责控制存贮器读写。
执行部件EU:
执行单元EU从指令队列中取出指令并执行。 特点：
BIU与EU两个单元相互独立，分别完成各自操作，可以 并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线 操作）取指令和执行指令分开进行，提高了速度。
2018/11/16
2018/11/16
黄玉清制作
乘法
微机原理复习
微机原理复习第1章绪论1、微型计算机：–以微处理器（CPU）为核心，配上大规模集成电路的存储器（ROM/RAM）、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机。
2、三组总线地址总线AB–单向，位数n决定CPU可寻址的内存容量数据总线DB–双向，CPU与存储器、外设交换数据的通路控制总线CB–双向，传输控制信号和状态信号3、各进制数间的转换非十进制数到十进制数间的转换按相应进位计数制的权表达式展开，在按十进制求和。
如：1011 0111B=（183）D；14FBH=（5371）D十进制数到非十进制数的转换（1）十进制到二进制整数部分：除2取余小数部分：乘2取整例如：12.125D=（1100.001）B（2）十进制到十六进制的转换整数部分：除16取余小数部分：乘16取整二进制与十六进制间的转换用4位二进制数表示1位十六进制数例如：（0101 1000 1001.1100）B=（5 8 9.C）H划分的时候以小数点位分界线，整数部分从最低位开始划，前面不够补零，不影响大小小数部分从最高位开始，后面不够补零，也不影响大小第2章8086 CPU2、8086CPU内部寄存器3、8086微处理器的标志寄存器8086 CPU中的标志位－状态标志FLAGS寄存器中共有6个状态标志位–CF，进位标志。
–PF位，奇偶校验标志。
–AF，辅助进位标志。
–ZF，全零标志。
–SF，符号标志。
–OF ，溢出标志位。
8086 CPU中的标志位－控制标志FLAGS寄存器中共有3个控制标志位–TF，单步标志。
–IF，中断标志。
–DF，方向标志。
题1：已知某存储单元所在的段地址为1900H，偏移地址为8000H，试求出该单元所在的物理地址？第二章作业第2题：8086CPU内部由那两部分组成？他们大致是如何工作的？8086 CPU由指令执行单元和总线接口单元两部分组成。
工作过程：1）读存储器2）EU从指令队列中取走指令，经EU控制器译码分析后，向各部件发控制命令，以完成执行指令的操作3）指令队列满，则BIU处于空闲状态4）指令执行过程中，如果需要进行存取数据，EU就要求BIU完成相应的总线周期?5）在程序转移时，先清空队列，再去新的地址处取指。
微机原理基础知识55页PPT
微机原理基础知识
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
41、学问是异常珍贵的东，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
41、学问是异常珍贵的东，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
微机原理第一章微机基础知识精品PPT课件
3. 微控制器（MCU-McroController Unit） 即MPU+MEM+I/O接口+BUS集成在一个芯片上，
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
16
三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
又称单片机
MCU+适当外设和相应的软件，可构成微控制系统，用在 自控、仪器仪表、通信设备、家电、儿童玩具等嵌入式应 用领域。
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
16
三、微机系统
微机原理与接口技术
1
教学计划
• 课堂教学：64学时 • 上机实验：6次（每次一个单元：3.5小时） • 课外作业：8 ~ 10次 • 期中考查：第9周 • 期末考试：第18周 • 成 绩：平时作业10%，期中考查10%，
上机试验10%，期末考试70%。 • 辅导答疑：待定
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
4
教材及参考书
• 《 微机原理与接口技术 》王玉良 戴志涛 杨紫珊 编著，北京邮电大学出版社
• 《 微机原理与接口技术考研指导 》王玉良 杨紫珊 编，北京邮电大学出版社
• 《微机原理与接口技术》雷丽文等编著，电子工业 出版社
• 《微机原理与接口技术学习指导与实验》雷丽文 等编，电子工业出版社
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
5
第一章 微机基础知识
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
6
本章主要介绍： • 微机的基本概念、组成、工作原理、特点 • 计算机内的信息表示和运算
