微型计算机指令系统
微型计算机系统
微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用,计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小,微型计算机(简称为微型机或微机)应运而生,并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例,介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中,微机(Microc- omputer)是性能、价格、体积较小的一类,常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机,生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心,即所谓的中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),被称为微处理器(Microprocessor)。
它是一块大规模集成电路芯片,代表着整个微机系统的性能。
所以,通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长(Word)表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数,例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度,反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平,通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1.通用微处理器1971年,美国Intel(英特尔)公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位,集成了约2300个晶体管,时钟频率为108kHz(赫兹)。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008,其时钟频率为500kHz,集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中,微处理器开始走向成熟,出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
微机原理 第四章 微型计算机指令系统
例: 已知: DS=2000H; SI=1000H 指令: MOV [SI+disp],AX
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寄存器间接相对寻址过程示意图
CPU
寄存器间接相对 SI=1000H
MOV [SI+20H] 程序 ,AX
CS 偏移1000H
DS
SS
ES
位移20H
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寄存器相对寻址过程示意图
真正数据所在的地址
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错误指令举例: 6)基址变址寻址: MOV [BX+CX],AX ; CX不能做变址寄存器 MOV [BX+BP],AX ; BP不能作为变址寄存器 操作数的有效地址 EA等于一个基址寄存器( BX或 MOV [BX+DI],ARRAY; BP)与一个变址寄存器( SI或DI)的内容之和;
总时间=基本执行时间+计算EA的时间+执行总线读/写周期的时间
指令的基本执行时间随指令类型的不同差异很大,访问存 储器既要执行总线的读/写周期,又要计算操作数的有效地址 EA,计算EA的时间又与指令的寻址方式有关。
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4.2 8086/8088指令系统
数据传送类指令
算术运算类指令 位操作类指令 串操作类指令 控制转移类指令 处理器控制类指令
21000H 20 位 物 理 地 址 真正数据所在的地址 Memory DS … 20000H
…
78H 21000H 56H
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4)寄存器间接寻址:
此方式的操作数存放在存储器单元中,指令给出的 16位寄存器值就是该操作数所在存储单元的EA。
例: 已知: (DS)=2100H,(DI)=2000H 指令: MOV AX,[DI] ;(AX) ((DI)) 注:使用BX、SI、DI,操作数在DS段;BP时在SS段 其中寄存器只能是BX、SI、DI、BP
微机原理指令系统的学习
;此时传送的操作数在数据段中,其偏移地址是 SI寄存器中的内容加上0200H 变址寻址可以有多种格式:
MOV AX, [BX+0A00H]
MOV AX, TAB[DI] 如:MOV AX, 0200H+[BX]
假设DS:3000H, BX: 1000H 则操作数所在地址:
高8位: 31201H 低8位: 31200H
存储器
格式:IN AL , PORT IN AX, PORT
功能:从PORT口输入数据到AL(AX)。
格式:OUT PORT , AL OUT PORT, AX
功能20:20/7/将17 AL(AX)中的内容从PORT口输出。
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IN AL, 40H
OUT 40H , AL
8位
IN AX, 40H
功能: (OPRD2) OPRD1
•CPU内部寄存器之间数据的传送(除CS、IP)
•立即数传送至CPU内部的通用寄存器组
•CPU内部的寄存器(除CS、IP)与存储器(所有寻 址方式)之间
•能实现用立即数给存储单元赋值
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注意: • CS,IP不能作为目的操作数 MOV CS, AX • 两个段寄存器间不能直接传送 MOV SS, DS • 立即数不能直接传送给段寄存器 MOV DS,2000H • 内存单元间不能直接传送 MOV [SI], [2000H] • 立即数不能作为目的操作数 MOV 1000H, AX
而执行POP BX后,栈顶的物理地址是:
20190H+2H=20192H
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3. 交换指令XCHG 格式:XCHG OPRD1, OPRD2
第3章 8086的指令系统—3.1寻址方式
例:(BX)=2000H,(SI)=1000H,偏移量=0250H,
则EA= 2000H+1000H+0250H=3250H
寻址目的
确定本条指令的操作数据 在指令中 PA:存储器内的绝对地址(20位) 在存储器中 EA:某个段内的相对地址(16位) 在寄存器中 确定下一条指令的地址 根据指令长度计算 根据转移指令的目标地址
寄存器名表示其内容(操作数)
MOV AX, BX
MOV AL, BH
;AX←BX
;AL←BH
演示
第3章: 3.1.3 存储器寻址方式
操作数在主存储器中,用主存地址表示 程序设计时,8088采用逻辑地址表示主存地址
段地址在默认的或用段超越前缀指定的段寄存器中 指令中只需给出操作数的偏移地址(有效地址EA)
演示
;AX←DS:[SI+06H]
第3章:4. 基址加变址寻址方式
有效地址由基址寄存器(BX或BP)的内容加上 变址寄存器(SI或DI)的内容构成: 有效地址=BX/BP+SI/DI 段地址对应BX基址寄存器默认是DS,对应BP基 址寄存器默认是SS;可用段超越前缀改变
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI]
*微型计算机汇编语言特点 *微型计算机指令系统概述 *寻址方式
指令及其格式
指令及指令集 计算机能够识别和执行的基本操作命令
指令的作用
告诉CPU干什么?What? 告诉CPU从哪儿取数据?Where? 告诉CPU下一条指令在哪儿?Where? 操作码 操作数或操作数地址 指令的格式
第三章 微型计算机的指令系统
reg , reg mem , reg reg , mem
C、从存贮器/寄存器到段寄存器 (mem/reg,segreg)
注:不能往CS中传送数据.
