中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第3章 微处理器的编程结构.ppt
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中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第2章 计算机的基本结构与工作过程01.ppt
X、Y、Z是与ALU不可分的一部分，通常称为ALU的 数据暂存器。
X、Y中的数据可来自通用寄存器，也可来自存储器。 Z中的数据可送往通用寄存器，也可送往存储器。
3.控制器
为了实现对计算机各部件的有效控制，快速准确地取 指令、分析指令和执行指令，控制器通常由 下面几部 分组成：
➢ 指令寄存器IR ➢ 程序计数器PC ➢ 存储器地址寄存器MAR ➢ 存储器数据寄存器MDR ➢ 指令译码器ID ➢ 控制电路
(3) 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以2.2所示。
图2.2 计算机基本组成框图
图2.2表明，程序和数据通过输入设备送入到存储器中； 程序被启动执行时，控制器输出地址及控制信号，并 从相应的存储单元中取出指令送到控制器中进行识别， 分析该指令执行什么运算或操作，然后控制器根据指 令含义发出操作命令。
每个存储单元有一个对应的编号，称为存储单元的地址。 当CPU要访问某个存储单元时，必须首先给出地址，送 入存储器的地址寄存器(MAR)，然后经译码电路选取相 应的存储单元。
从存储单元读出的信息先送入存储器的数据寄存器 (MDR)，再传送给目的部件；写入存储器的信息也要先 送至存储器的数据寄存器中，再依据给定的地址把数据 写入到相应存储器单元中。
R0
Rn-1
内
Y
部
总
X
线
A
B
ALU
F
Z
图 2.4运算器的基本组成
核心部件ALU用于完成算术运算和逻辑运算。
X、Y是ALU的输入寄存器，Z是ALU的输出寄存器。
F用于存放运算结果的状态，例如，结果是否为零，是正 还是负，有无进位，是否溢出等。
ALU的功能是对X、Y中的数据进行运算，并将结果送 到Z。
X、Y中的数据可来自通用寄存器，也可来自存储器。 Z中的数据可送往通用寄存器，也可送往存储器。
3.控制器
为了实现对计算机各部件的有效控制，快速准确地取 指令、分析指令和执行指令，控制器通常由 下面几部 分组成：
➢ 指令寄存器IR ➢ 程序计数器PC ➢ 存储器地址寄存器MAR ➢ 存储器数据寄存器MDR ➢ 指令译码器ID ➢ 控制电路
(3) 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以2.2所示。
图2.2 计算机基本组成框图
图2.2表明，程序和数据通过输入设备送入到存储器中； 程序被启动执行时，控制器输出地址及控制信号，并 从相应的存储单元中取出指令送到控制器中进行识别， 分析该指令执行什么运算或操作，然后控制器根据指 令含义发出操作命令。
每个存储单元有一个对应的编号，称为存储单元的地址。 当CPU要访问某个存储单元时，必须首先给出地址，送 入存储器的地址寄存器(MAR)，然后经译码电路选取相 应的存储单元。
从存储单元读出的信息先送入存储器的数据寄存器 (MDR)，再传送给目的部件；写入存储器的信息也要先 送至存储器的数据寄存器中，再依据给定的地址把数据 写入到相应存储器单元中。
R0
Rn-1
内
Y
部
总
X
线
A
B
ALU
F
Z
图 2.4运算器的基本组成
核心部件ALU用于完成算术运算和逻辑运算。
X、Y是ALU的输入寄存器，Z是ALU的输出寄存器。
F用于存放运算结果的状态，例如，结果是否为零，是正 还是负，有无进位，是否溢出等。
ALU的功能是对X、Y中的数据进行运算，并将结果送 到Z。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第6章 汇编语言程序设计及应用04.ppt
在返回C程序之前，还应正确恢复BP寄存器原先的值，然 后执行RET指令返回C程序，做法如下：
POP BP
RET
(3) 汇编子程序的返回值
当C程序调用汇编子程序后，如果汇编子程序有返回值给 C程序，则是通过寄存器AX和DX进行传递的。若返回值 是16位二进制值，则放于寄存器AX中；若返回值为32位 值，则高16位在寄存器DX中，低16位在寄存器AX中。
The number of numberal one is 3
3. 汇编语言程序调用C函数
在汇编语言程序中调用C函数也应注意两种编程语言间的 接口及相应的编程约定，主要包括以下几个方面：
① 在汇编语言程序中，对所调用的C函数必须用EXTRN伪 指令声明。若所调用的C函数为NEAR型，则EXTRN语句 可以放在代码段中；若为FAR型，则要放在所有段之外。
例6.11 在C程序中内嵌汇编语句显示一个$字符，设C程序名 为display.c。
C程序如下：
/* The program name：display.c */ main（）
{
asm mov ah , 2 ； /﹡2号DOS功能调用：显示输出 */
asm mov dl , ‘＄’ ；
asm int 21h
；
printf （“﹨n This is a program with inline assembly statement”）； return 0 ； }
例6.12 从键盘接收并显示1~9中的一个字符，忽略其他所有 字符。设C程序名为inout.c。
C程序如下： /* The program name: inout.c */ main ( ) { asm { mov ah , 7； /* 7号DOS功能调用：键盘输入（无回显） */ int 21h cmp al , ‘0’
POP BP
RET
(3) 汇编子程序的返回值
当C程序调用汇编子程序后，如果汇编子程序有返回值给 C程序，则是通过寄存器AX和DX进行传递的。若返回值 是16位二进制值，则放于寄存器AX中；若返回值为32位 值，则高16位在寄存器DX中，低16位在寄存器AX中。
The number of numberal one is 3
3. 汇编语言程序调用C函数
在汇编语言程序中调用C函数也应注意两种编程语言间的 接口及相应的编程约定，主要包括以下几个方面：
① 在汇编语言程序中，对所调用的C函数必须用EXTRN伪 指令声明。若所调用的C函数为NEAR型，则EXTRN语句 可以放在代码段中；若为FAR型，则要放在所有段之外。
例6.11 在C程序中内嵌汇编语句显示一个$字符，设C程序名 为display.c。
C程序如下：
/* The program name：display.c */ main（）
{
asm mov ah , 2 ； /﹡2号DOS功能调用：显示输出 */
asm mov dl , ‘＄’ ；
asm int 21h
；
printf （“﹨n This is a program with inline assembly statement”）； return 0 ； }
例6.12 从键盘接收并显示1~9中的一个字符，忽略其他所有 字符。设C程序名为inout.c。
C程序如下： /* The program name: inout.c */ main ( ) { asm { mov ah , 7； /* 7号DOS功能调用：键盘输入（无回显） */ int 21h cmp al , ‘0’
《计算机硬件技术基础(第三版)》第3章 32位微处理器
计算机硬件技术基础
