微处理器和指令系统
第03-1章. 80868088微处理器及其系统
3.1.1、8086／8088CPU的内部结构
执行单元（ Execute Unit ） 总线接口单元 （ Bus Interface Unit ）
8088的内部结构
AH BH CH DH AL BL CL DL SP BP SI DI
16位
地址 加法 器
∑
20位
通用 寄存器
CS DS SS ES IP 内部暂存器
PA的书写方式：
段地址：段内偏移
如：1121H : 2200H=11210+2200=13410H
已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H， SS=8FF0H，DS段有一操作数，其偏移地址=0204H， 1)画出各段在内存中的分布 2)指出各段首地址 10550H CS 3)该操作数的物理地址=？
2.地址加法器和段寄存器
BIU中的地址加法器用来实现逻辑地址到物理地址的变换 8086采用了 “段加偏移”的技术。
15 0 15 0
逻辑地址
段基值
3 0
偏移量
0000
各段寄存器分别来存放确定各段的 起始地址的16位段地址信息
寻址单元的16位偏移地址
Σ
19 0
物理地址
物理地址
左移4位后的段寄存器的内容同时 送到地址加法器进行相加
CH DH CL DL
地址 加法 器
∑
20位
CS DS SS ES IP 内部暂存器
16位
输入/输出 控制电路 外 部 总 线
1 2
8位
3 4
把EU的操作结果存储 标志寄存器 到指定的M或I/O口。
执行部件 (EU)
指令队列
总线接口部件 (BIU)
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。
微处理器的指令系统.
BR 指令 X 基址值 IR 变址
段寄存器 段首址 左移 4 位
+
EA
+
PA
操作数
说明：X表示位移量，其值是用8位或16位二进制补码表示的有符号 BR表示基址寄存器，只能选用BX、BP之一；IR表示变址寄存器，只能选用SI DI之一。BR的内容加上IR的内容，再加上X，所得之和是操作数的偏移地址EA 所以，在基址加变址寻址方式中，操作数的偏移地址EA按如下公式计算：
BR
指令 基址值
段寄存器 段首址 左移 4 位
+
IR 变址值
EA
+
PA 操作数
图2.9 基址变址寻址
说明：BR表示基址寄存器，只能选用BX、BP之一；IR表示变址寄存器， 只能选用SI、DI之一。BR的内容加上IR的内容是操作数的偏移地址EA，所以，在基址变址 [BX]+[SI]，用BX作基址寄存器，SI作变址 寻址方式中，操作数的偏移地址EA按如下公式计算： 寄存器时 [BX]+[DI]，用BX作基址寄存器，DI作变址 EA= 寄存器时 [BP]+[SI]，用BP作基址寄存器，SI作变址 寄存器时 [BP]+[DI]，用BP作基址寄存器，DI作变址 【例2.7】 MOV AX，[BX][DI]。 执行前：BX=2000H，DI=0002H寄存器时 ，DS=3000H，(32002H)=1AFEH 目的操作数地址是AX。源操作数采用基址变址寻址，基址寄存器选用了BX，变址寄存 器选用了DI。由于源操作数选用BX作基址寄存器，所以其物理地址PA由数据段寄存器DS 的内容左移4位与偏移地址EA相加形成，即源操作数的PA=(DS)左移4位+BX+DI=32002H， (32002H)=1AFEH，所以 执行后：AX=1AFEH，BX、DI、DS、(32002H)未变。 【例2.8】 MOV [BX+SI]，CX。 执行前：DS=1000H，BX=300H，SI=50H，CX=1234H，(10350H)=0FFFFH 目的操作数采用基址变址寻址方式，基址寄存器选用了BP，段寄存器就是DS，变址寄 存器选用了SI。所以，其物理地址PA由堆栈段寄存器DS的内容左移4位与偏移地址EA相加 形成，即目的操作数的PA=(DS)左移4位+BX+SI =10350H，所以 执行后：(10350H)=1234H，BX、SI、CX的内容不变。 5. 相对基址加变址寻址 在相对基址加变址寻址方式中，操作数的偏移地址EA是指令中指定的基址寄存器内容
《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。
微机原理第3章-指令系统