D、从段寄存器到存贮器/寄存器 (segreg,mem/reg)
注:
1,不影响标志 2,不允许两操作数都使用存储器 3,不允许往CS中送数 4,8位传送/16位传送决定于指令中寄存器及立 即数形式 5,凡给SS赋值时,系统会自动禁止中断,等下 条指令执行完后才会恢复
B、例 LEA BX,[BX+SI] 执行前:BX=0400H SI=003CH 执行后:BX= LDS SI,[10H] 执行前:DS=C000H, (C0010H)=0180H (0012H)=2000H 执行后:SI= DS= LES DI,[BX] 执行前:DS=B000H, BX=080AH (B080AH)=05AEH, (B080CH)=4000H 执行后:DI= ES=
0
CF
AH
/
/
/
三、算术运算指令 1、加法指令 加: ADD DST,SRC DST←SRC+DST reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 带进位加:ADC DST,SRC (DST)← (SRC)+(DST)+CF reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 加1: INC OPR (OPR)←─ (OPR)+1 (reg;mem) 注:INC指令不影响CF标志
2,高字节 4,低字节 2,SP+1 4,SP+1 SP SP
(SP) (SP)
第二章 微型计算机系统
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外存:永久性存储器 外存:永久性存储器
存储器与存储系统
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存储器是一种具有保存和存取信息(程序、数据) 存储器是一种具有保存和存取信息(程序、数据) 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件,是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件,是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构: 现代微型计算机的存储系统结构: 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构? 为什么采用这种结构? 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
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问:内存与外存是一回事吗?
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存; 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存; • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
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7
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问:主机包含哪些部件? CPU又是什么意思? 又是什么意思? 主机包含哪些部件? CPU又是什么意思 答:
计算机硬件体系结构
3.2 微型计算机主机结构
1) 计算机指令系统
指令:是指计算机执行特定操作的命令。是程 序设计的最小语言单位。
指令构成:操作码+地址码 指令系统:是指一台计算机所能执行的全部指 令的集合。不同型号的计算机有不同的指令系统。 它反映了计算机的处理能力。
指令
分 类
操作码
操作数
结构
操作码 要完成的操作类型或性质
5.双核心CPU的二级缓存 双核心CPU的二级缓存比较特殊,和以前的单 核心CPU相比,最重要的就是两个内核的缓存所保 存的数据要保持一致。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 总线 总线:是一组连接各个部件的公共通信线路,是计 算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通 道,是计算机硬件的一个重要组成部分。 总线按所传输信号不同可分为: 数据总线 地址总线 控制总线。
(1) 掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦 EEPROM(Electrically EPROM) (5) 快擦写 ROM(Flash ROM)
3.2 微型计算机主机结构
操作数 操作的内容或所在的地址
数据传送指令 数据处理指令 •程序控制指令 输入输出指令 其它指令
内存
CPU
+ - ×÷ And Or……
If Goto……
主机
I/O设备
对计算机的硬件进行管理等
3.5 计算机指令及执行
2 )指令的执行过程
取指令 分析指令 取操作数 执行 回送结果
