微机原理-第2章 计算机的基本结构与工作过程
微机原理(杭州电子科技大学【4】8086系统结构[2-3]
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二、系统的复位与启动
【8086CPU时序】
① 复位信号：通过RESET引脚上的触发信号来引起8086系统复位和启
动，RESET至少维持4个时钟周期的高电平。
② 复位操作：当RESET信号变成高电平时，8086／8088CPU结束现行
操作，各个内部寄存器复位成初值。
标志寄存器
清零
指令寄存器 CS寄存器 DS寄存器 SS寄存器 ES寄存器
的比例倍频后得到CPU的主频，即： CPU主频 = 外频 × 倍频系数
⑥ PC机各子系统时钟(存储系统，显示系统，总线等)是由系统频率按 照一定的比例分频得到。
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内频 550MHz Pentium III
倍频系数5.5
L1 Cache
L2 550MHz Cache
处理机总线 100MHz
微机原理与接口技术
第四讲
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第二章 8086系统结构
内容提要
z微型计算机的发展概况 z8086CPU内部结构 z8086CPU引脚及功能 z8086CPU存储器组织 z8086CPU系统配置 z8086CPU时序
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※有关概念介绍
z 主频，外频，倍频系数 z T状态 z 总线周期 z 指令周期 z 时序 z 时序图
总线操作
读存储器操作 (取操作数)
写存储器操作 (将结果存放到内存)
读 I/O 端口操作 (取 I/O 端口中的数)
写 I/O 端口操作 (往 I/O 端口写数)
中断响应操作
总线周期
存储器读周期 存储器写周期 I/O 端口读周期 I/O 端口写周期 中断响应周期
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微机原理与接口技术课本
第1章微型计算机基础1.1 计算机中数的表示和运算1.1.1 计算机中的数制及转换在微型计算机中，常见和常使用的数制♦十进制♦二进制♦八进制♦十六进制等。
1.十进制十进制计数特征如下：♦使用10个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9♦基数为10♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢十进一决定其实际数值。
任意一个十进制正数D，可以写成如下形式：(D)10＝D n-l³10 n-1 +D n-2³10 n-2 +…+D l³101+D0³100+D—l³10 -1+D-2³10-2+²²+D-n³10-n2.二进制在二进制计数制中，基数是2，计数的原则是“逢2进1”。
特征如下：♦使用两个不同的数码符号0和l♦基数为2♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢二进一决定其实际数值。
任意一个二进制正数B，可以写成如下形式：(B)2＝B n—l³2 n-1 +B n—2³2 n-2+…+B l³21+B0³20+B—l³2 -1+B-2³1-2+²²+B-n³1-n十进制TO二进制把十进制整数转换成二进制整数通常采用的方法是“除以2取余数”。
把十进制小数转换成二进制小数所采用的规则是“乘2取整”。
在计算机中，数的存储、运算、传输都使用二进制。
[例 1-2] 将十进制小数0.6875转换成二进制小数3．八进制在八进制计数制中，基数是8，计数的原则是“逢8进1”。
特征如下：♦使用8个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7♦基数为8♦每一个数码符号根据它在数中所处的位置(即数位)，按逢八进一来决定其实际数值。
任意一个八进制正数S，可表示为：(S)8＝S n—l³8 n-1+S n—2³8 n-2+²²+S1³8 1+S0³8 0 +S—l³8–1+²²+S-m³8-m转换: 将十进制整数转换成八进制整数的方法是“除以8取余数”。
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
微机原理
第一章ENIAC 的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。
冯·诺依曼（Johe V on Neumman ）提出了“存储程序”的计算机设计方案。
特点是： 1、采用二进制数形式表示数据和计算机指令。
2、指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。
由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。
工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。
一型计算机的分类字长：有4位、8位、16位、32位、64位微型计算机等 工艺：可分成MOS 工艺、双极型TTL 工艺的微处理器 结构类型：有单片机、单板机、位片机、微机系统等 用途：个人计算机、工作站/务器、网络计算机 体积大小：台式机、携机。