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
7
第一节 微机的基本组成
北京邮电大学计算机科学与技术学院 周 锋
8
一、微机的基本硬件构成
❖ 微机的基本硬件由下列几部分组成：
2
教学计划（续）
微机原理与接口技术复习 ppt课件
4.有一个由20个字组成的数据区，其起始地址 为610AH：1CE7H。写出数据区首末单元的 实际地址PA。
PPT课件
10
自测题
1.写出下列存储器地址的段地址、偏移量和物理地址 (1)2314H:0035；(2)1FD0H:00A0H； (3)0000H:0100H；(4)3FB0H:0053H
2.如果在一个程序段开始执行之前， (CS)=0A7EH,(IP)=2B40H。试问：该程序段的第一 个字的物理地址？指向这一物理地址的CS值和IP值 是唯一的吗？
4. 如何实现一个带符号数除2的操作，可选用哪种指令？
5. 理解无条件转移指令JMP
6. 理解循环控制指令执行操作时所需要的条件
PPT课件
13
(习题4.6)已知(DS)=2000H,(BX)=0100H,(SI)=0002H,
(20100H)=12H,(20101H)=34H,(20102H)=56H,
重点内容
二、八、十、十六进制的表达和相互转换 机器数和带符号数的原码、反码、补码表示 ASCII码和BCD码的表达及应用
PPT课件
4
习题简析
1. 十进制数分别转换为二进制、八进制、十 六进制数和压缩BCD码
（1）125.74 （2）513.85
2. 写出下列十进制数的原码、反码、补码
(20103H)=78H,(21200H)=2AH,(21201H)=4CH, (21202H)=B7H,(21203H)=65H,试说明下列指令执行
后，AX寄存器中的内容。 （1）MOV AX, 1200H
分析：这条指令的源操作数为立即寻址，也就是直 接将数1200H传送到寄存器AX，所以(AX)=1200H （2）MOV AX,BX 分析：这条指令的源操作数为寄存器寻址，即把寄 存器BX的内容传送给AX，所以(AX)=0100H
PPT课件
10
自测题
1.写出下列存储器地址的段地址、偏移量和物理地址 (1)2314H:0035；(2)1FD0H:00A0H； (3)0000H:0100H；(4)3FB0H:0053H
2.如果在一个程序段开始执行之前， (CS)=0A7EH,(IP)=2B40H。试问：该程序段的第一 个字的物理地址？指向这一物理地址的CS值和IP值 是唯一的吗？
4. 如何实现一个带符号数除2的操作，可选用哪种指令？
5. 理解无条件转移指令JMP
6. 理解循环控制指令执行操作时所需要的条件
PPT课件
13
(习题4.6)已知(DS)=2000H,(BX)=0100H,(SI)=0002H,
(20100H)=12H,(20101H)=34H,(20102H)=56H,
重点内容
二、八、十、十六进制的表达和相互转换 机器数和带符号数的原码、反码、补码表示 ASCII码和BCD码的表达及应用
PPT课件
4
习题简析
1. 十进制数分别转换为二进制、八进制、十 六进制数和压缩BCD码
（1）125.74 （2）513.85
2. 写出下列十进制数的原码、反码、补码
(20103H)=78H,(21200H)=2AH,(21201H)=4CH, (21202H)=B7H,(21203H)=65H,试说明下列指令执行
后，AX寄存器中的内容。 （1）MOV AX, 1200H
分析：这条指令的源操作数为立即寻址，也就是直 接将数1200H传送到寄存器AX，所以(AX)=1200H （2）MOV AX,BX 分析：这条指令的源操作数为寄存器寻址，即把寄 存器BX的内容传送给AX，所以(AX)=0100H
微机原理微机原理讲义第4章课件
Rambus内存条模块(Rdram)
7
存储器分类 随着计算机系统结构的发展和器件的发展，存
储器的种类日益繁多，分类的方法也有很多种
1)按构成存储器的器件和存储介质分类
存储器
磁芯存储器 半导体存储器 光电存储器 磁膜，磁泡存储器 光盘存储器
从理论上讲，只要有两个明显稳定的物理状态的器件和介
质都能用来存储二进制信息。
Y6
Y7
输入
输出
C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
00 0 01 111 111
00 1 10 111 111
01 0 11 011 111
01 1 11 101 111
10 0 11 110 111
10 1 11 111 011
11 0 11 111 101
11 1 11 111 110
微型计算机原理及应用
1
第四章 存储器是核心组成部分之一。因为 有了它，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序及数据 的代码保存起来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自 动完成信息处理的功能。
存储器的性能指标有：容量、速度和成本。
容量：指存储器所包含的存储单元的总数
4
在计算机系统中常采用三级存储器结构