通常把CPU从内存 并中取出一条指令 并执行这条指令的 时间总和称为指令 周期。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今,经历了哪几代?答:电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成?微处理器、微机、微机系统的关系是什么? 答:1、微机系统分硬件和软件,硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口,软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU;微处理器、存储器和输入输出设备组成微机;微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种?各用在什么应用领域中?答:按微处理器的位数,可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成?各部分的功能是什么?答:微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算;控制器的功能是根据指令的要求,对微型计算机各部分发出相应的控制信息,使它们协调工作,从而完成对整个系统的控制;寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代?Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术?答:第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术,如:RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线?有几种?功能是什么?答: 系统总线是传送信息的公共导线,微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
第2章微型计算机系统的组成及工作原理
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽,包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线:SA019和LA1723 (2)数据线:SD015 (3)控制线:AEN、BALE、 IOR 和 IOW、 SMEMR和 SMEMW
MEMR 和 MEMW、 MEM CS16 和 I/O CS16 、SBHE
2.1.2 微机系统的软件配置
系统软件、工具软件、应用软件、用户应用程序
.3 微机系统中的信息流与信息链
1. 微机系统中信息流与信息链的构成 信息流:存储器中的数据、程序代码;接口寄存器中的I/O数据、 状态、I/O命令 信息链:信息流在系统中流动的路径; 包括物理(硬件)环节和逻辑(软件)环节 2. 微机系统中信息流与信息链 ——早期微机系统/现代微机系统中的信息链 3. 研究信息流与信息链的意义 ——通过信息流从整体上认识微机体系结构和组成微机系统的各 部件之间的关系
2.5.7 现代微机总线技术的新特点
3. 总线桥 (1) 总线桥 ——总线转换器和控制器,是两种不同总线间的总线接口 内部包含兼容协议及总线信号和数据缓冲电路;把一条总线映 射到另一条总线上 北桥:连接CPU总线和PCI总线的桥 南桥:连接PCI总线和本地总线(如ISA)的桥 (2) PCI总线芯片组 ——实现总线桥功能的一组大规模集成专用电路 保持主板结构不变前提下,改变这些芯片组的设计,即可适应 不同微处理器的要求 4. 多级总线结构中接口与总线的连接
2.4 I/O设备与I/O设备接口
2.4.1 I/O设备及其接口的作用
1. I/O设备的作用 2. I/O设备接口的作用——连接与转换
2.4.2 I/O设备的类型及设备的逻辑概念
微型计算机系统的名词解释
微型计算机系统的名词解释在现代科技的飞速发展下,计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
作为计算机的重要组成部分,微型计算机系统也逐渐进入了我们的视野。
本文将对微型计算机系统相关的名词进行解释,帮助读者更好地理解和使用这些概念。
一、微型计算机系统微型计算机系统,简称微机系统,是指在一块芯片上集成了中央处理器(CPU)、内存、输入输出(I/O)接口和其他辅助电路的计算机系统。
与传统的大型计算机系统相比,微型计算机系统具有体积小、成本低和功耗低的特点。
它广泛应用于个人电脑、游戏机、移动设备等领域。
二、中央处理器(CPU)中央处理器是微型计算机系统的核心组成部分,负责执行计算机指令和控制计算机的操作。
CPU由控制器和算术逻辑单元组成。
控制器负责解码指令和控制数据流动,而算术逻辑单元则执行各种算术和逻辑运算。
现代微型计算机系统中常用的CPU有Intel的芯片和AMD的芯片。
三、内存内存是微型计算机系统中用于存储数据和指令的地方。
它被分为主内存和辅助内存两部分。
主内存通常是指计算机中可直接访问的存储空间,常见的有随机存取存储器(RAM),它可以在CPU和外部设备之间进行数据传递。
而辅助内存则是指计算机中的硬盘、光盘等外部存储设备,用于持久地存储数据和程序。
四、输入输出(I/O)接口输入输出接口是微型计算机系统与外部设备进行数据交换的接口。
它使得计算机与键盘、鼠标、打印机、显示器等设备之间能够进行数据传输和控制。
常见的I/O接口有USB接口、HDMI接口、网口等。
通过这些接口,计算机能够与外部设备进行信息交流和数据处理。
五、操作系统操作系统是微型计算机系统中的关键软件之一,它管理和控制计算机的各种资源,并为用户提供友好的界面。
操作系统负责进行任务调度、内存管理、文件管理、设备管理等工作,使得计算机能够高效地运行和协调各种应用程序。
常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。
六、图形处理单元(GPU)图形处理单元是微型计算机系统中专门用于图形计算和显示的处理器。
微机原理及应用试题及答案
微机原理及应用试题及答案(总23页)-本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-电气工程及其自动化专业《微机原理及应用》试题一、填空题(每空1分)1. 微型计算机系统的主要性能指标有:字长、存储容量、指令系统、运算速度、系统配置。