▲按给出偏移地址方式的不同，分为以下5种： 寄存器间接寻址 寄存器相对寻址 基址加变址寄存器 相对基址加变址寄存器 MOV AL, [ BX ] MOV AL, [ BX + 10H ] MOV AL, [ BX + SI ] MOV AL, [ BX + SI + 10H ]
（1）寄存器间接寻址
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）
INC CX
；（CX）
（CX）＋1
3.直接寻址（Direct Addressing）
0002
AH
AL
默认段寄存器的关系： ① 使用BX、SI、DI，默认段寄存器为DS
(BX)
PA = ( DS )×10H + (SI) (DI)
② 使用BP，默认段寄存器为SS PA = ( SS )×10H + ( BP )
使用BX、SI、DI的寄存器寻址，默认段寄存器为DS
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP AX BX CX DX DS ES SS CS IP 地 址 加 法 器
运 算 器
控制总线CB
码
器
PSW标志 寄存器
执行部件控制电路
CPU
总线
内存
例： MOV AX , [ BX + SI ]
若 ( DS ) = 4000H
( BX ) = 2000H ( SI ) = 100H 则内存操作数的物理地址为：
数控系统的组成
数控系统的组成
1 数控系统的组成
数控系统是由多种元件组成的控制系统，其中最主要的元件包括微处理器、数据输入设备、数据输出装置、存储器和算法程序等。
1.1 微处理器
微处理器是数控系统的核心部件，它主要用来处理计算、控制和调整系统中的信息和数据。
它被设计用来分析系统中输入信号形成的数据，根据程序发出控制信号，实现各种机械设备的控制。
1.2 数据输入设备
数据输入设备由不同的传感器组成，它们能够收集机器的实时状态，输入到处理器中，用于数据分析和控制操作。
1.3 数据输出装置
数据输出装置是将处理器处理后的数据重新输出到机器环境中，进行显示和控制，保证机器的正常运行。
1.4 存储器
存储器主要负责存储系统中的各种程序指令和数据，将微处理器分析的数据和程序码存储起来，以便后续使用。
1.5 算法程序
算法程序是数控系统的关键要素，它由计算机控制所需的数学公式和语句所组成，其目的是实现机器系统控制所需的标准和特性。
总之，数控系统由上述五个元件组成，它们起到协调系统不同部件之间的功能，实现数控系统的基本功能。
微机原理、汇编语言及接口技术教程课后习题答案
!《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1章微型计算机系统概述〔习题〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。
单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。
~DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。
〔习题〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。
处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
（外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。
I/O设备通过I/O接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
〔习题〕什么是总线微机总线通常有哪3组信号各组信号的作用是什么〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。
3组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或I/O端口的地址信息。
#（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。
（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。
〔习题〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）ROM-BIOS（4）中断（（5）ISA总线〔解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
