第3章 微处理器及其系统1
03-第3-4-章-YJ-第1部分-到加减乘除指令介绍
第三章80486微处理器指令系统㈠教学目标介绍80486的寻址方式及指令系统。
㈡学习要求通过本章的学习，要求熟悉各种寻址方式的使用场合以及常用指令的使用方法。
㈢讲授内容指令指令是规定计算机进行某种操作的命令二进制代码形式的指令中应包含三方面的信息:执行什么操作操作数的位置结果存放的位置指令的一般格式[标号：]操作助记符[操作数]，[操作数];[注释]3.180486微处理器的寻址方式寻找操作数所在地址的方法即为寻址方式(Addressing Mode)。
80X86的寻址方式可分为两类：1.操作数的寻址方式2.转移地址的寻址方式一、操作数寻址方式由于操作数作为指令的操作对象，可以存储在存储器中（称为存储器操作数）、存储在寄存器中（称为寄存器操作数）或直接包含在指令中（称为立即数），因此，与之对应有多种寻址方式。
80X86可粗略地划分为3类10种寻址方式，其中，访问存储器操作数有8种寻址方式。
（1）一、立即寻址操作数作为立即数直接存在指令中。
例：MOV AX, 1234HMOV BL, 0A7HMOV ECX, 12345678H以第一条指令为例的立即数寻址方式的执立即寻址示意图行过程如图。
机器码在内存单元中是由上至下按从低到高的地址顺序排列，即存放数据的特征是低前高后。
汇编语言规定立即数的表示方式：P54（2）二、寄存器寻址操作数存放在CPU某个8位、16位或32位寄存器中。
例：MOV EAX, EDXADD CL, 2该寻址方式指令码短，且无需从存储器取操作数，故执行速度快。
注意：指令中的DS不能省略。
为什么？（4）（三.2）寄存器间接寻址操作数所在存储单元的EA由规定的寄存器给出。
MOV SI，1000HMOV AX，[SI]16位寻址时，EA可以由SI，DI，BP或BX提供。
(其中BX、BP为基址寄存器，SI、DI为变址寄存器）若以SI，DI，BX间接寻址，则默认操作数在DS段中。
若以BP间接寻址，则默认操作数在SS段中。
微型计算机原理及应用第四版答案
微型计算机原理及应用第四版答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。
(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。
(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。
(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。
(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。
(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。
地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。
(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。
它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。
(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。
1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。
其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。
1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。
【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。
微机原理 第三章 微处理器
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表3.1 通用寄存器的特定用法
寄存器 操作 寄存器 操作 在移位指令中作 移位次数计数器
AX
字乘，字除，字I/O
CL
AL
字节乘，字节除，字节I/O， 查表转换，十进制运算
字节乘，字节除
DX
字乘，字除指令 中作辅助累加器
堆栈操作，做堆 栈指针
AH
SP
BX
查表转换,做基址寄存器
SI
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2）逻辑地址与物理地址
逻辑地址（LA）和物理地址（PA）：
物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器 进行数据交换时所使用的地址（20位）。
逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段基址和偏移地
址两部分组成（16位）。
物理地址=段基址（左移4位）＋偏移量
形成20位段 起始地址 16位
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2 . 8086/8088CPU的寄存器结构
8086/8088CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器， 按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标 志寄存器，如所示。
AH BH CH DH SP BP SI DI FLAGS IP CS DS SS ES AL BL CL DL 累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 数据寄存器 通用寄存器 地址指针和 变址寄存器
2
3 4 5
6
存取一般变量（除3、4、5项外）
DS
有效地址EA
根据寻址方式计算出来的偏移量又叫操作数的有效地址EA
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4. CPU对堆栈的设置与操作