2. 微型计算机系统硬件包括:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等部件,这些部件通过数据总线、地址总线、控制总线相连接。
3. 8086的标志寄存器中控制标志有:IF、DF、TF。
4. 8086的标志寄存器中状态标志有: CF 、 AF 、 ZF 、 PF 、 SF 、 OF 。
5. 随机存储器RAM可分为双极型和 MOS型两大类。
6. 只读存储器ROM可分为:ROM、PROM、EPROM、EEPROM。
7. 8255A是可编程并行输入/输出接口,它有3个8位端口,3种工作方式。
8. 8253是可编程定时器/计数器,它有 3 个计数通道, 6 种工作方式。
9. 串行通信中的数据传送模式有:单工,半双工,全双工。
10. 串行通信中最基本的通信方式:异步通信,同步通信。
11. ADC0809有 8 个模拟量输入信号,可用 3 位地址信号控制,有 8 位数据输出。
12. DAC0832是可编程数/模转换器,有8位数字量输入信号,2个模拟量输出信号,可设置3种工作方式。
13. 8259A是可编程中断控制器,它有 4 个初始化命令字, 3 个操作命令字。
14.汇编语言指令语句格式:[标号:]操作码助记符[操作数1][,操作数2][;注释]15.CPU和输入/输出设备之间传送的信息有数据信息、状态信息、控制信息。
16. 串行通信中信号传输时的调制解调方式有:调频、调幅、调相。
17. DAC0832可工作在直通、单缓冲、双缓冲三种方式。
18.地址译码的方式有线译码、部分译码、全译码三种。
19.RS-232C串行通信接口T X D和R X D信号的电气性能中“1”= -3~-25V ;“0”= +3~+25V 。
微型计算机原理
微型计算机原理第一章微型计算机系统导论微型计算机是指以微处理器为核心,配上存储器、输入/输出接口电路等所组成的计算机(主机)。
微型计算机系统是指以微型计算机为中心,配以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件)以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统(图见P4)。
冯·诺依曼体系:·以二进制形式表示指令和数据·程序和数据事先存放在存储器中,计算机在工作时能够高速的从存储器中取出指令加以执行。
·由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。
总线:是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道(单)地址总线AB:在对存储器或I/O端口进行访问时,传送有CPU提供的要访问的存储单位或I/O端口的地址信息。
(双)数据总线DB:从存储器取指令或读写指令对I/O端口进行读写操作时,指令码或或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出。
(单)控制总线CB:各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件,或者从有关部件送往CPU。
微处理器是微型计算机的核心,它是将计算机中的运算器和控制器集成在一块硅片上制成的集成电路芯片,也称为中央处理单元(CPU)。
微处理器由运算器ALU、控制器CU、内部寄存器R三部分组成。
1、运算器:又称算术逻辑单元,用来进行算术或逻辑运算以及移位循环等操作。
参加运算的两个操作数一个来自累加器A,另一个来自内部数据总线,可以是数据缓冲寄存器DR中的内容,也可以是寄存器阵列RA中某个寄存器的内容。
2、控制器:又称控制单元,是全机的指挥中心。
它负责把指令逐条从存储器中取出,经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制命令,以保证正确完成程序所要求的功能。
控制器包括:a、指令寄存器IR:用来存放从存储器取出的将要执行的指令码。
当执行一条指令时,先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中,然后再传送到指令寄存器IR中。
b、指令译码器ID:用来对指令寄存器IR中的指令操作码字段进行译码。
计算机组成原理_指令系统
4.1 指令系统的发展与性能要求 4.2 指令格式与 4.3 操作数类型 4.4 指令和数据的寻址方式 4.5 典型指令
返回
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4.1 指令系统的发展与性能要求
1、指令在计算机系统中的地位 (1)是软件和硬件分界面的一个主要标志
– 硬件设计人员采用各种手段实现它;
– 软件设计人员则利Βιβλιοθήκη 它编制各种各样的系统软 件和应用软件
– 指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式 与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影
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4.1 指令系统的发展与性能要求
3、发展情况 – 复杂指令系统计算机,简称CISC。但是如 此庞大的指令系统不但使计算机的研制 周期变长,难以保证正确性,不易调试 维护,而且由于采用了大量使用频率很 低的复杂指令而造成硬件资源浪费。 – 精简指令系统计算机:简称RISC,人们又 提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统 计算机。
• Pentium数据类型(见P111表4.4)
– 常规数据类型 – 整数数据类型 – ……..