（１）总线接口部件 总线接口部件与片内Cache外部总线接口实行的是逻辑接口连接。当访问 Cache出现没命中、或需更改系统存储器内容、或需向Cache写入某些信 息时，就要通过总线接口从外部存储器系统中取出一批数据。 （２）预取缓冲部件 预取缓冲部件 取指令是指从高速缓冲存储器Cache内或从内存储器中取出指令代码， 以备译码之用的操作。 （３）指令译码部件 指令译码部件 译码操作， 一是检查一条指令的格式， 二是确定它是哪种类型操作的指令，并给出这条指令所需的操作数。 （４）控制部件 控制部件 Pentium微处理器控制部件的作用是，负责解释来自指令译码部件的 指令字和控制ROM的微代码。控制部件的输出控制着整数流水线部件和 浮点部件。 （5）执行部件 执行部件 是微处理器用于执行指令所规定的具体操作的CPU的核心硬件部分。 这些非常具体的操作是指诸如数值运算、逻辑操作以及分支转移处理等。
为了支持在Pentium内采用的分支转移预测新技术，芯片内装备有两个 预取缓冲存储器，一个是以线性方式来预取代码，另一个则是根据分支转 移目标缓冲器（BTB）预取代码。这样就可以保证在执行之前将所需用的 指令从存储器预取出来。 由于Pentium采用了这项技术，可以在无延迟的情况下正确地预测各 种转移。另外，V流水线中的条件转移指令可以与一条比较类指令成对执 行，当然也可以与U流水线中的置标志指令配合执行。但Pentium作到了 与现有软件是完全兼容，所以不必修改现有软件。
计算机硬件技术基础
3．1 ．
CISC和RISC 和
1 复杂指令系统计算机 复杂指令系统计算机—CISC 每一种微处理器的CPU都有属于它自己的指令系统。 CPU正是通过执行一系列的特定的指令来实现应用程序 的某种功能。像Intel x86系列，为了增加新的功能， 就必须增加新的指令；另一方面，为了保持向上兼容， 又必须保留原有的指令。每条指令又有若干个不同的操 作字段，用来说明要操作的数据类型，以及存放的位置。 这就意味着一个较大的指令系统和复杂的寻址技术。以 这样的微处理器为平台的计算机系统就是“复杂指令系 统计算机”(CISC)。 CISC也有许多优点，如指令经编译后生成的指令程 序较小执行起来较快，节省硬件资源。像存取指令的次 数少，占用较少的存储器等。
（１）总线接口部件 总线接口部件与片内Cache外部总线接口实行的是逻辑接口连接。当访问 Cache出现没命中、或需更改系统存储器内容、或需向Cache写入某些信 息时，就要通过总线接口从外部存储器系统中取出一批数据。 （２）预取缓冲部件 预取缓冲部件 取指令是指从高速缓冲存储器Cache内或从内存储器中取出指令代码， 以备译码之用的操作。 （３）指令译码部件 指令译码部件 译码操作， 一是检查一条指令的格式， 二是确定它是哪种类型操作的指令，并给出这条指令所需的操作数。 （４）控制部件 控制部件 Pentium微处理器控制部件的作用是，负责解释来自指令译码部件的 指令字和控制ROM的微代码。控制部件的输出控制着整数流水线部件和 浮点部件。 （5）执行部件 执行部件 是微处理器用于执行指令所规定的具体操作的CPU的核心硬件部分。 这些非常具体的操作是指诸如数值运算、逻辑操作以及分支转移处理等。
为了支持在Pentium内采用的分支转移预测新技术，芯片内装备有两个 预取缓冲存储器，一个是以线性方式来预取代码，另一个则是根据分支转 移目标缓冲器（BTB）预取代码。这样就可以保证在执行之前将所需用的 指令从存储器预取出来。 由于Pentium采用了这项技术，可以在无延迟的情况下正确地预测各 种转移。另外，V流水线中的条件转移指令可以与一条比较类指令成对执 行，当然也可以与U流水线中的置标志指令配合执行。但Pentium作到了 与现有软件是完全兼容，所以不必修改现有软件。
计算机硬件技术基础
3．1 ．
CISC和RISC 和
1 复杂指令系统计算机 复杂指令系统计算机—CISC 每一种微处理器的CPU都有属于它自己的指令系统。 CPU正是通过执行一系列的特定的指令来实现应用程序 的某种功能。像Intel x86系列，为了增加新的功能， 就必须增加新的指令；另一方面，为了保持向上兼容， 又必须保留原有的指令。每条指令又有若干个不同的操 作字段，用来说明要操作的数据类型，以及存放的位置。 这就意味着一个较大的指令系统和复杂的寻址技术。以 这样的微处理器为平台的计算机系统就是“复杂指令系 统计算机”(CISC)。 CISC也有许多优点，如指令经编译后生成的指令程 序较小执行起来较快，节省硬件资源。像存取指令的次 数少，占用较少的存储器等。
微型计算机原理及应用第三版课后答案
微型计算机原理及应用第三版课后答案【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。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第14章 总线及总线标准03.ppt
同时，它还可为某些设备(如数码相机、扫描仪等)提供电源， 使这些设备无须外接独立电源即可工作。
USB是1995年由称为“USB实现者论坛” (USB Inplementer Forum)的组织联合开发的新型计算 机串行接口标准。
有许多著名计算机公司，如Compaq、IBM、Intel、 DEC及Microsoft等均是该联合组织的重要成员。
目前新型主板一般配有两个内建的USB连接器，可以 连接两个USB设备，或一个连接USB外设，另一个连 接USB Hub；USB Hub还可以串接另一个USB Hub， 但是USB Hub连续串接最多不能超过3个。
USB Hub自身也是USB设备，它主要由信号中继器和 控制器组成，中断器完成信号的整形、驱动并使之沿 正确方向传递，控制器理解协议并管理和控制数据的 传输。
第14章 总线及总线标准
14.3 USB总线
14.3.1 USB概述
在传统的PC机使用中，为了连接显示器、键盘、鼠标 及打印机等外围设备，必须在主机箱背后接上一大堆 信号线缆及连接器端口，给PC机的安装、放置及使用 带来极大的不便。
另外，为了安装一个新的外设，除需要关掉机器电源 外，还需安装专门的设备驱动程序，否则，系统是不 能正常工作的。这也给用户带来不少麻烦。
USB总线(Universal Serial Bus，通用串行总线)是PC机与多 种外围设备连接和通信的标准接口，它是一个所谓“万能 接口”，可以取代传统PC机上连接外围设备的所有端口(包 括串行端口和并行端口)，用户几乎可以将所有外设装置— —包括键盘、显示器、鼠标、调制解调器、打印机、扫描 仪及各种数字音影设备，统一通过USB接口与主机相接。
4芯USB线缆及连接器情况如图14.7所示。USB集线器 (USB Hub)及其端口情况如图14.8所示。
USB是1995年由称为“USB实现者论坛” (USB Inplementer Forum)的组织联合开发的新型计算 机串行接口标准。
有许多著名计算机公司，如Compaq、IBM、Intel、 DEC及Microsoft等均是该联合组织的重要成员。
目前新型主板一般配有两个内建的USB连接器，可以 连接两个USB设备，或一个连接USB外设，另一个连 接USB Hub；USB Hub还可以串接另一个USB Hub， 但是USB Hub连续串接最多不能超过3个。
USB Hub自身也是USB设备，它主要由信号中继器和 控制器组成，中断器完成信号的整形、驱动并使之沿 正确方向传递，控制器理解协议并管理和控制数据的 传输。
第14章 总线及总线标准
14.3 USB总线
14.3.1 USB概述
在传统的PC机使用中，为了连接显示器、键盘、鼠标 及打印机等外围设备，必须在主机箱背后接上一大堆 信号线缆及连接器端口，给PC机的安装、放置及使用 带来极大的不便。
另外，为了安装一个新的外设，除需要关掉机器电源 外，还需安装专门的设备驱动程序，否则，系统是不 能正常工作的。这也给用户带来不少麻烦。
USB总线(Universal Serial Bus，通用串行总线)是PC机与多 种外围设备连接和通信的标准接口，它是一个所谓“万能 接口”，可以取代传统PC机上连接外围设备的所有端口(包 括串行端口和并行端口)，用户几乎可以将所有外设装置— —包括键盘、显示器、鼠标、调制解调器、打印机、扫描 仪及各种数字音影设备，统一通过USB接口与主机相接。
