第2章计算机组织结构
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代码段用来存放程序的指令序列。CS存放 代码段的段首址，指令指针寄存器IP指示代码段 中指令的偏移地址。
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第2章计算机组织结构
4．指令指针
P17
8086CPU中的指令指针IP，它总是保存下 一次将要从主存中取出指令的偏移地址，偏移地 址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。在 目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件自动 设置，程序不能直接访问IP，但一些指令却可改 变IP的值，如转移指令、子程序调用指令等。
第三条指令中，AX为目的操作数地址，BX为源
第2章计算机组织结构
图中表明了存储器 中部分存储单元 存放信息情况。 从图中可看到,地 址 为 34560H 的 字 节的存储单元中 的 内 容 是 34H ， 而 地 址 为 34561H 的字节存储单元 中 的 内 容 是 12H 。
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第2章计算机组织结构
2.2.3 物理地址的形成
•装入程序(loader): 用来把要执行的程序从外存传送到内存
•调试程序(debug): 是系统提供的，用以监控用户程序的一种工具
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第2章计算机组织结构
2.1.1 Intel 8086CPU内部结构 P14
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•段寄存器
•控制寄存 器
•通用寄存 器
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第2章计算机组织结构
语句格式
[标号:] 操作符 OPD,OPS [;注释]
OPD--目的操作数OPS --源操作数
again: AX=0x1200;
//c语言语句
l again： MOV AX,1200H
;AX=1200H
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标 号
助记 符
目的操作 源操作数 数
注释区
第2章计算机组织结构
有效地址EA和物理地址PA
第2章计算机组织结构
•1．条件标志
•（1）进位标志CF •（2）零标志ZF •（3）符号标志SF •（4）溢出标志 OF •（5）奇偶标志 PF •（6）辅助进位标志AF
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第2章计算机组织结构
•2．状态控制标志
（1）方向标志DF （2）中断允许标志IF （3）陷阱标志TF
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BX寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。
CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令 中的隐含计数器。
DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高 16位，或存放外设端口地址。
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第2章计算机组织结构
2．变址和指针寄存器
P15
变址和指针寄存器包括SI、DI、SP、BP ４ 个16位寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏 移地址。
• •出 进栈 栈
2000H:0100H
栈底地址SP
•内存
•……
•34H •12H •……
•堆栈指针SP •2000H:00FE
H
• 入栈时，SP指针先减2，数据再入栈。
• 出栈时，数据先出栈，SP指针再加2。 •返回本章首页
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第2章计算机组织结构
§2.4 80X86寻址方式和指令系统
•••...
•接 口
•软件：系统软件 用户软件
•大容量
•存储器
•••...
•I/O设 备 •I/O子系统
第2章计算机组织结构
翻译程序
•汇编
•直接解释运 行
•解释型高级语言
•BASIC
•机器语言 •汇编语言 •高级语言
•FORTRAN
•编译 •编译
•编译型高级语言
•PASCAL
•C
•翻译程序包括：汇编程序(masm)、解释程序和编译程序 •连接程序(linker): 与库文件连接生成可执行文件 •返回本章首页
PA=SA*10H+EA
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第2章计算机组织结构
1 立即寻址
P26
立即寻址方式中，指令操作码和操作数都在存
储器代码段中。
汇编格式：n（n为立即操作数，是用8位或16位 二进制补码表示的有符号数）
功能：操作数存放在存储器，指令下一单元的 内容为立即操作数n。
图形表示：
内存中
例：ADD AX,100
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第2章计算机组织结构
2.2.2 存储器单元的地址和内容 P18
存储器以字节（8 bit）为编程单位 每个字节单元都有唯一的地址编码 地址用无符号整数来表示（编程用十六进制表示） 一个字要占用相继的两个字节 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 字单元地址用它的低地址来表示
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P15
• 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
•OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
• 条件码标志：
•OF 溢出标志 志 •SF 符号标志 志 •ZF 零标志 志 •CF 进位标志 •AF 辅助进位标志 •PF 奇偶标志
控制标志：
DF 方向标 IF 中断标 TF 陷阱标 •例：ADD AX, BX • JO / JC ERROR ?