堆栈的功能：用于暂存数据和现场保护 （特别是在过程调用或中断处理时暂存断 点信息） 堆栈的解释：实际上是由特定存储单元 构成的一个存储区，只是在这个存储区中 信息的出入严格按照“先进后出”或“后 进先出”的规则进行。
微型计算机技术及应用第四版习题部分答案
微型计算机技术及应⽤第四版习题部分答案微型计算机技术及应⽤第四版部分习题答案第⼀章微型计算机概述1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答：①微处理器是微型计算机的核⼼，是微型计算机的⼀部分。
它是集成在⼀块芯⽚上的CPU，由运算器和控制器组成。
②微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接⼝和系统总线，是微型计算机系统的主体。
③微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
1.2 CPU在内部结构上由哪⼏部分组成？CPU应具备哪些主要功能？答：1.CPU在内部结构上由以下⼏部分组成：①算术逻辑部件(ALU)；②累加器和通⽤寄存器组；③程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；④时序和控制部件。
2.CPU应具备以下主要功能：①可以进⾏算术和逻辑运算；②可保存少量数据；③能对指令进⾏译码并执⾏规定的动作；④能和存储器、外设交换数据；⑤提供整个系统所需要的定时和控制；⑥可以响应其他部件发来的中断请求。
1.3累加器和其他通⽤寄存器相⽐，有何不同？答：许多指令的执⾏过程以累加器为中⼼；输⼊/输出指令⼀般也以累加器来完成。
1.4微处理器的控制信号有哪两类？答：⼀类是通过对指令的译码，由CPU内部产⽣的。
这些信号由CPU送到存储器、I/O接⼝电路和其他部件。
另⼀类是微型机系统的其他部件送到CPU的。
通常⽤来向CPU发出请求。
如中断请求、总线请求等。
1.5微型计算机采⽤总线结构有什么优点？答：⾸先是系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件⾯向总线的单⼀关系。
其次是⼀个部件只要符合总线标准，就可以连接到采⽤这种总线标准的系统中，使系统功能得到扩充。
1.6 16位微型机和32位微型机的内存容量最⼤时分别为多少？答:16位微型机内存容量为1MB，32位微型机的内存容量为4GB第⼆章8086微处理器2.3段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少？指向这⼀物理地址的CS值和IP值是唯⼀的吗？答：1.该指令的物理地址=CS×10H+IP=21F00H。
微机原理与接口第3章2—8086微处理器总线周期及引脚资料
3.2.3 8086微处理器的总线时序 1. 总线时序
⑴ 指令周期
每条指令的执行由取指令、译码和执行 等操作组成，执行一条指令所需要的时间 称为指令周期(Instruction Cycle)，不同 指令的指令周期是不等长的，一个指令周 期由一个或若干个总线周期组成。
1
第3章 80x86微处理器
– 4个时钟周期编号为T1、T2、T3和T4 – 总线周期中的时钟周期也被称作“T状态” – 时钟周期的时间长度就是时钟频率的倒数
• 当需要延长总线周期时插入等待状态Tw • CPU进行内部操作，没有对外操作时，其引脚就处
于空闲状态Ti
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第3章 80x86微处理器
第3章：3.2 8088的总线时序（续3）
(c)
3
第3章 80x86微处理器
⑴ 总线读操作时序
当8086 CPU 进行存储器或I/O端口读操作 时，总线进入读周期。基本的读周期由4个时 钟周期组成:T1、T2、T3和T4。CPU在T3到T4之间 从总线上接收数据。当所选中的存储器和外设 的存取速度较慢时，则在T3和T4之间将插入1个 或几个等待周期TW。图3.3是8086最小方式下的 总线读操作时序图。下面对图中表示的读操作 时序进行说明。
⑵ 总线周期
8086CPU与外部交换信息总是通过总线进行的 。CPU的每一个这种信息输入、输出过程所需要 的时间称为总线周期(BusCycle)，一般一个总线 周期由四个时钟周期组成。
⑶ 时钟周期
时钟脉冲的重复周期称为时钟周期 (Clock Cycle)。时钟周期是CPU的时间基准，由计算机 的主频决定。如8086的主频为5MHz，1个时钟周 期就是200ns。
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第3章 8086(8088)CPU指令系统
20H 00H
00H 34H 12H
3000H:0000H
注： ◆基址因子BP访问默认为堆栈段 ◆不能同时取两个基址因子；也不 能同时去两个变址因子
16
+
3000H:3000H
AH
AL
第3章 8086/8088CPU指令系统
4.1.4 操作数寻址方式
●存储器寻址之相对基址加变址寻址（Base
9
第3章 8086/8088CPU指令系统
3.1.3 操作数寻址方式
4.1操作数寻址方式
所谓操作数的寻址方式，是在指令格式中怎样有效的表示出操 作数的存放位臵，CPU在执行该指令时，按照指令格式中的表示找 到并对数据进行存取。 1.立即寻址（Immediate Addressing） 立即寻址中的操作数作为指令的一 部分存放在代码段中，在取指阶段数据 随指令一起被取到CPU，这种数据在指 令格式中的直接表现为常数。 如：MOV AL,34H
2
第3章 8086/8088CPU指令系统
汇编语言指令或符号指令：用字母和其它一些符 号组成的“助记符”与操作数等表示的指令称为汇编 语言指令或符号指令。 例如： MOV AX, BX ; AX←BX 而其二进制代码（机器代码）为89D8H，就是 1000 1001 1101 1000 B 不易理解，不易记忆。助记符是MOV。
操作码
操作数
4
第3章 8086/8088CPU指令系统
3.1.1 8086/8088指令格式
4.1操作数寻址方式
8086/8088机器指令格式通常1-6个字节组成。典型的指令格式 由2个字节组成，如下图所示。