4-二、微处理器指令系统(2)
指令代量
SI OR DI BX OR BP ＋ EA
基 址 变 址 寻 址 方 式
与基址寻址、变址寻址相同，若使用 SI、DI、 BX，则隐含使用的段寄存器为 DS 提供段基址； 如果使用BP，隐含使用的段寄存器为SS。 汇编指令中位移量可用数值或符号地址
例3.4.1
DS
VAR位移量
XXH XXH
VAR
FFH 00H
BX
执行后:(BX)=00FFH
注意：如果操作数放在数据段中，就可以在指令 中不直接给出段寄存器的名字，如果操作数没有 放在数据段中就需要给出相应的段寄存器的名字。 例3.1.3数是放在数据段中 MOV DAB, AX 默认为 MOV DS:DAB, AX MOV CL, DA 默认为 MOV CL, DS:DA
MOV STR[BP], DX
= MOV AL, DS:ARY[BX]
= MOV SS:STR[BP], DX
注意：如果以SI、DI、BX提供部分偏移量，隐 含使用的段寄存器为DS提供段基址；如果以BP 提供部分偏移量，隐含使用的段寄存器为SS。
例3.3.2: 一维数组ARY存放在数据段中，每个元素占 1个字节单元。从数组首地址依次存放：ARY(0)、 ARY(1)、….ARY(i)、…. 采用变址寻址可以用来 访问数组中的任何一元素。 MOV AL, ARY[SI]
2.2 8086/8088的寻址方式
一、基本概念 二、寻址方式
一、基本概念
1、几个名词 2、指令的表示方法 3、汇编指令的基本内容 4、8086/8088指令的三种类型
1、几个名词 程序：使计算机完成一个任务的一系列命 令或指令的有序集合
指令：计算机执行某一特定操作的编码 指令系统：CPU所能够执行的指令的全集
微处理器指令系统.ppt
常用命令：
－A 汇编
－U 反汇编
－T 单步执行
－G 断点执行
－D 数据显示
－R பைடு நூலகம்存器
启动方法
Windows 2000/XP/NT下运行CMD\COMMAND\“命令提 示符”）
；reg reg/mem
寄存器与寄存器之间对换数据 寄存器与存储器之间对换数据 不能在存储器与存储器之间对换数据
换码指令XLAT
XLAT ；al←ds:[bx+al]
将BX指定的缓冲区中、AL指定的位移处的
一个字节数据取出赋给AL
tab 00H
tab db 0,1,4,9,15,25;定义DS段数据 Mov bx,offset tab(lea bx,tab)
FFFDFHH
高地址
堆栈操作的特点
堆栈操作的单位是字，进栈和出栈只对字量 字量数据从栈顶压入和弹出时，都是低地址字
节送低字节，高地址字节送高字节 堆栈操作遵循先进后出原则，但可用存储器寻
址方式随机存取堆栈中的数据 堆栈段是程序中不可或缺的一个内存区，常用
来
临时存放数据 传递参数 保存中断断点、中断现场
8086/8088指令系统
指令主要种类 指令功能 指令格式 指令的寻址方式、执行时间 指令对标志位的影响 使用指令的注意事项
２.３数据传送类指令
数据传送是计算机中最基本、最重要的一种操 作,传送指令也是最常使用的一类指令
传送指令把数据从一个位置传送到另一个位置 除标志寄存器传送指令外，均不影响标志位 重点掌握
MOV指令－段寄存器传送
mov [si],ds mov ax,ds mov es,ax
微机原理第02章1
第2章： 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
第2章：（2）变址寄存器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中， SI 、 DI 还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
第2章：溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志 CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
第2章：符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
第2章：奇偶标志PF（Parity Flag）
第2章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