的代码
C语言：AX+=100;
立即数
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第2章计算机组织结构
【例2.3】
【例2.3】MOV AX， 10 ;C语言 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：
内存中
的代码
执行：10→AX 执行后：（AX）=000AH
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P19
8086，80286的字长是16位。
80386到PII机的字长为32位。
8086，8088的地址线是20位的，这样最大可寻址 空间应为220=1MB，其物理地址范围从00000H～ FFFFFH。
80286的地址总线宽度为24位
80386，80486，Pentium的地址总线宽度为32位
Pentium Pro和Pentium II的地址总线宽度为36位
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第2章计算机组织结构
实模式存储器寻址
P19
实模式下的最大寻址空间为1MB，8086/8088只 能在实模式下工作。
逻辑地址=段地址：偏移地址
1.存储器地址的分段
根据要求可把1M字节地址空间划成若干逻辑段。
每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地
址（简称段首址）必须是16的倍数；二是逻辑段的最
大长度为64K。按照这两个条件，1M字节地址空间最
多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成16个逻辑
段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以
重叠。
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第2章计算机组织结构
【例2-1】各独立段的分配情况示例。
P20
设 CS=B000H 、 DS=1CDEH 、 SS=4200H 、 ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆栈段 和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均 占64KB的范围，各段之间互不重叠。如下图所 示。
【例2.4】
下列程序执行后，（AX）=？，（BX）=？
MOV AX,1234H
MOV BX,5678H
ADD AX,BX
该 程 序 中 MOV 指 令 为 数 据 传 送 指 令 操 作 符 ，
ADD指令为加法指令操作符，三条指令皆为双操
作数指令。第一、二条指令中AX、BX为目的操
作数，为寄存器寻址方式；源操作数为立即寻址。
P24
堆栈是内存种的一块特定区域，先进后出、后进先出 的存储空间，存储地址由高到低存放。
堆栈指针SS：SP。
2. 堆栈操作
堆栈操作遵循“先进后出、后进先出”的原则。
例：SS=2000H，SP=100H，用PUSH指令将数据 1234H压入栈，堆栈操作示意图如下。
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第2章计算机组织结构
堆栈段地址 2000H:0000H
第2章_计算机组织结构
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2020/11/25
第2章计算机组织结构
两款用于工业的 All in One CPU板
•Pentium CPU
•486 CPU
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第2章计算机组织结构
2 8086CPU和寄存器组
2.1 计算机系统的构成 2.1.1 Intel 8086CPU内部结构 2.1.2 寄存器组 2.1.3 标志寄存器
存储器分段管理
物理地址（PA，20位，与CPU的地址线宽度相等）、 逻辑地址（LA，形如1000H:2000H）、四个段地址 （SA，16位，包括CS、DS、ES、SS）、有效地址 （EA，16位，又叫偏移地址）的关系：
LA=SA:EA，我们使用逻辑地址编写程序，而计算机 访问存储器时输出的是物理地址，即物理地址由逻辑 地址形成：
2.2 内存（存储器）组织 2.3 堆栈技术 2.4 8086寻址方式 2.5 汇编语言程序设计过程
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第2章计算机组织结构
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•2.1 计算机系统的构成
P14
•计算机系统由硬件和软件两大部分组成
•硬件：
•存储器
•中央处理 机
• CPU
•总线控 制
• 逻辑 线系 统 总
•
•接 口
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第2章计算机组织结构
2.2 内存组织及存储器物理地址的形成
2.2.1 2.2.2 2.2.3
存储器 存储器单元的地址和内容 物理地址的形成
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第2章计算机组织结构
2.2.1 存储器
P17
存储器是计算机的记忆部件，用来存放程序和数据。
按所在的位置，存储器可以分成主存储器和辅助存储器， 高速缓冲存储器。
2.1.2 8086寄存器组
P15
• CPU
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80 86
寄 存 器 分 组
第2章计算机组织结构
寄存器组
•1 通用数据寄存器
P15
数据寄存器共有4个寄存器AX、BX、CX、DX，每个
16位寄存器可拆分成两个8位寄存器，用来保存操作数或运算
结果等信息。
AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻 辑运算以及与外设传送信息等。
主存储器存放当前正在执行的程序和使用的数据，
CPU可以直接存取，它由半导体存储器芯片构成，其成本 高，容量小，但速度快。
高速缓冲存储器(cache):速度高，容量小
辅助存储器可用来长期保存大量程序和数据,CPU需 要通过I/O接口访问，它由磁盘或光盘构成，其成本低，容 量大，但速度较慢。
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第2章计算机组织结构
2.1.3 标志寄存器
P15
8086CPU中有一个很重要的16位标志寄存器，它 包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后， CPU所处状态信息及运算结果的特征。
1．条件标志 2．状态控制标志
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第2章计算机组织结构
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•标志寄存器 ( FLAGS / PSW ）
SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器， 在字符串操作中，SI和DI都具有自动增量或减量 的功能。