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4.4 指令和数据的寻址方式
• 研究问题
– 确定本条指令中各操作数的地址 – 下一条指令的地址
• 寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址码 字段寻找相应的操作数的方式,它与计算 机硬件结构紧密相关,而且对指令的格式 和功能有很大的影响。
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2、立即寻址
• 特点:在取指令时,操作码和操作数被同时取出, 不必再次访问存储器,从而提高了指令的执行速 度。 • 但是,因为操作数是指令的一部分,不能被修改; • 而且对于定 长指令格式,操作数的大小将受到指 令长度的限制,所以这种寻址方式灵活性最差 • 通常用于给某一寄存器或主存单元赋初值,或者 用于提供一个常数。
微型计算机的基本组成
一、微型计算机的基本组成:两大部分,硬件和软件。
1、中央处理器(CPU):它由运算器、控制器和寄存器3大部分组成。
2、存储器:主要是存储代码和运算数据的。
3、接口:是连接主机和外设的桥梁。
4、输入/输出(I/O)设备:能把外部信息传送到计算机的设备叫输入设备。
将计算机处理完的结果转换成人和设备都能识别的和接收的信息的设备叫输出设备。
5、总线:连接各硬件部分的线路。
一组是用来传递数据信息的叫数据总线简称DB;第二组是用来传递地址信息的简称AB;第三组是专门用来传递控制信息简称CB。
二、微机常用术语:1、位(Bit):位是指计算机中使用的二进制数的一位,它是存储信息中的最小单位。
只有“0”和“1”两种状态。
2、字节(Byte):计算机存储数据时,通常把8位二进制数作为一个存储单元,一个存储单元也叫一个字节。
字节的长度固定,它是存储器存取信息的最小单位。
3、字(Word):字是计算机中处理和传送信息的最基本单位。
它通常与寄存器、运算器、传输线的宽度一致。
4、字长:一个字所包含二进制数的长度称为字长。
实际上字长所表示的是CPU并行处理的最大位数。
如16位机字长为16位,占2个字节。
32位机的字长为32位,占4个字节。
5、存储容量:存储单元以字节为单位。
存储容量是指CPU构成的系统所能访问的存储单元数。
6、指令:计算机能识别和执行的基本操作命令。
有两种方式:机器码和助记符。
7、指令系统:计算机所能执行的全部指令的集合,称为该计算机的指令系统。
8、程序:为完成某一任务所作的指令(或语句)的有序集合称为程序。
9、运算速度:计算机完成一个具体任务所用的时间就是完成该任务的时间指标,计算机的速度越高,所用的时间越短。
三、8086/8088微处理器的结构:按功能可分成两大部分:执行单元(EU)和总线接口单元(BIU)。
1、执行单元(EU):由8个通道寄存器,、1个标志寄存器、算术逻辑运算单元ALU及EU控制单元组成。
计算机组成原理和微机原理
计算机组成原理和微机原理计算机组成原理和微机原理是计算机科学与技术领域中非常重要的两门课程,它们涉及到计算机的硬件和软件方面的知识。
本文将详细介绍计算机组成原理和微机原理的概念、内容和重要性。
一、计算机组成原理的概念和内容计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的基础课程之一,它主要研究计算机的硬件结构和工作原理。
计算机组成原理涉及到的内容很广泛,主要包括计算机的基本组成、计算机的运行过程、计算机的存储结构、计算机的输入输出系统等方面。
1.计算机的基本组成计算机的基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器(memory)和输入输出设备(I/O devices)。
中央处理器是计算机的核心部件,负责执行计算机的指令和处理数据。
存储器用于存放程序和数据,可以分为主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、光盘等)。
输入输出设备用于与计算机进行交互,如键盘、鼠标、显示器等。
2.计算机的运行过程计算机的运行过程包括指令的周期性执行和数据的处理。
在计算机中,每个指令都是由一系列的操作码(Opcode)和操作数(Operand)组成,其中操作码表示操作的类型,操作数表示操作的具体内容。
指令的周期性执行是通过时钟信号来实现的,时钟信号可以控制计算机的时序和同步。
3.计算机的存储结构计算机的存储结构主要包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存放正在执行的程序和数据,是计算机运行的关键部件。
主存储器可以按照访问方式分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等。
辅助存储器用于存放大量的程序和数据,可以分为硬盘、光盘、磁带等。
4.计算机的输入输出系统计算机的输入输出系统是计算机与外部世界进行交互的重要组成部分。
输入设备用于将外部的信息传递给计算机,如键盘、鼠标等;输出设备用于将计算机的结果显示给用户,如显示器、打印机等。
输入输出设备和计算机之间有一个接口(interface),可以通过接口进行数据的传输和控制。
二、微机原理的概念和内容微机原理是计算机科学与技术领域中的重要课程,它主要研究微型计算机的组成和工作原理。
微型计算机原理-第4章(5)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)
▪DEC(Decrement) 减1
格式:DEC DST 操作: DST <= DST -1
第四章 80x86 指令系统—算术运算指令
▪NEG(Negate)求补
格式:NEG DST 操作: DST <= 0-DST
利用NEG指令可以得到负数的绝对值
60H
被
ACH
加
74H
数
3BH
…
DATA2 C1H
36H
加
9EH
数
D5H
20H
…
图4.19 例4.3中被加数和加数在内存中的存放情况
第四章 80x86 指令系统—算术运算指令
程序如下: LOOPER:MOV
MOV CX,5
;设置循环次数
MOV SI,0
;置位移量初值
CLC
AL,DATA2[SI]
;取一个
第四章 80x86 指令系统—算术运算指令
说明: 1、DST:REG/MEM,SRC:8/16data/REG/MEM。 2、DST、SRC不能同时为MEM。 3、加法指令影响标志寄存器的状态标志。 4、INC指令不影响CF标志。
第四章 80x86 指令系统—算术运算指令 例 4.3 计 算 两 个 多 字 节 十 六 进 制 数 之 和 : 3B74AC60F8H+20D59E36C1H=?