运算时D3位（低半字节）有进位或
借位时，AF＝1；否则AF＝0
这个标志主要由处理器内部使用， 用于十进制算术运算调整指令中， 用户一般不必关心 3AH＋7CH＝B6H，D3有进位：AF＝1
第3课微处理器和指令系统1
• 执行：10→AX • 执行后：（AX）=000AH
直接寻址
指在指令的操作数部分直接给出操作数的 有效地址EA EA。 有效地址EA。 物理地址= DS） 物理地址=（DS）×10H+EA
• 汇编格式：①含有变量的地址表达式。 汇编格式： 含有变量的地址表达式。 • ②段寄存器名：[EA] 。 段寄存器名： • 功能： 指令下一字单元的内容是操作数的偏移地 功能 ： EA。 址EA。 • 图形表示： 图形表示：
【例2.2】
AX， 机器码： 例：MOV AX，1234H ；机器码：B8 34 12 AX AH AL … B8 34 12 … 代 码 段
【例2.3】
• 【例2.3】MOV AX， 10 • 执行后（AX）=？ • 该例中源操作数为立即寻址方式，立即数为10， 存放在指令的下一单元。 • 图形表示：
（1）16位寻址方式下， BX和BP作为基址寄 1 16位寻址方式下， BX和BP作为 位寻址方式下 BX相应的段寄存器为DS，BP相应的段 相应的段寄存器为DS 存器BX相应的段寄存器为DS，BP相应的段 寄存器为SS 位移量可为8位和16 SS， 16位 寄存器为SS，位移量可为8位和16位。 （2）32位寻址方式下 ，EAX、EBX、ECX、 2 32位寻址方式下 EAX、EBX、ECX、 EDX、EBP、ESI、EDI、ESP均可作 EDX、EBP、ESI、EDI、ESP均可作基址寄 存器，EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI相 存器，EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI相 应的段寄存器为DS EBP、 DS， 应的段寄存器为DS，EBP、ESP 相应的段 寄存器为SS 位移量可为8位和32 SS， 32位 寄存器为SS，位移量可为8位和32位。
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。
微处理器的指令系统
MOV 码 段
偏移地址
┇ 1200H
AH AL 11 22
22H 11H
数 据 段
7
寄存器间接寻址
由寄存器间接给出操作数的偏移地址； 存放偏移地址的寄存器称为间址寄存器,它们 是：BX，BP，SI，DI 操作数的段地址（数据处于哪个段）取决于选 择哪一个间址寄存器：
BX，SI，DI
BP
默认在数据段
偏移地址
┇ 1200H 22H 11H
数 据 段
寻址方式下，操作数的段地址默认为数据 段，但允许段重设，即由指令定义段。 例：MOV AX，ES：[1200H]
6
4、寄存器间接寻址
参与操作的操作数存放在内存中，其偏移地址 为指令中的寄存器的内容。 例：MOV AX，[BX] 设（BX）=1200H 代
转移类指令的转移目标地址的表示方式。
3.1.3 3.1.4
特定的存储器区域。
1.串操作指令寻址方式 隐含用SI、DI间址。 2.I/O端口寻址方式 直接和间接两种。在指令系统中讨论。
13
例：MOV AX，[BX+DATA] 设DS=2000H，BX=0220H，DATA=05H 则：AX=[20225H]
10
7、相对基址加变址
有效地址=基址+变址+位移量（与基址变址类 似） 例：MOV AX，[BP+SI+DATA] 隐含寻址： 指令隐含了的一个或两个操作数的地址，即操 作数在默认的地址中 例： MUL BL 指令的执行：AL×BL AX
2
1、立即寻址
指令中的源操作数是立即数，即源操作数是参 加操作的数据本身 例：MOV AX，1234H
微机系统的主要性能指标
微机系统的主要性能指标主要选项：主板+CPU 、硬盘、显示器、显卡、声卡与光驱等多媒体套件、内存以及机箱等。
微机系统性能：主板与CPU 、外设配置、总线结构以及软件配置微机系统的主要性能指标分以下几个方面：①最佳整体性能评估与最佳购买性能评估②主板的结构与性能③微处理器的性能指标④硬盘的性能指标⑤允许配置的外设数量⑥总线的性能指标⑦软件的配置1. 最佳整体性能评估与最佳购买性能评估最佳整体性能评估（5 方面）：性能（67%、可用性（17%）、特征（8%）、技术创新（4%）/价格（4%））最佳购买性能评估：与整体性能评估相比，其评估项目基本相同，但各项权重不同。