操作码 D W MOD REG R/M
微机原理知识点及复习资料
《微型计算机原理及应用》知识点第1章计算机基础知识1. 掌握十进制数与二进制数、十六进制数间的互相转换。
2．135=B=87H3. B=1424. 7BH=01111011B=1235. 掌握正、负数据与补码间的互相转换6．若X=+1111010则[X]补=011110107. 设Y=-1001100则[Y]补=第2章 80×86CPU1．8086/8088CPU总线接口单元由哪些功能部件组成？2．8086/8088BIU中各组成部分的功能是什么？3．8086/8088BIU的主要功能是什么？4．8086/8088的EU由哪些功能部件组成？5．8086/8088中的寄存器可以分为哪5类？它们各自的主要功能是什么？6．8086处理器中20位物理地址是怎样产生的？7．掌握8086处理器结构框图及各功能部件的作用。
8．8086处理器中标志寄存器有哪些标志位？这些标志位的作用分别是什么？9．8086系统中一个逻辑段最大容量是多少？10．地址锁存器的功能是什么？地址是如何被锁存的？11．最小模式下8086/8088CPU是怎样控制内存进行读/写操作的？12．举例说明8086CPU计算物理地址的过程？13．说明8086/8088中SI,DI,SP,BP的特殊用途。
14．说明8086对存储器进行读操作的控制过程。
15．说明8086对存储器进行写操作的控制过程。
16．8086最小模式下是怎样控制外设端口进行读/写操作的？17．8086可以访问的内存空间为多少？18．8086是如何实现对内存进行分段管理的？19．8086是如何实现对内存按字和按字节访问的？20．8086系统中控制命令M/，ALE和DT/各自的作用是什么？21．8282及8286芯片的作用分别是什么？22．8086中CS,SS,DS,ES寄存器的作用分别是什么？23．术语：标志，规则字，非规则字，协处理器第3章微机指令系统1．8086微型计算机指令按功能的分类。
大学计算机基础第三章-微型计算机硬件组成
外部设备
大学计算机基础
大学计算机基础
3.2 微型计算机硬件系统
3.2.1 CPU 3.2.2 主板 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备
大学计算机基础
3.2.1 CPU
1. CPU分类 CPU组成：运算器、控制器和寄存器组，通过内部数 据总线传送信息。 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应 用模式的不同。
- ④ 外存储器容量 指硬盘容量
- ⑤ 配置的外部设备
大学计算机基础
3. 微型计算机的发展方向
–① 高速化 处理器主频 –② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA
的流行。 –③ 多媒体化 全新的多、虚拟现实技术 和发展多媒体通信等。 –④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的 PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 –⑤ 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机 的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量 出现。
• 通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的 操作系统和大型应用软件；
• 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主 要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操 作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。
大学计算机基础
2.衡量CPU性能的主要技术指标
1. CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数据位。即同一时间能一次处理的 二进制数的位数。下一步的主流CPU是64位。
大学计算机基础
微机主板结构图 CPU插槽
内存插槽
芯片组 电池 总线插槽
鼠标插口 键盘插口
大学计算机基础
图3-2.2 微机主板图
并行接口
USB接口
串行接口
1. CPU插槽
微机原理第3章 8086微型计算机系统
2、总线接口部件BIU
BIU组成： 4个16位段寄存器（DS、CS、ES、SS）； 指令指针寄存器（IP）； 20位的地址加法器； 6字节指令队列缓冲器； 内部暂存器和总线控制逻辑。 BIU功能：负责CPU与存储器、I/O设备之间的 数据传送。具体包括： 取指令送指令队列，配合EU从指定的内存 单元或者外设端口中取数据，将数据传送 给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的 内存单元或外设端口中。第3章 8086微型计算机系统
第3章 8086微型计算机系统
4、内存操作
读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变； 写：CPU将信息放入内存单元，单元中原内容被覆盖； 刷新：对CPU透明，仅动态存储器有此操作 内存的读写的步骤为： 1)CPU把要读写的内存单元的地址放到AB上 2) 若是写操作， CPU紧接着把要写入的数据放到DB上 3) CPU发出读写命令 4) 数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到DB 若是读操作， CPU紧接着从DB上取回数据
第3章 8086微型计算机系统
3、8086的存储器的地址
内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含 8bit)，为区分不同的内存单元，对计算机中 的每个内存单元进行编号，内存单元的编号 就称为内存单元的地址。
内存单 元地址
. . .