4芯USB线缆及连接器情况如图14.7所示。USB集线器 (USB Hub)及其端口情况如图14.8所示。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第6章 汇编语言程序设计及应用02.ppt
鼠标通常采用7位数据位、1位停止位、无奇偶校验的异步 格式传送数据，传送速率一般为1200/2400bps。Microsoft 规定的鼠标数据为三字节，具体格式如表6-3 所示。
表6-3 鼠标数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
第一字节 ×
1
LB
RB
Y7
Y6
X7
X6
第二字节 ×
0
X5
X4
X3
图6.6 扬声器驱动系统
由图6.6可以看出，定时器/计数器8253产生一定频率的脉 冲信号，经由驱动和放大电路，就可以使扬声器发声。并 行输入/输出接口芯片8255用来控制8253是否能够工作以 及工作时所产生的脉冲信号是否送到扬声器。
8255 端口B的端口号为61H，其数据寄存器的最低两位就 是用来实现这种控制功能的。因此，通过交替地设置这两 位的值就可以实现打开扬声器和关闭扬声器，就可以控制 发声的时间，即控制音长。
；返回DOS
INT 21H
CODE ENDS
END START
例 6.5 判断是否有键按下，若没有键按下，则继续执行程 序，否则退出。
START： …是否有键按下
INT 16H
JE START
；没有键按下继续执行程序
MOV AH，4CH ；否则，退出
INT 21H
6.2.5 鼠标器编程
INT 16H
MOV [SI] , AL
；将接收的字符保存在缓冲区中
INC SI
；修改地址指针
LOOP LP
MOV BYTE PTR [SI], ‘$’ ；将’$’作为字符串结尾
LEA DX , W
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第5章 汇编语言的基本语法01.ppt
第5章 汇编语言的基本语法
本章主要内容
(1)汇编语言的主要特点基本语法 (4)汇编语言程序的上机过程
5.1 汇编语言的特点
汇编语言（Assemble Language）
一种面向机器的程序设计语言，是一种用符号表示的低级 程序设计语言（机器语言的符号化描述），通常是为特定 计算机或计算机系列专门设计的。
缺点：
1. 编程效率低（与人们描述计算过程的需要差距大）; 2. 与机器硬件的具体结构联系过于紧密
——在一种结构的机器上开发的程序极难移植到另一种 不同结构的机器上去。
用汇编语言编写的程序不 能由机器直接执行，而必 须经汇编程序翻译成机器 语言程序。汇编语言指令 与翻译成的机器语言指令 之间基本是一一对应的关 系。
汇编过程示意：
采用汇编语言进行程序设计的优点:
（1）可充分利用机器的硬件功能和结构特点，加快程序的 执行速度，减少目标程序所占用的存储空间。
（2）常用来编写实时控制程序、实时通信程序，有时也用 来编制某些系统软件程序。
本章主要内容
(1)汇编语言的主要特点基本语法 (4)汇编语言程序的上机过程
5.1 汇编语言的特点
汇编语言（Assemble Language）
一种面向机器的程序设计语言，是一种用符号表示的低级 程序设计语言（机器语言的符号化描述），通常是为特定 计算机或计算机系列专门设计的。
缺点：
1. 编程效率低（与人们描述计算过程的需要差距大）; 2. 与机器硬件的具体结构联系过于紧密
——在一种结构的机器上开发的程序极难移植到另一种 不同结构的机器上去。
用汇编语言编写的程序不 能由机器直接执行，而必 须经汇编程序翻译成机器 语言程序。汇编语言指令 与翻译成的机器语言指令 之间基本是一一对应的关 系。
汇编过程示意：
采用汇编语言进行程序设计的优点:
（1）可充分利用机器的硬件功能和结构特点，加快程序的 执行速度，减少目标程序所占用的存储空间。
（2）常用来编写实时控制程序、实时通信程序，有时也用 来编制某些系统软件程序。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第5章 汇编语言的基本语法03.ppt
DOS系统功能调用的方法与BIOS中断调用类似，只是中 断号固定为21H。
【例5.3】利用6号DOS 系统功能调用在屏幕上输出字符“$”。
MOV AH , 6 ；设置功能号为6
MOV DL , ’＄’
INT 21H
；DOS
5.4
1. 建立源文件
上机开始，首先要使用编辑程序完成源程序的建立和修改 工作。
C:\tools> EXAM （↙）
The result is: 3A07
如果得不到正确结果或程序中未安排显示输出的操作，则 可通过调试工具DEBUG来进行调试或跟踪检测。
5.
汇编语言源程序经汇编、连接成功后，并不一定就能正确 地运行，程序中还可能存在各种逻辑错误，这时就需要用
DEBUG程序是DOS 系统提供的一种基本的调试工具，其 具体使用方法可参见附录C。并通过上机实践逐步掌握。
启动EDIT的常用命令格式如下：
EDIT [文件名]
其中文件名是可选的，若为汇编语言源文件，其扩展名必 须是.ASM。
例如, 输入如下命令行：
C:\ tools> EDIT EXAM.ASM (↙)
即可进入编辑源文件EXAM.ASM的过程，若该文件不存 在时则开始建立它。用File选项的存盘功能可保存文件； 最后可通过File的Exit选项退出EDIT。
给出的4个提示信息分别要求输入目标文件名、可执行文 件名、内存映像文件名和库文件名。
第一个提示应该用前面汇编程序产生的目标文件名回答 （不需输入扩展名.OBJ，这里是EXAM）；
第二个提示要求输入将要产生的可执行文件名，通常可直 接打回车键，表示确认系统给出的默认文件名；
第三个是产生内存映像文件的提示，默认情况为不产生， 若需要则应输入文件名（这里是EXAM）；
微型计算机原理及应用第三版
计算机 Nhomakorabea系结构的分类
计算机体系结构的优化
为了提高计算机的性能，可以采用多 种体系结构的优化技术，如指令级并 行、线程级并行、数据级并行等。
根据不同的分类标准，可以将计算机 体系结构分为冯·诺依曼结构、哈佛结 构、流水线技术等。
计算机硬件组成
中央处理器
中央处理器是计算机的核心部 件，负责执行指令和处理数据
。
存储器
存储器是计算机中用于存储数 据和程序的部件，分为内存储 器和外存储器。
输入输出设备
输入输出设备是计算机中用于 输入和输出数据的设备，如键 盘、鼠标、显示器等。
总线
总线是计算机中用于连接各个 部件的通信线路，分为数据总
线、地址总线和控制总线。
计算机软件基础
系统软件
01
系统软件是计算机的基本软件，包括操作系统、编译器、数据
应用软件的功能
应用软件的功能包括文字处理、图像 处理、数据处理、多媒体处理等。
应用软件的开发
应用软件的开发需要经过需求分析、 设计、编码、测试和维护等阶段。
网络应用
网络应用概述
网络应用是指通过网络实现的各种应用，包括电子邮件、网页浏 览、在线购物等。
网络协议
网络协议是网络应用的基础，包括TCP/IP协议、HTTP协议等。
库管理系统等。
应用软件
02
应用软件是针对特定需求开发的软件，如办公软件、图像处理
软件等。
软件工程
03
软件工程是软件开发和维护的一门工程学科，包括需求分析、
设计、编码、测试和维护等阶段。
03
CATALOGUE
微型计算机原理
指令系统
01
指令系统概述
指令系统是计算机硬件与软件之间的接口，是计算机体系结构中最重要
计算机体系结构的优化
为了提高计算机的性能，可以采用多 种体系结构的优化技术，如指令级并 行、线程级并行、数据级并行等。