第四章 80x86 指令系统—算术运算指令
(3)乘法指令
▪MUL(Unsigned Multiple) 无符号数乘法
格式:MUL SRC 操作:AX<=AL*SRC(字节)/ DX,AX<=AX*SRC(字)
简述微型计算机系统的组成
简述微型计算机系统的组成
微型计算机系统是一种用于完成特定任务的小型计算机系统。
它由处理器、存储器、输入输出设备及其他电子电路元件组成,能够按照预先编程程序完成特定任务。
由于它的小巧紧凑,普及率较高,微型计算机系统在企业、政府机构、学校和家庭中很常见。
微型计算机系统组成:
(1)中央处理器(CPU):
CPU是微型计算机系统的核心,用于处理系统中的所有计算任务。
它能够接收程序指令,根据这些指令处理数据,从而完成任务。
(2)存储器:
存储器是微型计算机系统的记忆单元,用于存储程序指令和数据。
其中,主存储器(主存)是CPU的直接工作单元,而从属存储器(从存)则为CPU提供额外的数据存储空间。
(3)输入输出设备:
输入输出设备是微型计算机系统中与外界进行信息交互的重要
元件。
它们接收外部输入信号,并将计算机处理后的结果输出到外界。
常见的输入输出设备有键盘、鼠标等。
(4)控制器:
控制器是微型计算机系统中的主要控制元件,用于协调各种设备之间的工作。
它能够根据程序指令把正确的信号和数据发送给各种部件,从而协调其它元件对数据进行处理。
(5)其他电子电路元件:
微型计算机系统中还包括其他一些电子电路元件,如定时器、比较器、变换器等,它们用于协调处理器、存储器、输入输出部件之间的工作。
以上就是微型计算机系统的主要组成。
微型计算机系统的程序和数据通过专用软件编写,经过编译和链接后,可以存储到存储器中,然后CPU可以调用它完成特定的任务。
微型计算机系统的组成结构非常清晰,易于检修和维修,这也是它流行的一个重要原因。
微机原理复习题
简答题:1.微处理器、微型计算机和微型计算系统三者之间有什么不同?答:微处理器,即把CPU用大规模集成电路技术做在一个芯片上;微型计算机,即微处理器加上一定数量的存储器和外部设备构成的;微型计算机系统,即微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合形成的。
2.微型计算机采用总线结构有什么优点?答:扩大了数据传送的灵活性,减少连线,并且标准化总线,易于兼容和工业化生产。
3.什么是指令和指令系统?汇编语言的指令包括哪几个部分?各部分功能是什么?答:指令,即要求计算机执行的各种操作命令的形式写下来。
指令系统,即计算机能执行的全部指令。
指令组成:即操作码(表示计算机执行什么操作)和操作数(参加操作的数的本身或操作数所在的地址)。
4.微机的内部和外部结构各有什么特点?答:外部三总线结构,即地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB),用来连接CPU和内存、外设I/O接口。
内部为单总线结构,用来连接寄存器、累加器和算数逻辑单元,即内部所有单元电路都挂在内部总线上分时使用总线。
5.什么是微机的体系结构?构成微机系统的主要硬件有哪些?答:体系结构,即构成微机的主要部件、这些部件的总体布局和主要功能以及它们之间的连接方式。
硬件,即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
6.什么叫总线周期?8086的基本总线周期由几个时钟周期组成?READY信号的作用是什么?答:总线周期,即CPU与内存或外设进行一次数据交换所需的时间组成,即由4个时钟周期组成。
READY信号,即准备就绪信号,是从所寻址的存储器或I/O设备来取响应信号,高电平有效。
CPU在T3周期开始采样READY线,若其为低,则在T3周期结束后插入Tw周期,直至READY有效。
在Tw周期结束后进入T4周期,完成数据传送。
7.8086的存储器为什么分段寻址?如何分段?实际的物理地址是如何产生的?答:分段寻址的原因和方法,8086COU有20条地址总线,它的直接寻址能力为1MB,所以,在一个8086组成的系统中,可以有多达1MB的存储器。
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例:已知:(DS)=2100H,(DI)=2000H
指令: MOV AX,[DI] ;(AX)
物理地址=(DS) * 16 + (DI)
((DI))
=2100H * 16 + 2000H