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 01011000
内存单 元内容
段基地址（16位）
第3章 8086微型计算机系统
段地址说明逻辑段在主存中的起始位置 8086规定段地址必须是模16地址：xxxx0H 省略低4位0000B，段地址就可以用16位数据 表示，就能用16位段寄存器表达段地址 偏移地址(也称有效地址EA)说明主存单元 距离段起始位置的偏移量 每段不超过64KB，偏移地址也可用16位数据 表示
(完整版)微型计算机原理(第三章课后答案)
微型计算机原理第三章80X86微处理器1．简述8086／8088CPU中BIU和EU的作用，并说明其并行工作过程。
答：(1)BIU的作用：计算20位的物理地址，并负责完成CPU与存储器或I/O端口之间的数据传送。
(2)EU的作用：执行指令，并为BIU提供所需的有效地址。
(3)并行工作过程：当EU从指令队列中取出指令执行时，BIU将从内存中取出指令补充到指令队列中。
这样就实现了取指和执行指令的并行工作。
2．8086／8088CPU内部有哪些寄存器?其主要作用是什么?答：8086／8088CPU内部共有14个寄存器，可分为4类：数据寄存器4个，地址寄存器4个，段寄存器4个和控制寄存器2个。
其主要作用是：(1)数据寄存器：一般用来存放数据，但它们各自都有自己的特定用途。
AX(Accumulator)称为累加器。
用该寄存器存放运算结果可使指令简化，提高指令的执行速度。
此外，所有的I／O指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。
BX(Base)称为基址寄存器。
用来存放操作数在内存中数据段内的偏移地址，CX(Counter)称为计数器。
在设计循环程序时使用该寄存器存放循环次数，可使程序指令简化，有利于提高程序的运行速度。
DX(Data)称为数据寄存器。
在寄存器间接寻址的I／O指令中存放I／O端口地址；在做双字长乘除法运算时，DX与AX一起存放一个双字长操作数，其中DX存放高16位数。
(2)地址寄存器：一般用来存放段内的偏移地址。
SP(Stack Pointer)称为堆栈指针寄存器。
在使用堆栈操作指令(PUSH或POP)对堆栈进行操作时，每执行一次进栈或出栈操作，系统会自动将SP的内容减2或加2，以使其始终指向栈顶。
BP(Base Pointer)称为基址寄存器。
作为通用寄存器，它可以用来存放数据，但更经常更重要的用途是存放操作数在堆栈段内的偏移地址。
SI(Source Index)称为源变址寄存器。
SI存放源串在数据段内的偏移地址。
微处理器及微机的基本结构
各部分介绍
4个16位段地址寄存器：指出了一个逻辑段在内存
中的起始地址。
–代码段寄存器：CS(code segment register) –数据段寄存器：DS(data segment register) –附加段寄存器：ES(extra segment register) –堆栈段寄存器：SS(stack segment register)；
设置IF＝1，则允许CPU响应可屏蔽中断（开中断）； 设置IF＝0，则不允许CPU响应可屏蔽中断（关中断）。
（2）控制标志位：DF、 IF和TF
TF（Trap Flag）：陷井控制位。
主要用于程序的单步执行，若：
设置TF＝1，则CPU每执行一条指令就产生一个单步
中断，用户可以在中断服务中对当前指令的执行进 行调试；
AF=1 OF=1
控制标志位
（2）控制标志位：DF、 IF和TF
DF（Direction Flag）：方向控制位。
在串操作中，若：
设置DF＝0，源和目的操作数的地址均向增址方向调整； 设置DF＝1，源和目的操作数的地址均向减址方向调整。
IF（Interrupt Enable Flag）：中断允许控制位。若：
设置TF＝0，表示不设置陷井。
表1-2 符号
OF
PSW中标志位的符号表示 标志位为1
OV
标志名
溢出（是/否）
标志位为0
NV
DF
IF SF ZF AF PF CF
方向（减量/增量）
中断（允许/关闭） 符号（负/正） 零（是/否） 辅助进位（是/否） 奇偶（偶/奇） 进位（是/否）
DN
ram课件第3章++arm7体系结构
• 3.3 ARM7TDMI的模块和内核框图
DBGRNG(0) DBGRNG(1) DBGEXT(0) DBGEXT(1) LOCK WRITE SIZE[1:0] PROT[1:0] TRANS[1:0] ADDR[31:0] CPU
EmbeddedICE-RT ºêµ¥Ôª
´ ¨è É Ã Á 2
3.1 ARM简介
• 各ARM体系结构版本
ARM体系结构从最初开发到现在有了巨大的 改进，并仍在完善和发展。为了清楚的表达每个 ARM应用实例所使用的指令集，ARM公司定义了5 种主要的ARM指令集体系结构版本，以版本号 V1～V5表示。
3.1 ARM简介
• 各ARM体系结构版本——V1
该版本的ARM体系结构，只有26位的寻址空 间，没有商业化，其特点为： 基本的数据处理指令（不包括乘法）； 字节、字和半字加载/存储指令； 具有分支指令，包括在子程序调用中使用的分 支和链接指令； 在操作系统调用中使用的软件中断指令。
乘法器 桶形移位器 写数据寄存器 32位ALU 指令管线读数据寄存器 Thumb指令译码器
WDATA[31:0]
RDATA[31:0]
ARM7TDMI模块
• 3.3 ARM7TDMI的模块和内核框图
DBGTCKEN CLK
DBGTMS DBGTDI
DBGnTRST
ʱÖÓ
CLKEN nIRQ
ͬ²½µÄ EmbededICE-RT ɨÃèµ÷ÊÔ·ÃÎʶ˿Ú
第3章 目录
1.简介 2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和 内部框图 4.体系结构直接支持的 数据类型 5.处理器状态 6.处理器模式 7.内部寄存器 8. 程序状态寄存器 9.异常 10.中断延迟 11.复位 12.存储器及存储器映射 I/O 13.寻址方式简介 14.ARM7指令简介 15.协处理器接口 16.调试接口简介 17.ETM接口简介
微型计算机原理与应用第3章微机系统中的微处理器
n位，
则可有2n个地址(0～2n-1)。对于单地址空间的微处理器， 若
地址总线的数目为n字节。
第3章 微机系统中的微处理器
第3章 微机系统中的微处理器
对于存储器和I/O地址空间独立的微处理器来说，地址总线 的条数决定了存储器地址空间的容量，而地址总线中用于I/O 端口编址的条数决定I/O地址空间的容量。通常 8 位微处理器 (如 8080 CPU和Z80 CPU)的地址总线为 16条，这就意味着存 储器最大容量为216(65536)字节，地址总线的低 8 位用来对 I/+O端口编址，所以I/O地址空间容量为28(256)字节。16 位微 处理器，如 8086 CPU地址总线 20 条，存储器的最大容量为：