Cache存储器
内存储器
主存储器（RAM和ROM）（使用半导体存储器芯片）
外存储器（软盘、硬盘、光盘） 后备存储器（磁带、光盘）
外存储器 (辅助存储器)
从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量
接近辅助存储器的容量，而位成本接近廉价慢速
辅存的平均价格。
5
6
单列直插式内存条
半导体 存储器
掩膜ROM（Mask ROM）
微机原理课件 北邮
CPU的INTR引脚或NMI引脚
发出中断申请引起的中断。
当INTR上有高电平信号
8 0 8 8
当NMI上有上升沿信号
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 (HIGH)(SSO) MN/MX RD RQ/GT0(HOLD) RQ/GT1(HLDA) LOCK(WR) S2(IO/M) S1(DT/R) S0(DEN) QS0(ALE) QS1(INTA) TEST READY RESET
P297 图7.17
中断响应周期（对INTR）
第一个中断响应周期 第二个中断响应周期
T1
CLK ALE
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
LOCK
INTA
D7~- D0
向量号
n
34
INTR的一般处理流程
、、 、、 、、 、、
断点
MOV AL,BL CMP AL, 0Dh
、、 、、 、、 、、 、、
INTR中断请求
POP BX POP AX IRET
恢复寄存器
中断返回Biblioteka CPU控制权从中断服务程序转移到被中断程 序的过程 返回断点 清除“在服务”触发器 恢复现场
各种通用寄存器 FR
中断分类
8088CPU的按中断源的不同，中断分为内中断 和外中断。
1、内中断（软中断）
指CPU执行某些特殊操作或由INT指令引起的中断
… T1 T2 T3 Tw Tw T4 TI TI T1 T2 T3 Tw T4
INTR
CPU对INTR的响应时序
需要两个连续的中断响应INTA周期，每个 占用4个时钟周期 第一个INTA周期
(汇总)微机原理课件.ppt
微机系统利用3组总线，即数据总线DB、地址总线AB 和控制总线CB分别传送指令及指令执行过程中相关的数据、 地址信息和控制信息。
最新.
5
2.1.3 总线
（1 数据总线是在CPU、存储器或I/O端口等部件之间传递
数据的通道，每次传送一个“计算机字长”，其宽度（根数） 通常与计算机的字长一致。数据总线的传输是双向的。 （2
解：∵ 0ABH=10101011B= -85D 0FFH=11111111B= -1D ∴0ABH+0FFH=10101011B+11111111B = (1)10101010B= -86D
结果没有超出-128~127范围， CF=1，OF=0。 求下例中各状态标志的值： 1．
则 SF= 0, ZF= 0, PF= 0, CF最=新0. , OF=0, AF= 0
最新.
2
2.1.1微型计算机基本结构
最新.
3
2.1.2 微处理器CPU 微处理器简称CPU，是用来实现运算和控制功能的部
件，是整个微型计算机的核心，由运算器、控制器和寄存 器组3部分组成。CPU
1) 指明将要执行指令所在存储单元的地址，取出指令并
2) 3) 传送数据，包括在CPU内部传送数据以及与外界交换
最新.
7
2.2 8086微处理器的功能结构
8086是Intel系列的16位微处理器，是80x86系列微机
1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。 2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的 +5V电源和40 3）时钟频率：5～10MHz，最快的指令执行时间0.4μs。4） 字长：16位8088为准16 5 6）内存容量：20位地址可寻址1MB 7）端口地址：16位I/O地址可寻址64KB 8）中断功能：可处理内部软件中断和外部硬件中断，中断 源可多达25个。
最新.
5
2.1.3 总线
（1 数据总线是在CPU、存储器或I/O端口等部件之间传递
数据的通道，每次传送一个“计算机字长”，其宽度（根数） 通常与计算机的字长一致。数据总线的传输是双向的。 （2
解：∵ 0ABH=10101011B= -85D 0FFH=11111111B= -1D ∴0ABH+0FFH=10101011B+11111111B = (1)10101010B= -86D
结果没有超出-128~127范围， CF=1，OF=0。 求下例中各状态标志的值： 1．
则 SF= 0, ZF= 0, PF= 0, CF最=新0. , OF=0, AF= 0
最新.
2
2.1.1微型计算机基本结构
最新.
3
2.1.2 微处理器CPU 微处理器简称CPU，是用来实现运算和控制功能的部
件，是整个微型计算机的核心，由运算器、控制器和寄存 器组3部分组成。CPU
1) 指明将要执行指令所在存储单元的地址，取出指令并
2) 3) 传送数据，包括在CPU内部传送数据以及与外界交换
最新.