根据不同的分类标准，可以将计算机 体系结构分为冯·诺依曼结构、哈佛结 构、流水线技术等。
计算机硬件组成
中央处理器
中央处理器是计算机的核心部 件，负责执行指令和处理数据
。
存储器
存储器是计算机中用于存储数 据和程序的部件，分为内存储 器和外存储器。
输入输出设备
输入输出设备是计算机中用于 输入和输出数据的设备，如键 盘、鼠标、显示器等。
总线
总线是计算机中用于连接各个 部件的通信线路，分为数据总
线、地址总线和控制总线。
计算机软件基础
系统软件
01
系统软件是计算机的基本软件，包括操作系统、编译器、数据
应用软件的功能
应用软件的功能包括文字处理、图像 处理、数据处理、多媒体处理等。
应用软件的开发
应用软件的开发需要经过需求分析、 设计、编码、测试和维护等阶段。
网络应用
网络应用概述
网络应用是指通过网络实现的各种应用，包括电子邮件、网页浏 览、在线购物等。
网络协议
网络协议是网络应用的基础，包括TCP/IP协议、HTTP协议等。
库管理系统等。
应用软件
02
应用软件是针对特定需求开发的软件，如办公软件、图像处理
软件等。
软件工程
03
软件工程是软件开发和维护的一门工程学科，包括需求分析、
设计、编码、测试和维护等阶段。
03
CATALOGUE
微型计算机原理
指令系统
01
指令系统概述
指令系统是计算机硬件与软件之间的接口，是计算机体系结构中最重要
编1632位微型计算机原理及应用课件第3章
开发工具：辅 助软件开发的 工具，如IDE、 编译器、调试
器等
Байду номын сангаас
指令系统
指令系统是计算机硬件和软件之间的接口 指令系统定义了计算机可以执行的所有操作 指令系统包括指令格式、指令集和指令编码 指令系统是计算机设计的重要组成部分，直接影响计算机的性能和效率
指令长度：16位 操作码：4位 地址码：12位 指令类型：数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等 指令执行：根据操作码和地址码执行相应的操作 指令格式示例：MOV A, #1000H，其中MOV为操作码，A为地址码，#1000H为操作数。
输入输出接口的应用：键盘、 鼠标、显示器、打印机等设备
总线结构： 计算机系 统中各个 部件之间 的信息传 输通道
总线类型： 数据总线、 地址总线、 控制总线
总线功能： 传输数据、 控制信号、 时钟信号 等
总线协议： 规定了数 据传输的 格式、时 序、错误 处理等规 则
总线性能： 影响计算 机系统的 性能和稳 定性
ROM用于存储系统程序和BIOS（基本输入输出系统），只能读取，不能写入，断电后数 据不会丢失。
作用：提高计算机 系统的性能
原理：将频繁访问的 数据存储在高速缓冲 存储器中，减少对主 存储器的访问次数
特点：速度快、容 量小、价格高
应用：广泛应用于 计算机系统中，如 CPU、GPU等
概念：将主存和辅 存结合起来，形成 一个容量更大的虚 拟存储器
编1632位微型计算机 原理及应用(李继灿主 编汇)报课人： 件第3章
目录
计算机系统概述
指令系统
汇编语言程序设计
存储器系统
输入输出系统
计算机系统概述
硬件系统：包括处理器、内存、存储设备、输入输出设备等 软件系统：包括操作系统、应用软件、中间件等 网络系统：包括局域网、广域网、互联网等 数据库系统：包括数据库管理系统、数据库应用系统等
微型计算机原理及应用第三版
例如：INC CX MOV AX, BX
下列简介旳几种寻址方式将针对存储器操作数而言旳。若操作数 在存储器中，一般位于数据段、堆栈段或附加段中，这时指令中 给出旳是操作数所在单元旳地址(EA)或产生EA旳计算方式。显 然执行此类指令时： ①CPU首先要计算出有效地址EA(EA是一种不带符号旳16位数) ②再由总线接口部件BIU计算出物理地址 ③再执行总线周期按该物理地址访问存储器并取出操作数送给 EU，由EU详细执行该指令。
3、直接寻址：操作数在存储器中旳16位有效地址由指令直接给出。
例如： MOV AX, [1070H] MOV AL, [1070H]
（*）要取数，假如不是数据段则要在前面加段跨越
前缀 例如：MOV BX, [2023H]
MOV BX, ES:[2023H]
(4C)基址变址寻址： 基址变址寻址是操作数旳有效地址EA由指令 指定旳一种基址寄存器(BX或BP)和一种变址寄 存器(SI或D1)内容之和。
例如： MOV AX, [BX][DI] MOV AX ,[BX+DI]
（*）基址变址寻址能够用来寻址二维表中旳数据 （*）要注意只能是基址和变址旳组合而不能用两个基址或两个变
4、间接寻址 (4A)寄存器间接寻址：操作数旳有效地址在指令中指定旳某个寄存
器中。
例如：MOV AX, [BX]
（*）可用旳寄存器只有四个BX,BP,SI,DI 错误：MOV AX,[DX]
（*）假如间址寄存器为BP则默以为是堆栈段，假如间址寄存器为 BX,SI,DI则默以为是数据段。 （*）在一条指令中，不能同步有两个存储器操作数 (防止指令过
1、立即寻址： 操作数直接包括在指令中，在操作码之后。， （*）不必执行总线周期访问存储器，故称之为立即数。 （*）立即数能够是一种8位或16位数。 例如： MOV AL, 80H
下列简介旳几种寻址方式将针对存储器操作数而言旳。若操作数 在存储器中，一般位于数据段、堆栈段或附加段中，这时指令中 给出旳是操作数所在单元旳地址(EA)或产生EA旳计算方式。显 然执行此类指令时： ①CPU首先要计算出有效地址EA(EA是一种不带符号旳16位数) ②再由总线接口部件BIU计算出物理地址 ③再执行总线周期按该物理地址访问存储器并取出操作数送给 EU，由EU详细执行该指令。
3、直接寻址：操作数在存储器中旳16位有效地址由指令直接给出。
例如： MOV AX, [1070H] MOV AL, [1070H]
（*）要取数，假如不是数据段则要在前面加段跨越
前缀 例如：MOV BX, [2023H]
MOV BX, ES:[2023H]
(4C)基址变址寻址： 基址变址寻址是操作数旳有效地址EA由指令 指定旳一种基址寄存器(BX或BP)和一种变址寄 存器(SI或D1)内容之和。
例如： MOV AX, [BX][DI] MOV AX ,[BX+DI]
（*）基址变址寻址能够用来寻址二维表中旳数据 （*）要注意只能是基址和变址旳组合而不能用两个基址或两个变
4、间接寻址 (4A)寄存器间接寻址：操作数旳有效地址在指令中指定旳某个寄存
器中。
例如：MOV AX, [BX]
（*）可用旳寄存器只有四个BX,BP,SI,DI 错误：MOV AX,[DX]
（*）假如间址寄存器为BP则默以为是堆栈段，假如间址寄存器为 BX,SI,DI则默以为是数据段。 （*）在一条指令中，不能同步有两个存储器操作数 (防止指令过
1、立即寻址： 操作数直接包括在指令中，在操作码之后。， （*）不必执行总线周期访问存储器，故称之为立即数。 （*）立即数能够是一种8位或16位数。 例如： MOV AL, 80H
工学微型计算机原理及应用第三PPT课件
； PI-INT＝3
P-REM EQU 31416 MOD 10000 ； P-REM＝ 1416
第9页/共16页
2、逻辑运算符 汇编语言的逻辑运算符有 AND——逻辑与 OR——逻辑或 XOR——逻辑异或 NOT——逻辑非 逻辑运算符与逻辑运算指令的区别在于前者在汇编时完成逻 辑运算，而后者在执行指令时完成逻辑运算
MASKB EQU 00101011B MOV AL，5EH
第10页/共16页
3、关系运算符
关系运算符有：
EQ——等于；
NE——不等
LT——小于；
GT——大于
LE——小于等于；
GE——大于等于
关系运算符比较两个操作数并产生一个逻辑值。如果关系成立
则结果为真(0FFFFH)；否则为假(0000H)。关系运算符一般 都
第3页/共16页
(4)EXTRN