第3章 微机系统中的微处理器
工作寄存器：暂存用于寻址和计算过程的信息。工作寄存 器分为两组：数据寄存器组和地址寄存器组。但有的寄存器兼 有双重用途。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。由 于通过外部总线的传送操作是限制计算速度的主要因素，存取 寄存器要比访问存储器快得多，所以如要对一组数据执行几种 操作时，最好将数据存入数据寄存器，进行必要的计算，然后 将结果送回存储器。一般情况下，CPU所含的数据寄存器越多， 计算速度越快。地址寄存器组用于操作数的寻址。寻址方式通 常有：指令所处理的数据是指令的一部分，操作数的地址是指 令的一部分，操作数在寄存器中，操作数的地址在寄存器中， 或者操作数的地址可以是指令的一部分与一个或两个寄存器内 容之和。 这些寻址方式中，有几种寻址方式都是把操作数的地 址的全部或部分存放在地址寄存器中，这就增加了寻址方式的 灵活性，也为处理数组元素提供了方便。这些问题将在本章 3.6 节和第 4 章进一步说明。
某些微处理器用单地址空间。 某些微处理器用单地址空 间(即对存储单元和I/O端口统一编址)来对存储器单元和I/O端 口进行存取，读写控制信号用来区分CPU是进行读(输入)操作 或写(输出)操作。这种方式下， 对存储单元和I/O端口的存取 指令是一样的。而大多数微处理器则是有两个独立的地址空 间， 即存储器地址空间和I/O地址空间。此时，某存储单元和 I/O端口可能对应于同一地址。在这种情况下，则必须利用地 址总线和控制总线中的某些控制线一起共同确定CPU访问存 储器地址空间和I/O地址空间中的哪个地址空间。例如用存储 器读写信号和I/O读写信号分别控制对同一地址的存储器单元 和I/O端口进行存取操作。显然，该方式下对存储器读写指令 和对I/O端口输入输出指令是不同的。
第3章(1)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)
第三章 80x86微处理器
第三章 80x86微处理器
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。数据 总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共 通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数 越多，数据交换的速度越快。
微机原理与接口技术
——第三章 80x86微处理器
西安邮电大学 计算机学院
范琳
第三章 80x86微处理器
1
80x86 微处理器简介
2
8086 微处理器
3
8086 寄存器
4
8086 引脚功能
5
8086 存储器组织
第三章 80x86微处理器
3.1 80x86微处理器简介
80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处 理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器： 8086（8088）、80286、80386、80486和80586 （Pentium、Pentium ⅡⅣ）。其主要发展特点是：
近的数据可能很快就会被使用。
所以，层次结构的存储器系统，可以将最近访问 过的内容放入Cache，将近期访问过内容所属的整 个块放入Cache。
第三章 80x86微处理器
80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也 发生了较大变化。
8086/8088CPU：分段实方式 80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚 拟存储管理和多任务管理机制）。 8038680586CPU：分段实方式、保护方式、虚 拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。
《微机原理及应用》各章习题参考答案
《微机原理及应用》各章习题参考答案第1章微型计算机概论一、填空题1. 微机硬件系统主要由CPU、（存储器）、（总线）、（输入输出接口）和输入输出设备组成。
2. 冯·诺依曼计算机的核心原理是（存储程序原理）3. 完成下列数制的转换1）10100110B=（ 166 ）D=（ A6H ）H2）223.25 =（ 11011111.01 ）B=（ DF.4 ）H3）1011011.101B=（ 5B.A ）H=（1001 0001.01100010 0101 ）BCD4. 已知[X]补5. 已知A=10101111，B=01010000，则A∧B的结果为( 00000000 ) B=86H，则X的十进制表示形式为( -122 )6. -29H的8位二进制反码是（11010110 ）B7.字符4的ASCII码=（ 34 ）H二、简答题1.冯.诺依曼计算机的结构是怎样的，主要特点有哪些？解：将计算机设计为由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等5个部分组成，所有的执行都以运算器为核心，采用存储程序工作原理。
2. 已知X=-1101001B，Y=-1010110B，用补码方法求X-Y=？解：[X-Y]补=[X+（-Y）]补= [X]补+[-Y] [X]补原=11101001B [X]补 [-Y]=10010111B原=01010110B=[-Y] [X-Y]补补= [X]补+[-Y]补X-Y=[[X-Y]=11101101B补]补=10010011=-0010011=-193. 写出下列真值对应的原码和补码的形式：1）X=-1110011B2）X=-713）X=+1001001B解：1）[X]原码=11110011B , [X]补码=10001101B2）[X]原码=11000111B, [X]补码=10111001B3）[X]原码=01001001, [X] 补码=01001001B=?4. 已知X和Y的真值，求[X+Y]补1）X=-1110111B Y=+1011010B2）X=56 Y=-215. 若与门的输入端A、B、C的状态分别为1、0、1，则该与门的输出端状态为？若将这3位信号连接到或门，那么或门的输出又是什么状态？解：由与和或的逻辑关系知，若“与”门的输入端有一位为“0”，则输出为“0”；若“或”门的输入端有一位为“1”，则输出为“1”。
微机原理部分习题解答与复习重点(2013年秋).