7
2.2 8086微处理器的功能结构
8086是Intel系列的16位微处理器，是80x86系列微机
1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。 2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的 +5V电源和40 3）时钟频率：5～10MHz，最快的指令执行时间0.4μs。4） 字长：16位8088为准16 5 6）内存容量：20位地址可寻址1MB 7）端口地址：16位I/O地址可寻址64KB 8）中断功能：可处理内部软件中断和外部硬件中断，中断 源可多达25个。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2章 ARM的运行模式
处理器模式 用户(usr) 系统(sys) 快中断(fiq) 特 权 模 式 说明 正常程序运行的工作模式 用于支持操作系统的特权任务等 快速中断请求处理 备注 不能直接从用户模式切换到其它模式
与用户模式类似，但具有可以直接切换到其 它模式等特权
只有在FIQ异常响应时，才进入此模式
第1章 微型计算机的基本组成结构
(1)复杂指令集 （CISC）结构和技术特征 Intel的x86和Motorola的68K系列处理器 是典型的CISC处理器。 CISC指令集的处理器主要特点：指令集 庞大、指令的长度不同，指令译码步骤比较 复杂。
第1章 微型计算机的基本组成结构
(2)精简指令集 （RISC）结构和技术特征 RISC指令集从如何使计算机的结构更加合理， 如何提高处理器的运行速度出发，优选使用频率高 的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定、指 令格式和寻址方式种类减少；CPU的控制功能改由 硬件逻辑电路实现，取代CISC结构中用软件程序 实现控制功能方式。从而提高执行效率。 RISC具有以下特点：指令集有限、简单；单周 期指令；大量使用寄存器
R3(a4) R4(v1) R5(v2)
所有的37个寄存器，分成两 R7(v4) 大类：
R6(v3)
31个通用32位寄存器； R9(SB,v6)
R10(SL,v7) 6个状态寄存器。 R11(FP,v8)
R8(v5)
R12(IP)
R13(SP) R14(LR) R15(PC) R13 R14 R13_scv R14_svc
R0(a1)
各模式下实际访问的寄存器 用户 系统 管理 中止
R0
未定义
中断
快中断
R1(a2)
R2(a3)
R1
R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R8_fiq R9_fiq R10_fiq R11_fiq
通 用 寄 存 器 和 程 序 计 数 器
R3(a4) R4(v1) R5(v2) R6(v3) R7(v4) R8(v5) R9(SB,v6) R10(SL,v7) R11(FP,v8)
• 3.寄存器移位寻址；
• 4.寄存器间接寻址；
第3章 ARM处理器寻址方式
• 立即寻址
指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操作数本身，也就 是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用 的操作数(这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下： SUBS MOV R0,R0,#1 ;R0减1，结果放入R0，并且影响标志位
ABE A[31:0]
地址 自增器
Incrementer BIGEND MCLK nWAIT nRW MAS[1:0] ISYNC nIRQ nFIQ nRESET ABORT nTRANS nMREQ SEQ LOCK nM[4:0] nOPC nCPI CPA CPB
地址寄存器
P C
寄存器 Bank
第1章 微型计算机的基本组成结构
微型计算机指令系统： 按照指令的执行方式和指令集的复杂程度来 划分可以分为两类： (1)复杂指令集（Complex Instruction Set Computer , CISC） (2) 精简指令集（Reduce Instruction Set Computer , RISC）
A L U B B u s u s
PC Update
解码站
A B
指令 解码
指令 解压缩
乘法器
B u
及
读数据 寄存器 写数据 寄存器
控制 逻辑
桶 移位器
s
32 位 ALU
DBE
D[31:0]
第2章 ARM7TDMI处理器的时序
• CPU时序是CPU在执行指令时所需控制信号的时间 顺序。 • 时钟周期：是CPU工作的最小时间单位。CPU完成 任何操作需要的时间，均是时钟周期的整数倍。 • 指令周期：一条指令从其代码被从内存单元中取 出，到操作执行完毕所用的时间。 • 总线周期：把CPU通过总线与内存、外设或者内部 某部件之间，进行一次数据交换所进行的操作所 需要的时间。
R12
R13_abt R14_abt R15 CPSR － SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq R13_und R14_und R13_irq R13_irq
R12_fiq
R13_fiq R14_fiq
状态 寄存器
CPSR SPSR
SPSR_fiq
寄存器 类别
寄存器在汇 编中的名称
R1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相 ;“与”操作，结果放入R1
第3章 ARM处理器寻址方式
• 寄存器间接寻址