EXTRN伪指令说明本模块中所用的某些符号是外部的，即这 些符号在将被连接在一起的其他模块中定义(在定义这些符号 的模块中还必须用PUBLIC伪指令说明)
EXTRN 名字:类型[，…]
例如：程序的框架
data segment
︰
data ends
code segment
简短的名来代替一个较长的名字。
（*）EQU伪指令不允许对同一符号重复定义。
（*） = 伪指令与EQU基本相同只是区别在于它可以对同一个 名字
重复定义
(2)LABEL
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(四)其它的一些伪指令
(1)ORG和$
ORG指定了在它之后的代码或数据存放的起始地址的偏移 量．即 以语句中表达式的值作为起始地址
(1) NAME
用于给源程序汇编以后得到的目标程序指定一个模块名， 连接时需要使用这个目标程序的模块名。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第16章 高性能微处理器的先进技术及典型结构02.ppt
2. 4个功能部件
(1) 整数部件。整数部件称器及逻辑运算部件。此外， 整数部件还有一个由32个64位整数寄存器构成的整数 寄存器堆。
(2) 浮点部件。浮点部件称为F盒，即浮点运算器，包括 加法器、乘法器和专门的浮点除法器。
(3) 地址转换和装入/存储部件。地址转换和装入/存储部 件称为A盒，负责将整数/浮点数装入整数寄存器/浮点 寄存器，或者将寄存器中的数写入数据高速缓存。
力来提高指令并行度。采用创新的技术充分利用编译 程序提供的信息和调度能力来提高指令并行度。
（2）简化芯片逻辑结构，为提高主频和性能开辟道路。 信守工程设计上的一条基本原则，即“不是越复杂越 好，而是越简捷越好”。事实上，简捷的构思比复杂 的构思更困难。
（3）提供足够的资源来实现EPIC，包括存储编译程序 提供的信息以及提高并行计算效率所需的处理单元、 高速缓存和其他资源。
图16.2 Itanium 2 外观 •
图16.3 Itanium 2的框图
• Itanium 处理器具有64位内存寻址能力，能提供近 180GB物理内存。当处理非常庞大的数据集时，这种 巨大的物理内存空间对于服务器应用是非常重要的。
• 由于该处理器有充裕的并行处理能力，其内部有9个功 能通道（Itanium 2为11个），包括2个整数通道（I）、 2个浮点通道（F）、3个分支单元（B）、2个存取单 元（M）,所以对于执行代码中出现的分支，处理器采 用了一种非常有趣的处理方式：同时并行执行分支判 断、左分支和右分支。
(4) 控制部件。控制部件称为I盒，它采用了超标量流水 线技术。Alpha处理器采用多级流水，并分设两条流水 线：整数流水线及浮点流水线。从预取指令开始，随 后进行资源冲突分析，通过流水线控制，使指令按流 水处理方式执行。
(1) 整数部件。整数部件称器及逻辑运算部件。此外， 整数部件还有一个由32个64位整数寄存器构成的整数 寄存器堆。
(2) 浮点部件。浮点部件称为F盒，即浮点运算器，包括 加法器、乘法器和专门的浮点除法器。
(3) 地址转换和装入/存储部件。地址转换和装入/存储部 件称为A盒，负责将整数/浮点数装入整数寄存器/浮点 寄存器，或者将寄存器中的数写入数据高速缓存。
力来提高指令并行度。采用创新的技术充分利用编译 程序提供的信息和调度能力来提高指令并行度。
（2）简化芯片逻辑结构，为提高主频和性能开辟道路。 信守工程设计上的一条基本原则，即“不是越复杂越 好，而是越简捷越好”。事实上，简捷的构思比复杂 的构思更困难。
（3）提供足够的资源来实现EPIC，包括存储编译程序 提供的信息以及提高并行计算效率所需的处理单元、 高速缓存和其他资源。
图16.2 Itanium 2 外观 •
图16.3 Itanium 2的框图
• Itanium 处理器具有64位内存寻址能力，能提供近 180GB物理内存。当处理非常庞大的数据集时，这种 巨大的物理内存空间对于服务器应用是非常重要的。
• 由于该处理器有充裕的并行处理能力，其内部有9个功 能通道（Itanium 2为11个），包括2个整数通道（I）、 2个浮点通道（F）、3个分支单元（B）、2个存取单 元（M）,所以对于执行代码中出现的分支，处理器采 用了一种非常有趣的处理方式：同时并行执行分支判 断、左分支和右分支。
(4) 控制部件。控制部件称为I盒，它采用了超标量流水 线技术。Alpha处理器采用多级流水，并分设两条流水 线：整数流水线及浮点流水线。从预取指令开始，随 后进行资源冲突分析，通过流水线控制，使指令按流 水处理方式执行。
微机原理第3章微型计算机原理及应用教案幻灯片
5.累加器专用传送指令： IN 指令： 固定端口：格式：IN AL，Port //Port<=0FFH
功能：将I/O端口号送AL或AX。 〔AL〕 (PORT) 或(AX) (PORT+1:PORT) 可变端口:格式: IN AL,DX //Port>0FFH
微机原理第3章微型计算机 原理及应用教案幻灯片
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第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 要确定一台计算机的指令系统并评价其优劣，通常应从如下4个方 面考虑： 1、指令系统的完备性，常用指令齐全，编程方便。 2、指令系统的高效性，程序占内存空间少，运行速度快。 3、指令系统的规整性，指令和数据使用规那么统一简单，易学易 记。 4、指令系统的兼容性，同一系列的低档计算机的程序能在高档机 上直接运行。 要完全同时满足上述标准是困难的，但它可以指导我们设计出更加 合理的指令系统。设计指令系统的核心问题是选定指令的格式和功能。
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
3.2 寻址方式
第3章 8088/8086MPU的指令系统
操作数作为指令的一局部而直接写在指令中，这种操作 数称为立即数，这种寻址方式也就称为立即数寻址方式。
功能：将I/O端口号送AL或AX。 〔AL〕 (PORT) 或(AX) (PORT+1:PORT) 可变端口:格式: IN AL,DX //Port>0FFH
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第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 要确定一台计算机的指令系统并评价其优劣，通常应从如下4个方 面考虑： 1、指令系统的完备性，常用指令齐全，编程方便。 2、指令系统的高效性，程序占内存空间少，运行速度快。 3、指令系统的规整性，指令和数据使用规那么统一简单，易学易 记。 4、指令系统的兼容性，同一系列的低档计算机的程序能在高档机 上直接运行。 要完全同时满足上述标准是困难的，但它可以指导我们设计出更加 合理的指令系统。设计指令系统的核心问题是选定指令的格式和功能。
第3章 8088/8086MPU的指令系统
3.1 指令与指令系统 3.2 寻址方式 3.3 8086指令系统 3.4 中断及中断返回
3.2 寻址方式
第3章 8088/8086MPU的指令系统
操作数作为指令的一局部而直接写在指令中，这种操作 数称为立即数，这种寻址方式也就称为立即数寻址方式。
中职教育-微型计算机基本原理与应用(北大第三版)课件：第14章 总线及总线标准01.ppt
在计算机系统中，总线可以看成一个具有独立功能的 组成部件。
总线通常包括一组信号线，主要的信号线有： ▪ (1) 数据线和地址线：这一类信号线决定了数据传输的
宽度和直接寻址的范围。
(2) 控制、时序和中断信号线： 这一类信号线决定了 总线功能的强弱以及适应性的好坏。
(3) 电源线和地线： 这一类线决定了电源的种类及地 线的分布和用法。