SP为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段 中栈顶的偏移地址；BP为基址指针寄存器，用于 存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。
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第2章计算机组织结构
3．段寄存器
P16
8086CPU的４个16位的段寄存器分别称为 代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄 存器SS，附加数据段寄存器ES。段寄存器用来 确定该段在内存中的起始地址。
立即 数
10
•返回本节
第2章计算机组织结构
2 寄存器寻址
P27
寄存器寻址方式的操作数在指令指明的寄存器中。
汇编格式：R 其中R表示寄存器名。
功能：操作数直接存放在寄存器R中。
图形表示： R 指令→操作数
内存中 的代码
ADD AX,BX AX+=BX; //c语言
R操作 数
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第2章计算机组织结构
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第2章计算机组织结构
•c s
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•图2.1 各段不重叠存储单元分配
第2章计算机组织结构
【例2-2】各段相互重叠情况示例。
设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代 码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为 02000H、04000H和04800H。其中代码段占8KB 地址空间，数据段占2KB，堆栈段占256B， SP=0100H。如下图所示。
1、立即寻址 2、寄存器寻址 与存储器有关的寻址方式 3、直接寻址 4、寄存器间接寻址 5、寄存器相对寻址 6、基址变址寻址 7、基址变址相对寻址 跨段问题
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第2章计算机组织结构
8086CPU指令的共同的规律
l 大多数数据传送类指令、算术运算类指令、位 操作类指令及串操作类指令，其双操作数指令有 相同的语句格式和操作规定。
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第2章计算机组织结构
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•图2.2 各段重叠存储单元分配图
第2章计算机组织结构
2. 实模式寻址的物理地址=16d*段地址+偏移地址 •16位段地址 0000B
•16位偏移地址
•20位物理地址
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第2章计算机组织结构
2.3 堆栈技术
1. 堆栈描述
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4．指令指针
P17
8086CPU中的指令指针IP，它总是保存下 一次将要从主存中取出指令的偏移地址，偏移地 址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。在 目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件自动 设置，程序不能直接访问IP，但一些指令却可改 变IP的值，如转移指令、子程序调用指令等。
第三条指令中，AX为目的操作数地址，BX为源
第2章计算机组织结构
图中表明了存储器 中部分存储单元 存放信息情况。 从图中可看到,地 址 为 34560H 的 字 节的存储单元中 的 内 容 是 34H ， 而 地 址 为 34561H 的字节存储单元 中 的 内 容 是 12H 。
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2.2.3 物理地址的形成
•装入程序(loader): 用来把要执行的程序从外存传送到内存
•调试程序(debug): 是系统提供的，用以监控用户程序的一种工具
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2.1.1 Intel 8086CPU内部结构 P14
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•段寄存器
•控制寄存 器
•通用寄存 器
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语句格式
[标号:] 操作符 OPD,OPS [;注释]
OPD--目的操作数OPS --源操作数
again: AX=0x1200;
//c语言语句
l again： MOV AX,1200H
;AX=1200H
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标 号
助记 符
目的操作 源操作数 数
注释区
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有效地址EA和物理地址PA
第2章计算机组织结构
•1．条件标志
•（1）进位标志CF •（2）零标志ZF •（3）符号标志SF •（4）溢出标志 OF •（5）奇偶标志 PF •（6）辅助进位标志AF
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•2．状态控制标志
（1）方向标志DF （2）中断允许标志IF （3）陷阱标志TF
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BX寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。
CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令 中的隐含计数器。
DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高 16位，或存放外设端口地址。
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第2章计算机组织结构
2．变址和指针寄存器
P15
变址和指针寄存器包括SI、DI、SP、BP ４ 个16位寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏 移地址。
• •出 进栈 栈
2000H:0100H
栈底地址SP
•内存
•……
•34H •12H •……
•堆栈指针SP •2000H:00FE
H
• 入栈时，SP指针先减2，数据再入栈。
• 出栈时，数据先出栈，SP指针再加2。 •返回本章首页
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第2章计算机组织结构
§2.4 80X86寻址方式和指令系统
•••...