【程序】方法2：用LOOP循环
TESTP: MOV MOV MOV MOV MOV
WRT: MOV
DX,4000H DS,DX AL,55H SI,0 CX,1000H [SI],AL
; 初始化数据段寄存器 ; 要写入的数据：55H ; 段内偏移(地址指针) ; 循环4K次 ; 写数据
INC SI
立即寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 直接寻址 寄存器相对寻址 寄存器相对寻址
3
P134 习题 3.2 若1KB的数据存放在TABLE以下，试编程序将该数
据块搬到NEXT为首地址的内存区域中。
① 利用串操作指令。
② 不用串操作指令。
START: MOV DX,SEG TABLE MOV DS,DX MOV SI,OFFSET TABLE MOV DX,SEG NEXT MOV ES,DX MOV DI,OFFSET NEXT MOV CX,1024 CLD REP MOVSB ……
MEMR
OE
8088
系统总线 MEMW
MEMR
&
G1
Y0
A18
1
Y1 G2A
A19
A17
≥1
A16 A15
G2B
A14
A13 A12
C B
A11
A
74LS138
【程序】方法1：用串操作指令
TESTP: MOV MOV MOV MOV MOV CLD REP
DX,4000H ES,DX DI,0 CX,1000H AL,55H
LOOP WRT
MOV SI,0
MOV CX,1000H CHK: CMP [SI],AL
; 数据读出校验
最新微机原理及应用-王春香
1.1微机系统组成
1.1.1基本定义3
微型计算机系统（microcomputer system）：简称 uCS或MCS，指以微型计算机为中心，配上相应的外 围设备、电源和辅助电路（通称硬件），以及指挥微 型计算机工作的系统软件所构成的系统。
uCS、uC、uP相互关系
硬件
微型计算机
系统(uCS)
前言
计算机发展经历4代（续）
80年代开始研制第五代计算机，目标是打破以往计算机固有的体 系结构，使计算机具有像人一样的思维、推理和判断能力，向智 能化发展，称为“智能计算机”。
目前科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能 化和多功能化的方向发展。
巨型机的研制、开发和利用，代表着一个国家的经济实力和科学电阻、 10000个电容器和50万条连线，重达30吨，占地170平方米，耗 电140千瓦，运算速度5000次加法/秒。
尽管该计算机有诸多不足，如存储器容量小，体积大、耗电多、 可靠性差、使用不便等，但当时人们对它的速度还是相当满意， 它的诞生宣布了电子计算机时代的到来。
第一章 微机系统导论
学习要求
理解微机硬、软件系统的功能及其相互之 间的关系
理解微机硬件系统各组成部分功能与作用， 掌握各种信息的不同流向
理解CPU对存储器的读/写操作及其区别 着重理解和熟练掌握程序执行的过程 着重掌握微处理器的几个基本指标
前言
第一台计算机
世界上第一台数字电子计算机1946年在美国宾夕法尼亚大学莫尔 电机学院诞生，取名为ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator).