价格（50% ）、性能（30% ）、可用性（10% ）、特征（10%）。
2. 主板的结构与性能主板：又称母版、主机板、系统板等，是微机系统当中最要的部件，其结构和性能如何将直接影响到微机各部件之间的相互配合及其整体性能。
主板上集中了微机的主要部件和接口电路：CPU 、内存条和高速缓存芯片、系统芯片组等直接装在主板上；硬盘、软驱和光驱通过数据总线与主板相连；鼠标、键盘和各种扩充卡经外设接口或扩展槽装或接插在主板上。
主板结构：根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。
现在主板结构主要有AT、ATX（AT extended）两种基本类型，NLX 是最新结构的主板。
主板的主要性能指标：①微处理器支持的能力：包括CPU插槽类型、CPU种类、外频范围、电压范围；②系统芯片组的类型；③是否集成显卡、声卡、调制解调器、网卡；④支持内存和高速缓存的类型和容量；⑤系统BIOS的版本、功能，是否支持即插即用；⑥扩充插槽及I/O接口的数量、类型；⑦主板的电压输出范围。
3. 微处理器的性能指标字长：CPU内部一次能同时处理的数据的位数。
字长标志计算精度，字长越长，精度越高，但制造工艺越复杂。
微机的字长有1、4、8、16、32位等多种，相应的就有1位机、4位机等。
微机原理
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI] MOV AX, [BP+SI]
MOV AX, BX
；AX←BX
微机原理
§ 4.2.3 存储器寻址方式
存储器段的分配： 在对存储器进行操作时，内存一般可分成4个段，分别称为代码段
、数据段、堆栈段和附加数据段，每个段存放不同性质的数据，进
行不同的操作。 代码段：存放指令。
数据段：存放程序所使用的数据。
堆栈段：程序的堆栈区（子程序调用、系统功能调用、中断处 理等操作使用，是按“先进后出”原则访问的特殊存储区域）或作 为临时数据存储区。 附加数据段：辅助的数据区。 4个逻辑段的段基址分别放在相应的代码段寄存器CS、数据段 寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES中，由这4个段寄存 器来指明每个段在内存中的起始地址。
， 标号： 指令助记符 操作数 ；注释
（1） 标号是给该指令所在地址取的名字，必须后跟冒号 （“：”），它可以缺省，是可供选择的标识符。规则： – 标识符由字母（a~z，A~Z）、数字（0~9）或某些特殊 字符（@，-，?）组成。 – 第一个字符必须是字母（a~z，A~Z）或某些特殊的符 号（@，-，?），但“?”不能单独作标识符。
MOV AX, [SI+06H] MOV AX, 06H[SI]
微机原理
；AX←DS:[SI+06H] ；AX←DS:[SI+06H]
微处理器指令系统
第二章微处理器指令系统3.1 8086微处理器回顾微型计算机及微机系统的组成、结构与工作过程，CPU的基本概念与一般结构。
本讲重点8086微处理器的一般性能特点，内部编程结构的两大组成部分及在信息处理中的相互协调关系，处理器状态字PSW及各个标志位，8086微机系统的存储器组织。
【讲授内容】一、8086微处理器1．引言8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。
2．8086微处理器的一般性能特点：16位的内部结构，16位双向数据信号线；20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元；较强的指令系统；利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口；中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；单一的＋5V电源，单相时钟5MHz。
另外，Intel公司同期推出的Intel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与Intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。