•接 口
•软件：系统软件 用户软件
•大容量
•存储器
•••...
•I/O设 备 •I/O子系统
第2章计算机组织结构
翻译程序
•汇编
•直接解释运 行
•解释型高级语言
•BASIC
•机器语言 •汇编语言 •高级语言
•FORTRAN
•编译 •编译
•编译型高级语言
•PASCAL
•C
•翻译程序包括：汇编程序(masm)、解释程序和编译程序 •连接程序(linker): 与库文件连接生成可执行文件 •返回本章首页
PA=SA*10H+EA
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第2章计算机组织结构
1 立即寻址
P26
立即寻址方式中，指令操作码和操作数都在存
储器代码段中。
汇编格式：n（n为立即操作数，是用8位或16位 二进制补码表示的有符号数）
功能：操作数存放在存储器，指令下一单元的 内容为立即操作数n。
图形表示：
内存中
例：ADD AX,100
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第2章计算机组织结构
2.2.2 存储器单元的地址和内容 P18
存储器以字节（8 bit）为编程单位 每个字节单元都有唯一的地址编码 地址用无符号整数来表示（编程用十六进制表示） 一个字要占用相继的两个字节 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 字单元地址用它的低地址来表示
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P15
• 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
•OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
• 条件码标志：
•OF 溢出标志 志 •SF 符号标志 志 •ZF 零标志 志 •CF 进位标志 •AF 辅助进位标志 •PF 奇偶标志
控制标志：
DF 方向标 IF 中断标 TF 陷阱标 •例：ADD AX, BX • JO / JC ERROR ?
的代码
C语言：AX+=100;
立即数
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【例2.3】
【例2.3】MOV AX， 10 ;C语言 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：
内存中
的代码
执行：10→AX 执行后：（AX）=000AH
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P19
8086，80286的字长是16位。
80386到PII机的字长为32位。
8086，8088的地址线是20位的，这样最大可寻址 空间应为220=1MB，其物理地址范围从00000H～ FFFFFH。
80286的地址总线宽度为24位
80386，80486，Pentium的地址总线宽度为32位
Pentium Pro和Pentium II的地址总线宽度为36位
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实模式存储器寻址
P19
实模式下的最大寻址空间为1MB，8086/8088只 能在实模式下工作。
逻辑地址=段地址：偏移地址
1.存储器地址的分段
根据要求可把1M字节地址空间划成若干逻辑段。
每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地
址（简称段首址）必须是16的倍数；二是逻辑段的最
大长度为64K。按照这两个条件，1M字节地址空间最
多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成16个逻辑
段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以
重叠。
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【例2-1】各独立段的分配情况示例。
P20
设 CS=B000H 、 DS=1CDEH 、 SS=4200H 、 ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆栈段 和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均 占64KB的范围，各段之间互不重叠。如下图所 示。
【例2.4】
下列程序执行后，（AX）=？，（BX）=？
MOV AX,1234H
MOV BX,5678H
ADD AX,BX
该 程 序 中 MOV 指 令 为 数 据 传 送 指 令 操 作 符 ，
ADD指令为加法指令操作符，三条指令皆为双操
作数指令。第一、二条指令中AX、BX为目的操
作数，为寄存器寻址方式；源操作数为立即寻址。
P24
堆栈是内存种的一块特定区域，先进后出、后进先出 的存储空间，存储地址由高到低存放。
堆栈指针SS：SP。
2. 堆栈操作
堆栈操作遵循“先进后出、后进先出”的原则。
例：SS=2000H，SP=100H，用PUSH指令将数据 1234H压入栈，堆栈操作示意图如下。
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堆栈段地址 2000H:0000H
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两款用于工业的 All in One CPU板
•Pentium CPU
•486 CPU
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2 8086CPU和寄存器组
2.1 计算机系统的构成 2.1.1 Intel 8086CPU内部结构 2.1.2 寄存器组 2.1.3 标志寄存器