指令中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的操作数保 存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址指针。 寄存器间接寻址指令举例如下： LDR R1,[R2] ;将R2指向的存储单元的数据读出 ;保存在R1中
第1章 微型计算机的基本工作原理
存储程序工作原理
• 微型计算机每执行一条指令都分成3个阶 段进行： 取指令、译码指令、执行指令。
• 程序运行的过程，实际上就是周而复始地 完成这3个阶段操作的过程，直至遇到停 机指令时才结束整个机器的运行。
第1章 微型计算机的基本工作原理
• 指令流水线工作原理 程序执行是一个周而复始的重复过程，早期计算机的指令执 行是一个串行过程：取指令、译码指令和执行指令。
第3章 指令的寻址方式
• 寻址方式：如何根据指令中给出的地址信 息寻找 操作数的物理地址。 • 操作数可能在：
– 指令中直接给出：立即数 – 寄存器 – 内存单元
第3章 指令的寻址方式
八种基本寻址方式
• 1.立即寻址； • 2.寄存器寻址； 5.基址变址寻址； 6.多寄存器寻址； 7.堆栈寻址； 8.相对寻址。
R0,#0xFF000 ;将立即数0xFF000装入R0寄存器 从代码中获得数据
第3章 ARM处理器寻址方式
• 寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指出的是寄存器 编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。寄存器寻址指令举例 如下： MOV R1,R2 ;将R2的值存入R1
SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值，结果保存到R0
第3章 ARM处理器寻址方式
• 寄存器移位寻址
ARM特有的寻址方式。当第2个操作数是寄存器移位方式时，第 2 个寄存器操作数在与第 1 个操作数结合之前，选择进行移位操作。 寄存器移位寻址指令举例如下： MOV R0,R2,LSL #3 ;R2的值左移3位，结果放入R0， ;即是R0=R2×8
ANDS
R12_fiq
R13_fiq R14_fiq
状态 寄存器
CPSR SPSR
SPSR_fiq
寄存器 类别
寄存器在汇 编中的名称
R0(a1)
各模式下实际访问的寄存器 用户 系统 管理 中止
R0
未定义
中断
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ快中断
R1(a2)
R2(a3)
R1
通 用 寄 存 器 和 程 序 计 数 器
R2 寄存器R0～R7为未分组的通 R3(a4) 用寄存器，它们在任何处理 R3 R4(v1) 器模式都对应于相同的32位 R4 R5(v2) 物理寄存器。 R5），在结构上有 寄存器R14称为链接寄存器（LR R6(v3) R6 两个特殊功能： 寄存器R13、R14分别有6个分 R7 R7(v4) 当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动 组的物理寄存器。 1个用于用 寄存器 R13 通常作为堆栈指 R8(v5) R8_fiq 寄存器 R8 ～ R12有两个 R8 存入R14 中； 在发生 FIQ中断后，处 户和系统模式，其余 5个分别 针（ SP），用于保存待使用 R9(SB,v6) R9 R9_fiq 分组的物理寄存器。 当发生异常时，将 R14对应的异常模式版本设置 理器不必为保护寄存 用于 5种异常模式。 的寄存器的内容。 R10(SL,v7) R10_fiq 一个用于除 FIQ模式之 R10 为异常返回地址（有些异常有一个小的固定偏移 寄存器 R15 称为程序计数器 器而浪费时间，从而 R11(FP,v8) R11 R11_fiq 外的所有寄存器模式， 量）。 （ PC），它指向正在“取指” 加速了 FIQ的处理速度。 R12(IP) R12 R12_fiq 寄存器 CPSR 为当前程序状态寄存器，在异常模式中，另外一 另一个用于 FIQ 模式。 的指令。 R13(SP) R13 R13_scv R13_abt SPSR R13_und R13_irq R13_fiq 个寄存器“程序状态保存寄存器（ ）”可以被访问。每 R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R13_irq R14_fiq 种异常都有自己的 SPSR ，在进入异常时它保存 CPSR 的当前 R15(PC) 值，异常退出时可通过它恢复R15 CPSR。 CPSR SPSR － SPSR_svc CPSR SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq
10
寄存器 类别
寄存器在汇 编中的名称
R0(a1)
各模式下实际访问的寄存器 用户 系统 管理 中止
R0
未定义
中断
快中断
R1(a2)
R2(a3)
R1
R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R8_fiq R9_fiq R10_fiq R11_fiq
通 用 寄 存 器 和 程 序 计 数 器
状态 寄存器
第3章 指令的结构
编码格式
• 语法格式
<Opcode> { <Cond> } { S } <Rd>, <Rn>, <Operand2> 其中：<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的 Opcode 指令助记符 Cond 指令执行的条件 S 决定指令的操作是否影响CPSR的值 Rd 表示目标寄存器 Rn 包含第1个操作数的寄存器 Operand2 表示第2个操作数