二．微型计算机的性能指标介绍位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。
字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。
字节（Byte ）：是计算机中通用的基本单元，由8个二进制位组成。
字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。
主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。
访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。
指令数：构成微型计算机的操作命令数。
基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。
可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。
兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。
性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。
微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ：1.中央处理单元CPU （Control Processing Unit ）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。
微处理器是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。
微机原理及应用核心笔记
第1章、微型计算机基础知识§1．1 微机的一般概念和基本组成（一）冯. 诺依曼结构计算机从第一代电子计算机开始到现代计算机，其制造技术发生了极大的变化，但我们目前使用的各类计算机大都沿用了冯. 诺依曼结构。
概括起来冯. 诺依曼结构有如下要点：1、采用二进制形式表示数据和指令；2、将程序（包括数据和指令序列）事先存储到主计算机内，即：程序顺序存储方式；论文：程序控制、存储程序3、计算机系统由运算器、控制器、存储器、输入和输出装置等组成。
（二）微型机的基本组成微型计算机系统由计算机硬件系统和软件系统组成。
（微机系统、微机、CPU）P3微型计算机系统的硬件由微型计算机（主机）和外围（输入、输出）设备组成。
主机由：CPU（中央处理器：算术、逻辑运算部件；累加器、寄存器；控制部件；内部总线）；主存储器（ROM、RAM）；输入、输出接口；系统总线组成。
微型计算机系统的软件由系统软件、工具软件和应用软件组成。
CPU是计算机的心脏。
是一片超大规模集成电路芯片，它的功能直接决定了计算机的性能好坏。
CPU的主要功能：●可进行算术、逻辑运算；●临时保存数据；●能对指令进行译码，并执行规定的动作；●能与内存或外设交换数据；●能提供整个系统需要的定时和控制；●可以响应其它设备的中断请求CPU的主要参数有：（1）主频（2）一次能处理的数据位数。
它由CPU的数据线条数决定。
（3）能带多少存储器和I/O口。
它由CPU的地址线条数决定。
如：Pentium 80586 CPU为32位CPU，主频可为60MHZ，可带4GB存储器。
Pentium pⅡCPU为32位CPU，主频可为130MHZ。
PC/XT机，CPU是Inter 8086，16位，主频8MHZ，可1MB存储器。
存储器用来存储程序和数据。
存储器分内存和外存。
（1）内存CPU用地址线直接访问的存储器称内存，内存又分RAM和ROM。
ROM是只读存储器，其中存放的程序和数据是计算机生产厂用特殊方式写入的，计算机不加电时也不丢失。
《微机原理》习题集
第一章 计算机基础一、问答题 1、下列数值或字符串表示成相应的ASCII 码是多少？ （1）换行 （2）字母“Q ” （3））空格 （4）汉字“隘”（国标码） （5）汉字“保”（内部码） （6）51 （7）Hello 2、下列各机器数所表示数的范围是 （1）8位二进制无符号定点整数；（2）8位二进制无符号定点小数； （3）16位二进制无符号定点整数； （4）用补码表示的16位二进制有符号整数； 3、(111)X=273，基数X=？ 4、有一个二进制小数X=0.X1X2X3X4X5X6 (1) 若使X ≥1/2，则X1……X6应满足什么条件? (2) 若使X ＞1/8，则X1……X6应满足什么条件？ 5、 有两个二进制数X=01101010，Y=10001100，试比较它们的大小。
（1） X 和Y 两个数均为无符号数； （2） X 和Y 两个数均为有符号的补码数。
6、 一个用十六进制表示的两位整数，如果改用十进制数表示，顺序正好颠倒，该数是多少？ 二、填空题1、对于R 进制数来说，其基数（能使用的数字符号个数）是 ，能使用的最小数字符号是 。
2、八进制数的基数为8，能用到的数字符号个数为 。
3、十进制数72转换成八进制数是 。
4、与十进制数49.875等值的八进制数是 。
5、与十进制数67等值的十六进制数是 。
6、十进制小数0.6875转换成十六进制数是 。
7、二进制数101.011转换成十进制数是 。
8、与二进制数101110等值的八进制数是 。
9、十六进制数0E12转换成二进制数是 。
10、汉字国标码字符集中共包含有 个汉字和图形符号。