3．8086CPU的编程结构编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。
如图1－7(P11)所示是8086CPU的内部功能结构。
从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。
(1) 执行部件（EU）功能：负责指令的执行。
组成：包括①ALU(算术逻辑单元)、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。
图1-7 8086/8088CPU内部功能结构图(2) 总线接口部件（BIU）功能：负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。
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。
微处理器和指令系统
微处理器和指令系统一、选择题1、微型计算机中的运算器，将运算结果的一些特征标志寄存在（FR）中。
2、微处理器内部的控制器是由（ALU与寄存器）组成。
3. 8086微处理器内部能够计算出访问内存储器的20位物理地址的附加机构是(加法器)。
4. 若有两个带有符号数ABH和FFH相加，其结果使FR中CF和OF位为（1和0）。
5. 逻辑地址是（允许在程序中编排的）地址。
6．字符串操作时目标串逻辑地址只能由（ES、DI）提供。
5. 8086微处理器中的ES是（附加段）寄存器。
6.8086处理器最小工作方式和最大工作方式的主要差别是（单处理器和多处理器的不同）。
7．8086微处理器内部通用寄存器中的指针类寄存器是（AX）。
8．8086／8088微处理器引脚中（B）信号线能够反映标志寄存器中断允许标志位下的当前值。
A. 7S B．5S C. 4S D. 6S9．若进行加法运算的两个操作数为ABH和8BH，其结果使得CF和OF为（1和l）。
10.欲使RESET有效, 只要（接通电源或按RESET键）即可。
11．8086微处理器内部具有自动增1功能的寄存器是（IP）。
12．最大方式下8086系统送8288总线控制器的状态信号为（A ）。
SS D. DENA. 2S、1S、0SB. R/DT C．013．8086／8088微处理器状态信号共有（ 5）条。
14．编程人员不能直接读写的寄存器是(IP )。
15. 16位带有符号数的补码数据范围为（ ＋32767～-32768）。
16．8086／8088微处理器可访问内存储器地址为（00000H ～FFFFFH ）。
17．当标志寄存器FR 中OF 位等于1时，表示带有符号的字运算超出数据（–32768～32767）范围。
18．8086/8088微处理器CLK 引脚输入时钟信号是由（8284）提供的。
19．8086微处理器引脚2S 1S 0S 处于（001）状态时，表明读I/O 端口。
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微处理器和指令系统一、选择题1、微型计算机中的运算器，将运算结果的一些特征标志寄存在（FR）中。
2、微处理器内部的控制器是由（ALU与寄存器）组成。
3. 8086微处理器内部能够计算出访问内存储器的20位物理地址的附加机构是(加法器)。
4. 若有两个带有符号数ABH和FFH相加，其结果使FR中CF和OF 位为（1和0）。
5. 逻辑地址是（允许在程序中编排的）地址。
6．字符串操作时目标串逻辑地址只能由（ES、DI）提供。
5. 8086微处理器中的ES是（附加段）寄存器。
6.8086处理器最小工作方式和最大工作方式的主要差别是（单处理器和多处理器的不同）。
7．8086微处理器内部通用寄存器中的指针类寄存器是（AX）。
8．8086／8088微处理器引脚中（B）信号线能够反映标志寄存器中断允许标志位下的当前值。
A. 7S B．5S C. 4S D. 6S 9．若进行加法运算的两个操作数为ABH和8BH，其结果使得CF和OF 为（1和l）。
10.欲使RESET有效, 只要（接通电源或按RESET键）即可。
11．8086微处理器内部具有自动增1功能的寄存器是（IP）。
12．最大方式下8086系统送8288总线控制器的状态信号为（ A ）。
A. 2S 、1S 、0SB. R /DT C ．0SS D. DEN13．8086／8088微处理器状态信号共有（ 5）条。
14．编程人员不能直接读写的寄存器是(IP )。