=21000H + 2000H
=23000H
指令结果:将23000H单元内容送AL中,
将23001H单元内容送AH中。
3、1 8086/8088的寻址方式
本章主要介绍8086/8088的指令系统以及在指令中为 取得操作数地址所使用的寻址方式。
汇编指令:
操作码 操作数
操作码:指令操作类型; 操作数:指令所需操作数或操作数的地址;操作数可以 有一个,也可以有两个,一个源操作数,一个目的操作 数。 例: MOV AX,CX ;将CX的内容送入AX中。
5、相对基址变址寻址方式
操作数在存储器内,指令将基址寄存器(BX或BP)与 变址寄存器(SI或DI)的内容之和再加上位移量(8位 或16位),得到操作数所在单元的有效地址。
有效地址=
(BX)
(BP)
+
(SI)
DISP8
+
(DI)
DISP16
物理地址 = (DS)* 16 +(BX)产生的有效地址
物理地址 = (SS)* 16 +(BP)产生的有效地址
AA
AA 间接寻址 BB AX
0001
AH
AL
操作数在存储器中,指令中寄存器内容作为操作数所在 单元的有效地址。
(BX) 有效地址 =
(SI)
(DI)
段寄存器为DS 段寄存器为SS
(BP) 物理地址计算方法:
物理地址 = (DS)* 16 + (BX)或(SI)或(DI) 物理地址 = (SS)* 16 + (BP)
3、2 标志位 在标志寄存器FLAGS中有若干标志位,这些标志用 来表示CPU当前的操作方式和状态信息。 与普通应用程序有关的主要是FLAGS中的9个标志
6个状态标志(CF、OF、SF、ZF、AF、PF) 3个控制信息标志(DF、IF、TF) 3、2、1 深入认识CF和OF 1、 深入认识CF和OF CF表示无符号溢出,即运算结果超出了无符号数的 表示范围。 OF表示带符号溢出,即运算结果超出了带符号数的 表示范围。
二进制加法 ① 0011 0000B + 0000 1001B 0011 1001B ② 0000 0111B + 1111 1011B 0000 0010B
看作无符号数 6 + 9 15 CF=0 7 +251 258 CF=1 现为2结果错 9 + 124 133 CF=0 现为-123,结果错 135 + 245 380 CF=1 现为124,结果错
第三章
微型计算机指令系统
指令系统是微处理器(CPU)所能执行的指令 的集合,它与微处理器有密切的联系,不同的微处 理器有不同的指令系统。在本章中我们主要讲解 INTEL公司生产的8086/8088CPU的寻址方式以及各 种指令系统,并通过具体实例讲述了各条指令的功 能和使用方法。 通过本章的学习,读者应该掌握以下内容: •3种操作数的寻址方式 •常用指令的格式、功能、以及对标志位的影响
例: MOV AX,[BP+SI] 或 MOV AX,[BP][SI] SS:(BP)+(SI) 字存储单元内容送AX。
例:如果 (DS)=2100H, (BX)= 0158H, (DI)=10A5H, EA=11FDH, 则执行指令 MOV AL,[BX][DI] 有效地址:EA=(BX)+(DI)=0158H+10A5H=11FDH 物理地址:(DS) * 16 + 有效地址=21000H+11FDH=221FDH 执行结果:将221FDH单元内容送入寄存器AL中。
3、1、3 内存寻址方式
;(AL)
(AL)-1
在内存寻址方式中,操作数是某个内存单元的内容 (值),指令中给出的是内存单元的有效地址EA(即 偏移地址),段地址通常在隐含的某个段寄存器中。
1、直接寻址方式 直接寻址方式的操作数的形式为:Variable或[Variable] 在直接寻址方式中,操作数的偏移地址(有效地址EA) 直接用指令加以指定(有直接地址值和标号两种形式), 它存放在代码段中指定操作码之后,但操作数一般存放 在存储器的数据段中,所以必须先求出操作数的物理地 址,然后再访问存储器才能取得操作数。段地址隐含的 由DS 指定,也可以ES指定,但需在指令中指明。最后 存储器地址为:DS:偏移地址 或 ES:偏移地址。 例: MOV AX,ES:[2000H] 将ES:2000H单元内容送入AX。 例: MOV AX,LABLE 或 MOV AX,[LABEL] 将标号为LABLE(存放操作数单元的符号地址) ,即 DS:LABLE中的内容送入AX。
3、 1、2 寄存器寻址方式