11、把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ，即得到汉字国标码；把汉字区位码的区码和位码都加上十六进制数 ，即得到汉字机内码。
12、将下列十进制数8609、5254、2730、1998变为8421BCD码分别是 。
三、选择题1、在计算机机内部，一切信息的存取、处理和传送都是以形式进行的。
微机原理与接口技术总复习
微机原理与接⼝技术总复习微机原理与接⼝技术总复习第⼀部分：填空题第⼀章微机的基本知识1.1基本知识结构微机的构成（包括硬件：主机+外设；软件：操作系统+编译程序+汇编程序+诊断程序+数据库等）微机的⼯作原理和⼯作过程①⼯作原理（冯.诺依曼原理）②⼯作过程（取指令、分析指令、执⾏指令）③控制器的两个主要功能了解微机的主要技术指标数的原码、反码、补码的表⽰⽅法及补码的运算⼆、⼋、⼗、⼗六进制数的表⽰及其相互转换ASCII码、BCD码的表⽰⽅法及其运算、修正原则⽆符号数与符号数的运算及其对标志位的影响1.2相关习题1.对于⼆进制数0110 1001B，⽤⼗进制数表⽰时为：105D；⽤⼗六进制数表⽰时为：69H。
BCD2.设机器字长为8位，最⾼位是符号位。
则⼗进制数–11所对应的原码为：10001011B。
3.已知某数的原码是10110110B，则其反码是11001001B ；补码是11001010B 。
4.⼀个8位⼆进制数⽤补码⽅式表⽰的有符号数的范围是-128~+127 。
第⼆章微处理器与系统结构2.1基本知识结构掌握8086CPU的内部结构与主要引脚信号功能1、内部结构（BIU与EU）组成与功能2、主要引脚信号AD0~AD15, A16/S3~A19/S6,（地址锁存的必要性）BHE, NMI, INTR, INTA, HOLD, HLDA, RESET,READY, ALE, DEN，LOCK，RD，WR，M/IO。
熟悉8086 CPU 内部寄存器阵列了解8086最⼤组态与最⼩组态的区别熟悉存储器物理地址的⽣成及存储器组织20位地址如何⽣成；存储器是如何组织的，字节、字、字符串在内存中是如何存放的。
熟悉CPU中的标志寄存器及堆栈6个状态标志+3个控制标志；堆栈定义、堆栈组成及操作，为什么要设置堆栈？熟悉系统的输⼊/输出结构和基本总线周期（会画读、写周期基本时序图）2.2相关习题1.8086 CPU从功能上分为EU 和BIU 两部分。
微型计算机的工作过程
微型计算机的工作过程
实训1-2 计算机指令的执行过程
假定让计算机计算“1FH＋4DH＝?”， 虽然这是一个相当简单的加法运算，但是 计算机却无法理解。人们必须要先编写一 段程序，以计算机能够理解的语言告诉它 如何一步一步地去做。
“ 1FH” 和 “ 4DH” 中 的 最后一个“H”表明这两个数值 均为十六进制数，它们对应的 二 进 制 数 分 别 为 00011111 和 01001101。
微机原理与接口技术
分析指令 执行指令
结束
（2）分析指令（或称指令译码）。将保存在指令寄 存 器 IR 中 的 指 令 送 到 指 令 译 码 器 （ Instruction Decoder，ID），译出该指令对应的微操作信号，控 制各个部件的操作。其中，如果指令需要取操作数， CPU将发出取数据命令，到存储器中取出所需的操 作数。
（1）操作码：指出计算机所要执行的 基本操作。
一条计算机 指令
一串二进制 代码
（2）操作数：指明参与操作的对象。
微型计算机的工作过程
微型计算机的工作过程
程序 取指令
（ 1 ） 取 指 令 。 CPU 发 出 读 命 令 ， 将 程 序 计 数 器 （Program Counter，PC）所指向的指令的地址存入 地址寄存器（Address Register，AR），PC自动增加， 为读取下一条指令做准备。存储器收到命令后，取 出 要 执 行 的 指 令 并 送 到 指 令 寄 存 器 （ Instruction Register，IR）中暂存。
微机原理与接口技术
微型计算机的工作过程
1.1 计算机指令的基本概念
微型计算机的工作过程本质上就是执行程序的过程。用计算机解决某一具体问题的程序，实际上是由若 干条的每条基本操 作命令称为一条指令，每条指令都规定了计算机执行的一种基本操作。例如，从内存中读取一个数据、将两 个数据相加等，这里的每个动作都对应一条指令。
(完整版)微机原理答案1
第 1 章微型计算机系统概述习题参考答案1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。
CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。
暂存少量数据。
对指令译码并执行指令所规定的操作。
与存储器和外设进行数据交换的能力。
提供整个系统所需要的定时和控制信号。
响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。
1-2．CPU 执行指令的工作过程。
答：指令执行的基本过程：（1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。
（2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。
存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。
（3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。