串行方式只用于较小的系统中。
而并行方式则允许总线上连接许多主模块，而且仲裁 电路也不复杂，因此是一种比较好的总线仲裁方法。
在“总线忙”信号处于无效状态时，任何需要使用总 线的主模块都可以通过“请求”线发出总线请求信号。
总线“允许”信号是对总线“请求”信号的响应。
“允许”信号在各个模块之间串行传输，直到到达一个 发出了总线“请求”信号的模块，这时“允许”信号 不再沿串行模块链传输，并且由该模块获得总线控制 权。
由串行的总线仲裁方式的工作原理可以看出，越靠近 串行模块链前面的模块具有越高的总线优先权。
第14章 总线及总线标准
本章主要内容
1. 总线的基本概念 2. 常见的总线标准（ISA,PCI,USB) 3. 高速总线接口
14.1 概述
14.1.1 总线定义
总线是计算机两个或两个以上的模块(部件或子系统) 之间相互连接与通信的公共通路。
总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理信息传 输的规则(协议)。
所谓“总线主模块”，就是具有总线控制能力的模块， 在获得总线控制权之后能启动数据信息的传输，如 CPU或DMA控制器都可成为这种具有总线控制能力的 主模块；
与总线主模块相对应的是“总线从模块”，它是指能 够对总线上的数据请求作出响应，但本身不具备总线 控制能力的模块，如前面介绍过的并行接口电路 8255A、中断控制器8259A等。
总线通常包括一组信号线，主要的信号线有： ▪ (1) 数据线和地址线：这一类信号线决定了数据传输的
宽度和直接寻址的范围。
(2) 控制、时序和中断信号线： 这一类信号线决定了 总线功能的强弱以及适应性的好坏。
(3) 电源线和地线： 这一类线决定了电源的种类及地 线的分布和用法。
串行方式只用于较小的系统中。
而并行方式则允许总线上连接许多主模块，而且仲裁 电路也不复杂，因此是一种比较好的总线仲裁方法。
在“总线忙”信号处于无效状态时，任何需要使用总 线的主模块都可以通过“请求”线发出总线请求信号。
总线“允许”信号是对总线“请求”信号的响应。
“允许”信号在各个模块之间串行传输，直到到达一个 发出了总线“请求”信号的模块，这时“允许”信号 不再沿串行模块链传输，并且由该模块获得总线控制 权。
由串行的总线仲裁方式的工作原理可以看出，越靠近 串行模块链前面的模块具有越高的总线优先权。
第14章 总线及总线标准
本章主要内容
1. 总线的基本概念 2. 常见的总线标准（ISA,PCI,USB) 3. 高速总线接口
14.1 概述
14.1.1 总线定义
总线是计算机两个或两个以上的模块(部件或子系统) 之间相互连接与通信的公共通路。
总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理信息传 输的规则(协议)。
所谓“总线主模块”，就是具有总线控制能力的模块， 在获得总线控制权之后能启动数据信息的传输，如 CPU或DMA控制器都可成为这种具有总线控制能力的 主模块；
与总线主模块相对应的是“总线从模块”，它是指能 够对总线上的数据请求作出响应，但本身不具备总线 控制能力的模块，如前面介绍过的并行接口电路 8255A、中断控制器8259A等。
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* Gordon Moore－－Intel公司的创始人，著名 半导体科学家。
1978年 1982年 1985年 1990年 1993年 1996年 1997年 1999年 2000年 2000年后
8086
2.9万 （晶体管数）
80286
13.5万
80386
32万
80486
120万
Pentium 320万
ECX可用来作为多种指令的计数值。用于计数的指令 是重复的串操作指令、移位指令、循环移位指令和 LOOP/LOOPD指令。
移位和循环移位指令用CL计数，重复的串操作指令用 CX计数，LOOP/LOOPD指令用CX或ECX计数。
在80386及更高型号的微处理器中，ECX也可用来存放 访问存储单元的偏移地址。
ESP(Stack Pointer，堆栈指针)：ESP寻址一个称为堆栈的 存储区。通过这个指针存取堆栈存储器数据。
这个寄存器作为16位寄存器引用时，为SP；作为32位寄存 器引用时，则为ESP。
EBP(Base Pointer，基址指针)：EBP用来存放访问堆栈段 的一个数据区的“基地址”。它作为16位寄存器引用时， 为BP；作为32位寄存器引用时，则是EBP。
A
P
C
10
8086 / 8088
80286
80386DX
80486SX / 80486DX
Pentium / Pentium II
图3.4 80x86 / Pentium 全系列微处理器的标志寄存器
▪ 8086/8088系统中所定义的9个标志位——O、D、I、T、S、 Z、A、P、C，这也是实模式下80x86/Pentium系列微处理 器所使用的标志位。
复位
实模式
PE=1 PE=0
作业切换 中断返回
保护模式
中断、异常
虚拟8086 模式
复位
复位
复位
图注：(1) PE——保护模式允许，是80x86控制寄存器CR0的一位 (2) 异常——80286以上的处理器中，称“内部中断”为异常 (exception)
图3.2 三种工作模式的转换
3.2 微处理器的编程结构
通用数据寄存器用来存放8位、16位或32位的操作数。 大多数算术运算和逻辑运算指令都可以使用这些寄存器。 共有4个通用数据寄存器，它们是EAX、EBX、ECX和 EDX。
EAX(Accumulator，累加器)：EAX可以作为32位寄存器 (EAX)、16位寄存器(AX)或8位寄存器(AH或AL)引用。
8008微处理器（1973 ，3500 晶体管）
8080微处理器（1974，4900晶体管）
8086微处理器 （1978，2.9万晶体管）
80286微处理器（1982，13.5万晶体管）
80386微处理器（1985，32万晶体管）
80486 微处理器（1990，120万晶体管）
Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱntium 微处理器（1993，320万晶体管）
▪ 进一步，需要知道外部的存储器是如何组织的，处理器 如何从存储器中取得指令和数据。
3.2.1 程序可见寄存器
程序可见(program visible)寄存器，是指在应用程序设计时 可以直接访问的寄存器。
▪ 程序不可见(program invisible)寄存器是指在应用程序设计 时不能直接访问，但在进行系统程序设计(如编写操作系统 软件)时可以被间接引用或通过特权指令才能访问的寄存器。
CS DS ES SS FS GS
图3.3 80x86/Pentium处理器的寄存器模型
1. 通用寄存器
通用寄存器也称多功能寄存器，在图3.3所示的寄存器 模型中，共有8个通用寄存器，按它们的功能差别，又 可分为两组，即：“通用数据寄存器”及“指针寄存器 和变址寄存器”。
(1)通用数据寄存器
“微电子器件的发展速度预计一直到21 世纪前期仍将遵循摩尔定律”
* 此外，人们也在关心其他新型技术，如激光计算 机、量子计算机等新技术的发展。
*在计算机结构及信息理论方面，“非冯结构”
----（神经网络－－仿人脑的思维和记忆模型），更便
于处理某些智能型问题。
4004 微处理器（1971，2250晶体管， 4.2mmx3.2mm，世界上第一个微处理器）
Pentium Pro 550万
Pentium II 750万，300MHz
Pentium III
Pentium IV 4200万 1.4GHz
Itanium 2 2.14亿
Bill Gates在《未来之路》 (The road ahead) 中曾提到，假若Moore定律能再持续20年
…..