15. 16位带有符号数的补码数据范围为（ ＋32767～-32768）。
16．8086／8088微处理器可访问内存储器地址为（00000H ～FFFFFH ）。
17．当标志寄存器FR 中OF 位等于1时，表示带有符号的字运算超出数据（–32768～32767）范围。
18．8086/8088微处理器CLK 引脚输入时钟信号是由（8284）提供的。
19．8086微处理器引脚2S 1S 0S 处于（001）状态时，表明读I/O 端口。
20．8086/8088微处理器中的段寄存器中的CS 作为段基值，偏移量允许使用（IP ）。
21．8086微处理器以BP 内容作为偏移量，则段基值是由（SS ）寄存器提供。
22．8086／8088微处理器中的寄存器可以用做8 位或16位寄存器，如（ D ）。
A. SI B ．SP C. IP D. CX23.在最小方式下，原8l86微处理器最大方式下2S 、1S 、0S 引脚应改为（ C ）。
A. M/IO 、DEN 、DT/R B ．DT/R 、M/IO 、DEN C. M/IO 、DT/R 、DEN D. DEN 、M/IO 、DT/R24．访问I/O 端口可用地址线有（16）条.25．最大方式下引脚25号和24号分别为0QS 和1QS ，若工作于最小方式下则分别为（B ）。
A. INTA 和ALE B ．ALE 和 C. TEST 和INTA D.DEN 和ALE 26．8086／8088微处理器顺序执行程序时，当遇到（JCXZ ）指令时，指令队列会自动复位，BIU 会接着往指令队列中装入新的程序段指令。
27. 8086/8088微处理器中的BX 是（基址寄存器）。
28．8086微处理器中堆栈段用作为段基值则偏移量由( SP)提供。
29．8086微处理在最大方式下，2S 1S 0S 为（000）时，表示中断响应。
30. 8086 微处理器中 BP 寄存器是（基址指针寄存器）。
31. 8086微处理器中的DI 是（目的变址寄存器）。
32.8086处理器中寄存器（CX ）通常用做数据寄存器，且隐含用法为计数寄存器。
33. 与配合以决定访问存储器的数据是高字节还是低字节工作，其BHE 仅在总线周期开始的（1T ）周期有效。
34. 8086微处理器读总线周期中地址信号15AD ～0AD 在（2T ）期间处于高阻。
35. 8088微处理器工作于最小方式下，引脚IO ／M 、DT/R 、0SS 为（110）时，表示写I/O 端口。
36. 访问I/O 端口的指令，常以寄存器间接寻址方式在DX 中存放（I/0端口地址）。
37. 8086写总线周期中（1T ～4T ）期间DT/R 信号保持高电平有效。
38. 当8086微处理器引脚1QS 0QS 为 10时表示（队列空）。
39.8086微处理器要求RESET 有效维持时间至少要有(4T)状态。
40. 最大方式8086系统中，送74LS245的DIR 和G 信号由8288的（DT/R 、DEN ）信号提供.41．当RESET 信号有效后，CS 内容为（FFFF0H ）。
42. 8086／8088写总线周期中，微处理器完成写入过程是在（4T ）。
43．最小方式下的8086输出总线控制信号有（M/IO ）。
44. 8086读总线周期1T ～4T 期间，（RD ）信号一直保持有效。
45. 8086 处理器可寻址访问的最大I/O 空间为（64K ）。
46．最小方式下的8086命令输出信号有（INTA ）。
47. 由8088处理器组成的PC 机的数据线是（ 8条双向线）。
48．最大方式8086系统中74LS373的G 信号是由8288总线控制器的（ALE ）信号提供的。
49. 8086读写总线周期，微处理器是在（3T 下降沿）时刻采样READY 信号，以便决定是否插入w T 。
50. 8086处理器的一个典型总线周期需要（ 4）个T 状态。
51. 8086处理器的一个总线周期在（3T ）之后插入w T 。
52．8086／8088读总线周期中，微处理器是在(4T 下降沿) 时刻采样数据总线，以便获取数据。
53.在读／写总线周期中，在(1T )期间利用地址锁存允许信号的下降沿锁存20位地址信号。
54.8086微处理器引脚2S 1S 0S 处于（110）状态时，表明写存储器。
55. 8086微处理器写总线周期中的地址/数据复用线15AD ～0AD 在（2T ～4T ）期间为输出数据。