寄存器寻址方式的操作数是寄存器的值,指令中直接 使用寄存器名,包括8位或16位通用寄存器和段寄存器。 可使用的16位寄存器:AX、BX、CX、DX、SI、DI、 SP、BP;其中:AX、BX、CX、DX可分成两8位使用。
例: MOV AX,CX ;(AX) (CX)
MOV AL
物理地址= (SS) *16 + (BP)+DISP16
例: 如果 (DS)=3000H, (SI)= 2000H, COUNT=3000H,
则执行指令 MOV AX,CONUT[SI],求出此种寻址方 式对应的有效地址和物理地址。
有效地址= 2000H + 3000H = 5000H 物理地址=(DS)*16 + 5000H =30000H + 5000H =35000H 4、基址变址寻址方式: 操作数在存储器中,指令将基址寄存器(BX或BP) 与变址寄存器(SI或DI)内容之和作为操作数所在存 储单元的有效地址。
3 、 1、1 立即寻址方式
指令操作数部分直接给出指令的操作数,操作数与操作 码一起存入代码段中。立即数有8位和16位。
例 :MOV AL,5 ;源操作数为立即寻址 指令执行后,AL=05H,8位数据05H存入AL寄存器。 例 :MOV AX,3064H ;源操作数为立即寻址 指令执行后,AX=3064H,16位数据3064H存入AX寄存 器。
2、寄存器间接寻址 寄存器间接寻址方式的操作数形式为:[reg] 操作数的有效地址包含在基址寄存器BX,基址指针BP 或一个变址寄存器(SI或DI)中。寄存器间接寻址要 用方括号括起来,以便与寄存器操作数相区别。 例: MOV AX,[BX];将由BX决定的存储单元的内 容送到AX寄存器。
0000 0001 0002 0003 BX 数据段 BB TAB:
(2)在寄存器相对寻址与相对基址变址方式中,位移 量disp可以是符号常量或变量,汇编后为一个常数,若 是变量,则取其偏移地址。 (3)在Microsoft宏汇编MASM(Microsoft Macro Assembler)中,内存操作数可以采用多种书写形式。 (4)操作数中使用变量的地方也可以用下列形式: 变量名±整数表达式。 5)计算出的有效地址以16位表示,若超过0FFFFH, CPU将忽略所有溢出。 (6)记忆8086内存操作数形式的简易方法如下: [BX] [SI] disp [BP] [DI] 每列选择0项或一项,构成至少一项,即可得到有效的 内存操作数形式。
3、1、4 段超越
当操作数在内存单元时,系统根据隐含约定,自动将 寄存器DS或SS的值作为段地址。然而,当操作数段 地址不在隐含的段寄存器时,可以使用段超越前缀取 代其隐含约定。 段超越前缀形式为: 段寄存器名: 例如:
MOV AX,ES:[BP] ;段地址在ES MOV A定和允许超越的情况如表所示:
1
(2)减法 ① CF的判断方法 从十进制角度来看,若无符号减数大于被减数,则 CF=1,否则CF=0。 从二进制角度来看,若结果最高位向前有借位,则 CF=1,否则CF=0。 ② OF的判断方法 从十进制角度来看,若带符号减的结果不在范围 - 2n-1~2n-1-1(n为位数)内,则OF=1,否则 OF=0。 从二进制角度来看,若两个数异号,而结果与被减数 符号相反,说明溢出,则OF=1,否则OF=0。
看作带符号数 6 + 9 15 OF=0 +7 + ( -5) +2 OF=0 +9 + (+124) +133 OF=1 (-121) + (-11) -132 OF=1 现为124,结果错
1 ③ 0000 1001B + 0111 1100B 1000 0101B
④ +
1000 0111B 1111 0101B 0111 1100B
例:已知:(DS)=3000H,(BX)=2000H,(SI)=1000H, MK=0250H
指令: MOV AX,MK[BX][SI]
或
或
MOV AX,MK[BX+SI]
MOV AX,[MK+BX+SI]
有效地址:MK+(BX)+(SI)=0250H+2000H+0100H =3250H 物理地址:(DS)*16 +有效地址=30000H+3250H=33250H 执行结果:将33250H单元内容送AL,33251H内容送AH。
3、寄存器相对寻址方式
操作数在存储器内,指令中寄存器内容与指令指定的位 移量(DISP)之和作为操作数所在单元的有效地址。 (BX)
有效地址 = (SI) (DI) (BP) + DISP16
DISP8
段寄存器为DS
段寄存器为SS
物理地址 = (DS)* 16 +(BX)+DISP8