有人预测：
在这种方式下，可以引入虚拟存储器的概念，以扩充编 程者所使用的地址空间。
3.1.3 虚拟8086模式(virtual 8086 mode)
▪ 虚拟8086模式又称“V86模式”。
▪ 它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模式，是一种 动态工作模式。
▪ 在这种工作模式下，处理器能够迅速、反复进行V86模式和 保护模式之间的切换，从保护模式进入V86模式执行8086程 序，然后离开V86模式，进入保护模式继续执行原来的保护 模式程序。
在80x86系列的各种型号微处理器中，均可以用BX存放 访问存储单元的偏移地址。
在80386及更高型号的微处理器中，EBX也可以用于存放 访问存储单元的偏移地址。
ECX(Count，计数)：ECX是个通用寄存器，它可以作 为32位寄存器(ECX)、16位寄存器(CX)或8位寄存器 (CH或CL)引用。
如果作为8位或16位寄存器引用，则只改变32位寄存器的 一部分，其余部分不受影响。当累加器用于乘法、除法 及一些调整指令时，它具有专门的用途，但通常仍称之 为通用寄存器。
在80386及更高型号的微处理器中，EAX寄存器也可以用 来存放访问存储单元的偏移地址。
EBX(Base，基址)：EBX是个通用寄存器，它可以作为 32位寄存器(EBX)、16位寄存器(BX)或8位寄存器(BH或 BL)引用。
▪ 在这9个标志位中，有6位(即CF、PF、AF、ZF、SF和OF) 为状态标志；其余3位(即TF、IF和DF)为控制标志。
▪ 状态标志反映微处理器的工作状态，如执行加法运算 时是否产生进位，执行减法运算时是否产生借位，运 算结果是否为零等；
▪ 控制标志对微处理器的运行起特定的控制作用，如以 单步方式运行还是以连续方式运行，在程序执行过程 中是否允许响应外部中断请求等。
31 EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI
EIP EFLAGS
白色区域：8086/8088，80286所具有的； 阴影区域：80386，80486及Pentium
新增加的。
15
0
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX
SP BP SI DI
IP FLAGS
2. 指令指针寄存器EIP(Instruction Pointer)
EIP是一个专用寄存器，用于寻址当前需要取出的指令字节。 当CPU从内存中取出一个指令字节后，EIP就自动加1，指向 下一指令字节。
当微处理器工作在实模式下时，这个寄存器为IP(16位)；当 80386及更高型号的微处理器工作于 保护模式下时，则是EIP(32位)。
▪ 在80x86微处理器系列中，通常在80286及其以上的微处理 器中才包含程序不可见寄存器，主要用于保护模式下存储 系统的管理和控制。
3.2.2 80x86/Pentium处理器的寄存器模型
图3.3给出了80x86/Pentium微处理器的寄存器模型。它实际 上是一个呈现在编程者面前的寄存器集合，所以也称微处理 器的编程结构。
程序员不能对EIP/IP进行存取操作。程序中的转移指令、返回 指令以及中断处理能对EIP/IP进行操作。
3. 标志寄存器EFLAGS
EFLAGS用于指示微处理器的状态并控制它的操作。
早期的8086/8088微处理器的标志寄存器FLAG为16位，且只 定义了其中的9位；
80286微处理器虽然仍为16位的标志寄存器，但定义的标志 位已从原来的9位增加到12位；
第3章
微处理器的编程结构
本章主要内容
（1）微处理器的工作模式 （2）微处理器的编程结构 （3）实模式下的存储器寻址 （4）堆栈的结构与操作
3.0 引言
Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，而集成到 芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】 翻一番。” －－Gordon Moore，1965
. 8086/8088标志寄存器的格式及各位的功能
.
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
ESI(Source Index，源变址)：ESI用于寻址串操作指令的 源数据串。它的另一个功能是作为32位(ESI)或16位(SI) 的数据寄存器使用。
EDI(Destination Index，目的变址)：EDI用于寻址串操 作指令的目的数据串。如同ESI一样，EDI也可用为32位 (EDI)或16位(DI)的数据寄存器使用。
▪ 它提供了一系列的保护机制，如任务地址空间的隔离， 设置特权级(0～3共4个特权级)，设置特权指令，进行 访问权限(如只读、只执行)及段限检查等。
80386以上的微处理器在保护模式下可以访问4G字节的 物理存储空间，段的长度在启动分页功能时是4G字节， 不启动分页功能时是1M字节，分页功能是可选的。
80386及更高型号的微处理器则采用32位的标志寄存器 EFLAGS，所定义的标志位也有相应的扩充。
.