课程安排
• 共*学分，40学时 • 上课时间：周二、周四晚 • 上课地点：4202
微处理器技术基础
计算机RISC
第一章 微处理器技术基础
▲§1.3 计算机编码及总线的概念
1.3.1 带符号数的表示方法 1.3.2 计算机中常用编码 1.3.3 微型计算机系统的三总线
▲§1.4 8086/8088微处理器内部结构
§1.1 微处理器的发展简史
4 计算机辅助系统 计算机辅助系统主要有计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助 设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（ CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。
5 人工智能 人工智能主要就是研究解释和模拟人类智能、智能行为及其 规律的一门学科，包括智能机器人，模拟人的思维过程，计算 机学习等等。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计 可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。
以 8086 微处理器组成的微机系统是IBM PC/XT及其兼容 机，虽然市场上已经少见了，但从学习的角度出发，它仍然可 以作为基本例机学习。
§1.2 微处理器有关的技术名词
1.2.1 高速缓冲存储器Cache
目的：为了解决处理器速度快而存储器慢的矛盾，在两 者之间加一级高速缓冲器Cache。
作用：在CPU要从主存中读取一个数据时，它先在Cache 中查找是否有该数据。若有，立即从Cache中读取到CPU， 若没有，从主存中读取这个数据送CPU，同时将包含这个 数据的整个数据块送到Cache。
§1.1 微处理器的发展简史
时钟
微处理器 CPU
存储器RAM
存储器ROM 数据总线（双向） 地址总线（单向）
接口电路
控制总线 接口电路
外存
I/O设备
计算机的基本结构
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操
作
字乘，字除，字I／O
字节乘，字节除，字节I／O，转换， 十进制运算
字节乘，字节除 转换
CX
数据串操作，循环
在多数情况下，这些数据寄存 器是用在算术运算或逻辑运算 寄存 操 作 指令中，用来进行算术逻辑运 器 算。在有些指令中，它们则有 CL 多位移位和旋转 特定的用途：如 AX作累加器； BX作基址寄存器，在查表指令 DX 字乘,字除,间接 XLAT中存放表的起始地址； CX I／O 作计数寄存器，在使用带有重 SP 堆栈操作 复前缀(如REP) 的数据串操作 指令中用来存放数据串元素的 SI 数据串操作 个数；DX作数据寄存器，在字 的除法运算指令DIV中存放余 DI 数据串操作 数。这些寄存器在指令中是被 系统隐含使用的。
微机系统性能主要指标
8086/8088微处理器及其系统
地址总线(AB)
Development
数据总线(DB)
CB AB DB
寄存器组用于暂存 累加器是一个特殊的通用寄存 地址缓存器 数据缓存器 数据、命令 器，他总是提供送入暂存器的作用保存将要送入 ALU的两个 指令寄存器组用 ALU运算的操作数器。 ALU是运算器的核心，它是以 运算操作数之一，且运算后的 内部总线 于存放要执行的 全加器为基础，辅以移位寄存 程序计数器 PC 结果又总是返回累加器。 指令。 器及相应的控制逻辑组合而成 的电路，在控制信号的作用下 地址形成部件 At 标志寄存器主要用于存放 ALU操作结果 指令寄存器 可完成加、减、乘、除及各种 累加器(ACC) 的状态和特征：包括两部分内容：状 （IR) 逻辑运算。 暂存器 寄 通用寄存器组 态标志，如：进位标志、结果为零标 IR OP A 存 根据指令内容， 器 累加器锁存器 发出控制信号。 志等，大多数运算类指令的执行将会 堆栈指针(SP) 指令译码器 组 影响到这些标志位。控制标志，如： 指令译码器 （ID) （IR) 中断标志、陷阱标志等。 程序计数器(PC) 。 微操作信号
操作控制器 （OC)
ALU
发生器
微命令
控制总线(CB)
控制器
运算器
时序部件
标志寄存器(FR)
●
CPU中的寄存器：按功能分有通用寄存器和专用寄存器
通用寄存器
● 存放原始数据和运算结果 ● 作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
专用寄存器
● 程序计数器PC ● 指令寄存器IR等
● 状态标志寄存器
主要包括两部分内容： 状态标志，如：进位标志、结果为零标志等，大多数运 算类指令的执行将会影响到这些标志位。 控制标志，如：中断标志、陷阱标志等。
2
8086/8088的寄存器结构
指针寄存器是指堆栈指针寄存 器SP和堆栈基址指针寄存器BP， 简称为P组。 变址寄存器是指源变址寄存器 SI和目的变址寄存器DI，简称 为I组。 指针寄存器和变址寄存器都是 16位寄存器，一般用来存放地 址的偏移量(即相对于段起始 地址的距离，或称为偏置)。 这些偏置在总线接口单元BIU 的地址加法器中和左移4位的 段寄存器内容相加，便产生20 位的实际(物理)地址。
