燕山大学微机原理

微机原理讨论课

贾存德 140101010120 机控2班

1 微机系统的构成

1.1微型计算机系统包括硬件和软件两大部分。

硬件是指构成计算机的实在物理设备。

软件一般是指在计算机上运行的程序，是指计算机工作的命令。

微型计算机主要是指的微型计算机的硬件系统，而且其核心是微处理器。

1.1.1微型计算机的硬件组成

2 三种进位计数制

所谓进位计数制是指按照进位的方法进行计数的数制。在计算机中主要采用的数制是二进制，同时在计算机中还存在八进制、十进制、十六进制的数据表示方法。它们的区分符分别用B、O、D、H来表示。

2.1二进制转换成十进制

转换原则：二进制各位上的系数乘以对应的权，然后求其和

2.2二进制转换成十六进制

转换原则：以小数点为中心，整数部分从右向左，小数部分从左向右，“四位一体，不足补零”

2.3十进制转换成n进制（n=2，8，16）

转换原则：整数部分除n取余倒着写，小数部分乘n取整顺着写

2.4十六进制转换成二进制

转换原则：将十六进制上的每一位数码用四位二进制表示

2.5十六进制转换成十进制

转换原则：十六进制各位系数乘对应权然后求其和

3 无符号数和有符号数在计算机中的描述

有符号数就是用最高位表示符号(正或负)，其余位表示数值大小，无符号数则所有位都用于表示数的大小。

3.1有符号数

有符号数是针对二进制来讲的。用最高位作为符号位，"0"代表"+"，"1"代表"-";其余数位用作数值位，代表数值。

有符号数的表示:计算机中的数据用二进制表示，数的符号也只能用0/1表示。一般用最高有效位(MSB)来表示数的符号，正数用0表示，负数用1表示。有符号数的编码方式，常用的是补码，另外还有原码和反码等。

3.2无符号数

无符号数是针对二进制来讲的，无符号数的表数范围是非负数。全部二进制均代表数值，没有符号位。

4计算机中的码

4.1用于表示有符号数的补码

有符号整数有多种表达形式，计算机中默认采用补码。因为采用补码，减法运算可以变换成加法运算，所以硬件电路只需设计加法器。补码中，最高位表示符号：正数用0，负数用1；正数补码与无符号数一样，直接表示数值大小；负数补码是将对应正数补码取反，然后加1形成。

原码和反码也是表达有符号整数的编码。正数的原码反码与补码和无符号数一样，而负数的原码是对应正数原码的符号位改为1，负数的反码是对应正数反码的取反。

4.2用于表示十进制的BCD码

一个十进制数位在计算机中用4位二进制编码表示，这就是所谓的二进制编码的十进制数(BCD)。

将8位二进制（即一个字节）的高4位设置为0，仅用低4位表示一位BCD码，称为非压缩BCD码；而通常用一个字节表达两位BCD码，称为压缩BCD码。

4.3美国标准信息交换码ASCII码

码长7位，用来表示33个外设控制符号和95个可供打印的西文符号。

常用的ASCII码：

*大写字母A-Z的ASCII码为41H-5AH;

*小写字母a-z的ASCII码为61H-7AH;

*数字符号0～9的ASCII码为30H～39H。

*回车的ASCII码为0DH。

*换行的ASCII码为0AH。

5十六位的CPU和八位的CPU

十六位的CPU：一次性能处理的二进制数位为16位，即数据宽度为16位，也就是说处理器一次可以运行16bit数据；

八位的CPU：一次性能处理的二进制数位为8位，即数据宽度为8位，也就是说处理器一次可以运行8bit数据。

6 CPU中的寄存器

内部寄存器的类型

含14个16位寄存器，按功能可分为三类

8个通用寄存器，4个段寄存器，2个控制寄存器

通用寄存器

数据寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指针寄存器（SP，BP）变址寄存器（SI，DI）

数据寄存器

8088/8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个8位寄存器，即：AX BX CX DX AX：累加器AH，AL

CX：计数寄存器。CH，CL

BX ：基址寄存器。BH，BL

DX ：数据寄存器。DH，DL

地址指针寄存器

SP堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址

BP基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单元的偏移地址

变址寄存器

SI：源变址寄存器DI：目标变址寄存器

控制寄存器

CF（Carry Flag）进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1

OF（Overflow Flag）溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范围时，OF=l ZF（Zero Flag）零标志位。当运算结果为零时ZF=1

SF（Sign Flag）符号标志位。当运算结果的最高位为1时，SF=l

PF（Parity Flag）奇偶标志位。运算结果的低8位中“1”的个数为偶数时PF=l

AF（Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志位。加(减)操作中，若Bit3向Bit4有进位(借位)，AF=1 控制标志位

TF（Trap Flag）陷井标志位，也叫跟踪标志位。TF=1时，使CPU处于单步执行指令的工作方式。

IF（Interrupt Enable Flag）中断允许标志位。IF=1使CPU可以响应可屏蔽中断请求。

DF（Direction Flag）方向标志位。在数据串操作时确定操作的方向。

7 十六位CPU的两个功能模块

7.1执行单元

构成：运算器8个通用寄存器；1个标志寄存器；EU部分控制电路。

功能：指令译码，指令执行，暂存中间运算结果，保存运算结果特征

7.2总线接口单元

功能：从内存中取指令到指令预取队列指令预取队列是并行流水线工作的基础负责与内存或输入/输出接口之间的数据传送在执行转移程序时，BIU使指令预取队列复位，从指定的新地址取指令，并立即传给执行单元执行。

8 标志寄存器

8.1状态标志

CF（Carry Flag）进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1。

OF（Overflow Flag）溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范围时，OF=l 。ZF（Zero Flag）零标志位。当运算结果为零时ZF=1

SF（Sign Flag）符号标志位。当运算结果的最高位为1时，SF=l。

PF（Parity Flag）奇偶标志位。运算结果的低8位中“1”的个数为偶数时PF=l

AF（Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志位。加(减)操作中，若Bit3向Bit4有进位(借位)，AF=1。

8.2控制标志

TF（Trap Flag）陷井标志位，也叫跟踪标志位。TF=1时，使CPU处于单步执行指令的工作方式。

IF（Interrupt Enable Flag）中断允许标志位。IF=1使CPU可以响应可屏蔽中断请求。

DF（Direction Flag）方向标志位。在数据串操作时确定操作的方向。

9 地址加法器

段基地址：

说明逻辑段在主存中的位置，简称段地址。为了能用16位寄存器表达段地址，8088规定段地址必须是模16地址，即xxxx0H形式。省略二进制的低4位0，段地址就可以用二进制的