存储器分段管理
物理地址（PA，20位，与CPU的地址线宽度相等）、 逻辑地址（LA，形如1000H:2000H）、四个段地址 （SA，16位，包括CS、DS、ES、SS）、有效地址 （EA，16位，又叫偏移地址）的关系：
LA=SA:EA，我们使用逻辑地址编写程序，而计算机 访问存储器时输出的是物理地址，即物理地址由逻辑 地址形成：
2.2 内存（存储器）组织 2.3 堆栈技术 2.4 8086寻址方式 2.5 汇编语言程序设计过程
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•2.1 计算机系统的构成
P14
•计算机系统由硬件和软件两大部分组成
•硬件：
•存储器
•中央处理 机
• CPU
•总线控 制
• 逻辑 线系 统 总
•
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2.2 内存组织及存储器物理地址的形成
2.2.1 2.2.2 2.2.3
存储器 存储器单元的地址和内容 物理地址的形成
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2.2.1 存储器
P17
存储器是计算机的记忆部件，用来存放程序和数据。
按所在的位置，存储器可以分成主存储器和辅助存储器， 高速缓冲存储器。
2.1.2 8086寄存器组
P15
• CPU
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80 86
寄 存 器 分 组
第2章计算机组织结构
寄存器组
•1 通用数据寄存器
P15
数据寄存器共有4个寄存器AX、BX、CX、DX，每个
16位寄存器可拆分成两个8位寄存器，用来保存操作数或运算
结果等信息。
AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻 辑运算以及与外设传送信息等。
主存储器存放当前正在执行的程序和使用的数据，
CPU可以直接存取，它由半导体存储器芯片构成，其成本 高，容量小，但速度快。
高速缓冲存储器(cache):速度高，容量小
辅助存储器可用来长期保存大量程序和数据,CPU需 要通过I/O接口访问，它由磁盘或光盘构成，其成本低，容 量大，但速度较慢。
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2.1.3 标志寄存器
P15
8086CPU中有一个很重要的16位标志寄存器，它 包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后， CPU所处状态信息及运算结果的特征。
1．条件标志 2．状态控制标志
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•标志寄存器 ( FLAGS / PSW ）
SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器， 在字符串操作中，SI和DI都具有自动增量或减量 的功能。
SP为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段 中栈顶的偏移地址；BP为基址指针寄存器，用于 存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。
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3．段寄存器
P16
8086CPU的４个16位的段寄存器分别称为 代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄 存器SS，附加数据段寄存器ES。段寄存器用来 确定该段在内存中的起始地址。
立即 数
10
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2 寄存器寻址
P27
寄存器寻址方式的操作数在指令指明的寄存器中。
汇编格式：R 其中R表示寄存器名。
功能：操作数直接存放在寄存器R中。
图形表示： R 指令→操作数
内存中 的代码
ADD AX,BX AX+=BX; //c语言
R操作 数
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•c s
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•图2.1 各段不重叠存储单元分配
第2章计算机组织结构
【例2-2】各段相互重叠情况示例。
设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代 码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为 02000H、04000H和04800H。其中代码段占8KB 地址空间，数据段占2KB，堆栈段占256B， SP=0100H。如下图所示。
1、立即寻址 2、寄存器寻址 与存储器有关的寻址方式 3、直接寻址 4、寄存器间接寻址 5、寄存器相对寻址 6、基址变址寻址 7、基址变址相对寻址 跨段问题
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8086CPU指令的共同的规律
l 大多数数据传送类指令、算术运算类指令、位 操作类指令及串操作类指令，其双操作数指令有 相同的语句格式和操作规定。
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2. 实模式寻址的物理地址=16d*段地址+偏移地址 •16位段地址 0000B
•16位偏移地址
•20位物理地址
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第2章计算机组织结构
2.3 堆栈技术
1. 堆栈描述