默认段寄存 器 CS SS DS ES SS
可指定段寄存器 无 无 CS、ES、SS 无 CS、ES、DS
段内偏移地址来源 IP SP SI DI 按寻址方式计算得 到的有效地址 按寻址方式计算得 到的有效地址
6
DS
CS、ES、SS
● 堆栈
8086系统的堆栈及其入栈、出栈的操作
1
8086/8088CPU的内部结构
地址总线（20位）
通用寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI
AX BX CX DX
数据总线
ALU数据总线 （16位） 暂存器
CS DS SS ES IP 内部 寄存器
（16位）
总线 控制 逻辑
系统总线
指令缓冲器 ALU EU 控制器
控制标志
● 标志寄存器
TF(Trap Flag) 跟踪 (陷阱 )标志：它是为调试 AF(Auxiliary PF(Prity OF(Overflow ZF(Zero SF(Sign CF(Carry Flag) Flag) Flag) Carry 符号标志：它和运算结果 Flag) 奇偶标志：当指令执行结 零标志：若当前的运算结 进位标志：当执行一个 溢出标志：当补码运 辅助进位标志： DF(Direction Flag) 方向标志：它用来控 IF(Interrupt Enable Flag) 中断允许标志： 程序的方便而设置的。若将 TF 置 1 ， 8086 ／ 果的低 加法或减法运算使最高位 的最高位 算有溢出时， 果为 8位中含有偶数个 0 (由 ，则 D15 ZF 位或 OF 为为 1 D7 ；否则为 11 ；否则为 位判 时，则 ( 即) D 相同。当 0 PF 位或 。 0 。 为 D 1 ； 当执行一个加法或减法运算使结果的低 制数据串操作指令的步进方向。若用 它是控制可屏蔽中断的标志。若用 STI 指令 15 7 8088CPU 处于单步工作方式；否则，将正常 字节的低 数据用补码表示时，负数的最高位为 位 )产生进位或借位时，则 4位向高 4，则串操作过程中地 位有进位或借位时， 0。 CF为1；否则 1， STD 指令将 DF否则为 置1 将 IF 置 1，表示允许 CPU 接受外部从 INTR 执行程序。 为0。此外，循环指令也会影响它。 则 正数的最高位为 AF为1；否则为 0 0。 。 DF清0， 址会自动递减；若用 CLD指令将 引线上发来的可屏蔽中断请求信号；若用 则串操作过程中地址会自动递增。 CLI 指令将IF清0，则禁止CPU接受可屏蔽 中断请求信号。IF的状态不影响非屏蔽中 断(NMI)请求，也不影响CPU响应内部的中 断请求。
1 （8位）
2
3
4
5
6
标志奇存器
执行单元（EU)
总线接口单元（BIU)
2
8086/8088的寄存器结构
数据寄存器：执行单元EU中有 4个16位数据寄存器AX、BX、 CX和DX。每个数据寄存器分为 高字节H和低字节L，它们均可 作为8位数据寄存器独立寻址， 独立使用。
寄存 器 AX AL AH BX
的附加段的段基址，它 的数据段的段基址，一 用的堆栈段的段基址， 的代码段的段基址， CPU 执行的指令将从代 般地说，程序所用的数 堆栈操作的数据就在这 通常也用来存放数据， 据就存放在数据段中； 码段取得； 个段中； 但典型用法是用来存放 处理以后的数据。
● 标志寄存器
标志寄存器PSW
状态标志
3
8086/8088的存储器组织
● 分段组织
实际存储器中段的位置
● 物理地址与逻辑地址
物理地址的生成方法
CS IP
0000
代码段
DS或ES
0000
数据段
SI、DI或BX
SS
0000 SP或BP
堆栈段 存储器
段寄存器和偏移地址寄存器组合关系
8088／8086对段寄取指令 堆栈操作 源串 目的串 BP用作基址寻 址 一般数据存取
2
8086/8088的寄存器结构
8086／8088CPU具有寻址1MB 存储空间的能力，但是8086／ 8088指令中给出的地址码仅有 16位，指针寄存器和变址寄存 器也只有16位长，使CPU不能 直接寻址1MB空间。为此， 8086／8088用一组段寄存器将 这1MB存储空间分成若干个逻 辑段，每个逻辑段的长度为 64KB。这些逻辑段可被任意设 置在整个存储空间上下浮动。 8086／8088CPU的BIU中有4个 16位段寄存器，用来存放各段 的起始地址，它们被称为“段 基址”，8086／8088的指令能 直接访问这4个段寄存器。 用来存放程序当前所使 用来存放程序当前使用
计算机原理与接口技术
北京理工大学
光电学院 光电成像与信息工程研究所 “光电成像技术与系统”教育部重点实验室
Email: rockyxu@
徐超
● 第一、二章复习
基本要求 知识点 熟练 掌握 正确 理解 一般 了解 备注
着重理解、熟练掌握三者的联系 和区别
微机系统的三个层次
微型计算机系 统的硬件结构 冯诺曼结构 三总线结构
运算器
微处 微机主要组成 理器 控制器 寄存器组 部分的结构及 功能 存储器 I/O设备及接口 数的表示方法 计算机的运算 基础 计算机的运算
着重理解、熟练掌握计算机中各 种数的表示方法和特点。 熟练掌握补码运算和溢出判别方 法，以及 BCD 运算和 BCD 调整方 法 着重理解、熟练掌握字长、存储 器容量、运算速度几个概念。