（4）修改程序计数器的内容。
1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？答：220=1048576=1MB1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？答：微处理器是微型计算机的核心部件。
微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。
以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。
1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024答：128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H1-6．下面二进制数分别转换为十进制及十六进制数：1011.1010B，1111101.11 B答：1011.1010B，十进制：11.625，十六进制：B.AH111101.11B，十进制：125.75,十六进制：7D.CH1-7．(5487)10＝（0101010010000111）BCD＝1010101101111 B1-8．设字长为8 位，请写出下列数的原码、反码、补码和移码：15，－20，－27/32 答：[+15]原=00001111，[+15]反=00001111，[+15]补=00001111，[+15]移=10001111 [-20]原=10010100，[-20]反=11101011，[-20]补=11101100，[-20]移=01101100 [-27/32]原=1.1101100，[-27/32]反=1.0010011，[-27/32]补=1.0010100，[-27/32]移=0.0010100第 2 章微型计算机系统的微处理器习题参考答案2-1．086／8088 CPU 的功能结构由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086/8088 CPU 的功能结构由以下两部分组成：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit），执行部件EU （Execution Unit）。
微型计算机的基本工作过程
微型计算机的基本工作过程The basic working process of a microcomputer involves several key steps. Firstly, the input devices, such as keyboards and mice, capture user commands and data. This information is then transmitted to the central processing unit (CPU), which is the brain of the microcomputer. The CPU processes the data according to the instructions provided by the software programs.微型计算机的基本工作过程包括几个关键步骤。
首先，输入设备（如键盘和鼠标）捕获用户的命令和数据。
这些信息随后被传输到中央处理单元（CPU），即微型计算机的大脑。
CPU根据软件程序提供的指令处理数据。
During the processing, the CPU retrieves data from the memory, performs calculations, and stores the results back in the memory. The memory, which can be either RAM (Random Access Memory) or ROM (Read-Only Memory), temporarily stores data and instructions needed for the computation.在处理过程中，CPU从内存中检索数据，进行计算，并将结果存回内存。
内存可以是随机存取存储器（RAM）或只读存储器（ROM），它们暂时存储计算所需的数据和指令。
微型计算机原理范文
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。
2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储：主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快，但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。
4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。
2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。
3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。
6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。