SS为56. 8088微处理器工作于最小方式下，引脚IO／M、DT/R、0（001）表示读存储器方式。
57．8086工作于最大方式时，系统的控制总线的信号来自（8288）。
58．在8086／8088系统中，内存中采用分段结构，段与段之间是（ D）。
A. 分开的B. 连续的C. 重叠的D.都可以59．具有指令流水线功能的CPU的特点是（提高CPU运行速度）。
60．8086写I/O总线周期的控制信号，一直保持低电平有效的是（ A ）。
A. M／IOB. DT／RC. DEND. WR二、填空题1、 8086CPU具有20条地址线，可直接寻址 1MB容量的内存空间，在访问I/O端口时，使用地址线 16条，最多可寻址64K个I/O端口。
2、8086CPU中的指令队列的作用是预取指令，其长度是 6 字节3、 8086的标志寄存器分为6 个状态标志位和3 个控制标志位，它们各自的含义和作用是什么？4、8086的存储器采用奇偶存储体结构，数据在内存中的存放规定是低字节存放在低地址中，高字节存放在高地址中，以低地址为字的地址，规则字是指低字节地址为偶地址的字，非规则字是指低字节的地址为奇地址的字。
5、写出能够完成下列操作的8086CPU指令。
(1) 把4629H传送给AX寄存器；(2) 从AX寄存器中减去3218H；(3) 把BUF的偏移地址送入BX中。
【解答】(1) MOV AX,4629H(2) SUB AX,3218H(3) LEA BX,BUF三、判断题1. 当执行部件执行指令需要数据时，可直接向存储器读取。
（×）改为“可以通过BIU向”2. 当执行单元EU执行指令结束时, EU能将计算结果存入指定的内存单元或IO端口。
（×）“存入”改为“通过BIU存入”3. 若BIU正在取指时，执行部件EU发出总线请求，侧必须等BIU 取指完毕，该请求方能得到响应。
（√）4. 8086 CPU中的BIU部件内部有6个字节的指令队列。
（×）／8088删掉5．当指令队列不满，执行部件又没有向指令队列请求时，则总线接口部件进入空闲状态。
（×）“进入空闲状态”改为“仍进入空闲状态”。
6. 8086微处理器取指令与执行指命时，总线总是处于忙状态。
（√）7. 总线接口部件和执行部件相互独立，互相配合，并行同步工作，提高了整机的运行速度。
（×）“并行同步工作”改为“并行异步工作”。
8. 通用寄存器中的变址寄存器也可以分为高8位、低8位单独使用。
（×）改为“不可以”。
9. 通用寄存器中的SP和BP都可以用于堆栈操作。
（√）10. 溢出与进位具有相同概念。
（×）改为“是不相同的两个概念”。
11．运算结果为零时，FR 中的ZF 为0。
（×）改为“ZF 为1”。
12. 运算结果中的低8位含有l 的个数为奇数，则PF 等于0。
（√）13．辅助进位位AF 用于BCD 码算术与逻辑算术。
（×） “用于BCD 码算术与逻辑运算”改为“只用于BCD 算术运算”。
14．存储器中几个段可以完全重叠，或者部分重叠。
（√）15．存取操作数时所需要的段内偏移量可以是指令中提供的直接地址。
（√）16．存取操作数时所需要的段内偏移量可以是一个允许使用的16位寄存器之值。
（√）17．存取操作数时所需要的段内偏移量可以是指令中的位移量加上16位地址寄存器内容。
（√）18. 15AD ～0AD 为地址／数据复用总线，其传送信息的方向相同。
（×）改为“ 方向不同”。
地址总线是单向的，数据总线的方向是双向的。
19. 619S /A ～316S /A 是4条地址／状态复用线，在访问存储器和I/O 操作时，可作为存储器或I/O 操作高4位地址线。
（×） “访问存储器和I/O 操作时，可作为存储器或I/O 操作高4位地址线”改为“访问存储器时可作为存储器高4位地址线。
I/O 操作时，地址线19A ～16A 为0”。
20．8086／8088微处理器具有相同的引脚15AD ～0AD ，并且地址与数据线分时复用。
（×） “8086／8088微处理器具有相同的引脚15AD ～0AD ”改为“8086微处理器引脚为15AD ～0AD ，8088微处理器引脚为7AD ～0AD ，15A ～8A ”。
21. 分时复用的高字节允许／状态7S 信号，当DMA 操作时为7S 信号。
（×） “DMA 操作时为7S 信号”改为“当DMA 操作时该引脚悬空”。
22. 8086微处理器信号INTR 是 电平触发的。
（√）23．8086微处理器信号NMI 是上升沿触发的，不可以用软件加以屏蔽的中断请求信号。