. 31 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
IOPIOP
1978年 1982年 1985年 1990年 1993年 1996年 1997年 1999年 2000年 2000年后
8086
2.9万 （晶体管数）
80286
13.5万
80386
32万
80486
120万
Pentium 320万
ECX可用来作为多种指令的计数值。用于计数的指令 是重复的串操作指令、移位指令、循环移位指令和 LOOP/LOOPD指令。
移位和循环移位指令用CL计数，重复的串操作指令用 CX计数，LOOP/LOOPD指令用CX或ECX计数。
在80386及更高型号的微处理器中，ECX也可用来存放 访问存储单元的偏移地址。
ESP(Stack Pointer，堆栈指针)：ESP寻址一个称为堆栈的 存储区。通过这个指针存取堆栈存储器数据。
这个寄存器作为16位寄存器引用时，为SP；作为32位寄存 器引用时，则为ESP。
EBP(Base Pointer，基址指针)：EBP用来存放访问堆栈段 的一个数据区的“基地址”。它作为16位寄存器引用时， 为BP；作为32位寄存器引用时，则是EBP。
A
P
C
10
8086 / 8088
80286
80386DX
80486SX / 80486DX
Pentium / Pentium II
图3.4 80x86 / Pentium 全系列微处理器的标志寄存器
▪ 8086/8088系统中所定义的9个标志位——O、D、I、T、S、 Z、A、P、C，这也是实模式下80x86/Pentium系列微处理 器所使用的标志位。
复位
实模式
PE=1 PE=0
作业切换 中断返回
保护模式
中断、异常
虚拟8086 模式
复位
复位
复位
图注：(1) PE——保护模式允许，是80x86控制寄存器CR0的一位 (2) 异常——80286以上的处理器中，称“内部中断”为异常 (exception)
图3.2 三种工作模式的转换
3.2 微处理器的编程结构
通用数据寄存器用来存放8位、16位或32位的操作数。 大多数算术运算和逻辑运算指令都可以使用这些寄存器。 共有4个通用数据寄存器，它们是EAX、EBX、ECX和 EDX。
EAX(Accumulator，累加器)：EAX可以作为32位寄存器 (EAX)、16位寄存器(AX)或8位寄存器(AH或AL)引用。
8008微处理器（1973 ，3500 晶体管）
8080微处理器（1974，4900晶体管）
8086微处理器 （1978，2.9万晶体管）
80286微处理器（1982，13.5万晶体管）
80386微处理器（1985，32万晶体管）
80486 微处理器（1990，120万晶体管）
Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱntium 微处理器（1993，320万晶体管）
▪ 进一步，需要知道外部的存储器是如何组织的，处理器 如何从存储器中取得指令和数据。
3.2.1 程序可见寄存器
程序可见(program visible)寄存器，是指在应用程序设计时 可以直接访问的寄存器。
▪ 程序不可见(program invisible)寄存器是指在应用程序设计 时不能直接访问，但在进行系统程序设计(如编写操作系统 软件)时可以被间接引用或通过特权指令才能访问的寄存器。
CS DS ES SS FS GS
图3.3 80x86/Pentium处理器的寄存器模型
1. 通用寄存器
通用寄存器也称多功能寄存器，在图3.3所示的寄存器 模型中，共有8个通用寄存器，按它们的功能差别，又 可分为两组，即：“通用数据寄存器”及“指针寄存器 和变址寄存器”。
(1)通用数据寄存器
“微电子器件的发展速度预计一直到21 世纪前期仍将遵循摩尔定律”
* 此外，人们也在关心其他新型技术，如激光计算 机、量子计算机等新技术的发展。
*在计算机结构及信息理论方面，“非冯结构”
----（神经网络－－仿人脑的思维和记忆模型），更便
于处理某些智能型问题。
4004 微处理器（1971，2250晶体管， 4.2mmx3.2mm，世界上第一个微处理器）
Pentium Pro 550万
Pentium II 750万，300MHz
Pentium III
Pentium IV 4200万 1.4GHz
Itanium 2 2.14亿
Bill Gates在《未来之路》 (The road ahead) 中曾提到，假若Moore定律能再持续20年
…..
有人预测：
在这种方式下，可以引入虚拟存储器的概念，以扩充编 程者所使用的地址空间。
3.1.3 虚拟8086模式(virtual 8086 mode)
▪ 虚拟8086模式又称“V86模式”。
▪ 它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模式，是一种 动态工作模式。
▪ 在这种工作模式下，处理器能够迅速、反复进行V86模式和 保护模式之间的切换，从保护模式进入V86模式执行8086程 序，然后离开V86模式，进入保护模式继续执行原来的保护 模式程序。
在80x86系列的各种型号微处理器中，均可以用BX存放 访问存储单元的偏移地址。
在80386及更高型号的微处理器中，EBX也可以用于存放 访问存储单元的偏移地址。
ECX(Count，计数)：ECX是个通用寄存器，它可以作 为32位寄存器(ECX)、16位寄存器(CX)或8位寄存器 (CH或CL)引用。
如果作为8位或16位寄存器引用，则只改变32位寄存器的 一部分，其余部分不受影响。当累加器用于乘法、除法 及一些调整指令时，它具有专门的用途，但通常仍称之 为通用寄存器。
在80386及更高型号的微处理器中，EAX寄存器也可以用 来存放访问存储单元的偏移地址。
EBX(Base，基址)：EBX是个通用寄存器，它可以作为 32位寄存器(EBX)、16位寄存器(BX)或8位寄存器(BH或 BL)引用。
▪ 在这9个标志位中，有6位(即CF、PF、AF、ZF、SF和OF) 为状态标志；其余3位(即TF、IF和DF)为控制标志。
▪ 状态标志反映微处理器的工作状态，如执行加法运算 时是否产生进位，执行减法运算时是否产生借位，运 算结果是否为零等；
▪ 控制标志对微处理器的运行起特定的控制作用，如以 单步方式运行还是以连续方式运行，在程序执行过程 中是否允许响应外部中断请求等。
31 EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI
EIP EFLAGS
白色区域：8086/8088，80286所具有的； 阴影区域：80386，80486及Pentium
新增加的。
15
0
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX
SP BP SI DI
IP FLAGS
2. 指令指针寄存器EIP(Instruction Pointer)
EIP是一个专用寄存器，用于寻址当前需要取出的指令字节。 当CPU从内存中取出一个指令字节后，EIP就自动加1，指向 下一指令字节。
当微处理器工作在实模式下时，这个寄存器为IP(16位)；当 80386及更高型号的微处理器工作于 保护模式下时，则是EIP(32位)。
▪ 在80x86微处理器系列中，通常在80286及其以上的微处理 器中才包含程序不可见寄存器，主要用于保护模式下存储 系统的管理和控制。
3.2.2 80x86/Pentium处理器的寄存器模型
图3.3给出了80x86/Pentium微处理器的寄存器模型。它实际 上是一个呈现在编程者面前的寄存器集合，所以也称微处理 器的编程结构。
程序员不能对EIP/IP进行存取操作。程序中的转移指令、返回 指令以及中断处理能对EIP/IP进行操作。
3. 标志寄存器EFLAGS
EFLAGS用于指示微处理器的状态并控制它的操作。
早期的8086/8088微处理器的标志寄存器FLAG为16位，且只 定义了其中的9位；
80286微处理器虽然仍为16位的标志寄存器，但定义的标志 位已从原来的9位增加到12位；
第3章
微处理器的编程结构
本章主要内容
（1）微处理器的工作模式 （2）微处理器的编程结构 （3）实模式下的存储器寻址 （4）堆栈的结构与操作
3.0 引言
Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，而集成到 芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】 翻一番。” －－Gordon Moore，1965
. 8086/8088标志寄存器的格式及各位的功能
.
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
ESI(Source Index，源变址)：ESI用于寻址串操作指令的 源数据串。它的另一个功能是作为32位(ESI)或16位(SI) 的数据寄存器使用。
EDI(Destination Index，目的变址)：EDI用于寻址串操 作指令的目的数据串。如同ESI一样，EDI也可用为32位 (EDI)或16位(DI)的数据寄存器使用。
▪ 它提供了一系列的保护机制，如任务地址空间的隔离， 设置特权级(0～3共4个特权级)，设置特权指令，进行 访问权限(如只读、只执行)及段限检查等。
80386以上的微处理器在保护模式下可以访问4G字节的 物理存储空间，段的长度在启动分页功能时是4G字节， 不启动分页功能时是1M字节，分页功能是可选的。
80386及更高型号的微处理器则采用32位的标志寄存器 EFLAGS，所定义的标志位也有相应的扩充。
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. 31 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
IOPIOP