32位微机原理第2章微机运算基础
1 24 0 23 1 22 1 21 1 20 23D
结果：二进制整数10111，转化为十进制数23
21
2.2.1 任意进制转换为十进制
二进制数转换为十进制数 小数部分（从最低位开始，连续除2） 假设4位二进制整数N，表示为
N K K 1 2 K3K4
K1 21 K2 22 K3 23 K4 24
把02H单元内容
CPU发出读 指令
04H读到DB上
5
程序执行过程实例（执行第2条指令操作）
A中内容送至ALU中的输入
相加结果05H，由 ALU输入端O，送至
累加器A
PC自动加 1
+1
②
PC 0000 0011
PC内容 03H送AR
①
AR 0000
ALU
O
I2
I1
⑧
0000 0101
⑨
端I1，并执行加法操作
中02H单元
读④
ALU
O
I2
I1
A
…
指令译码
PLA
ADD A,n
ID RA
0000 0100 IR
⑦
内部DB
1011 0000 0000 0011 0000 0100 0000 0010 1111 0100
⑥ 0000 DR
0100
把读出的内容
04H，经DB送到
0000 0100 DB
⑤
DR 读命令控制下，
例如：（101.11）2=1×22+0×21+1×20+1×2－1+1×2－2 = (5.75)10
（1111）2=？
n位二进制无符号整数表示范围： 0—(2n-1)
微机原理2-1：8088CPU内部结构、寄存器组、存储器组织
栈段和附加段。
段寄存器即是存放各个逻辑段段首地址的寄 存器。
23
存储器的分段管理
8088有20条地址线， 20＝1MB， 最大可寻址空间为 2 可寻址的地址范围为 00000H～FFFFFH 该地址称物理地址 硬件用 20位的物理地址来对存储单元进行寻 址
24
存储器的分段管理
由于 8088 中的地址寄存器都是 16 位的，用 户不能直接使用20位的物理地址，编程时需 要使用逻辑地址来寻址存储单元。 物理地址 14700H 逻辑地址由两个16位数构成，其形式为： 逻辑地址 1460H:100H 段的起始地址 ： 段内的偏移地址 （16位段地址） ：（ 16位偏移量）
分隔符
7
②指针和变址寄存器 共BP、SP、SI、DI四个 BP：基址指针寄存器Base Pointer ，默认表示
堆栈段基地址；
SP：堆栈指针寄存器Stack Pointer，指示栈顶 SI：源变址寄存器Source Index DI：目的变址寄存器Destination Index
8
2、标志寄存器 标志寄存器（ FR ）是 一个 十六位的 寄存器，但只利用了其中的9位：六个条 件标志和三个控制标志。
CLI 指令复位中断标志：IF＝0
STI 指令置位中断标志：IF＝1
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陷阱标志TF（Trap Flag）
用于控制处理器是否进入单步执行方式： 设置TF＝0，处理器正常工作； 设置 TF＝1，处理器每执行一条指令就中断一次， 中断编号为 1 （称单步中断）， TF 也被称为单 步标志。 单步执行和单步调试
注意： PF 标志仅反映最低 8 位中“ 1 ”的个数
微机原理及应用课件第2章
四、内部寄存器
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
深入理解：每个寄存器中数据的含义
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1. 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）
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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：
DX：
数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址；在 32位乘除法运算时，存放高16位数。
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。
BP与BX的区别：
作为通用寄存器，二者均可用于存放数据； 作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段；用
┇
操作数
35
状态标志位（1）
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）
欲实现对1MB内存空间的正确访问，每个内
存单元在整个内存空间中必须具备20位字长
的惟一地址
物理地址
XXXXXH
12H
00H
内存地址变换：
…
如何将直接产生的16位编码变换
…
为20位物理地址?
┇
内存单元的编址（1）
内存每个单元的地址在逻辑上都由两部分组成：
第2章 微机原理(修改)
常用来存放参与运算的操作数或运算结果。 常用来存放参与运算的操作数或运算结果。
习惯用法： 习惯用法：
AX：累加器，存放算术运算操作数、结果， ： 所有 I/O指令必须都通过AX与接口传送信息； BX：基址寄存器，间接寻址中存放基地址； ： CX： CX：计数寄存器，在循环和串操作指令中作 为计数器； DX：数据寄存器，在间接寻址的I/O指令中存放 ： I/O端口的地址。 在双字乘除法中， 和 存放 位运算结果。 存放32位运算结果 在双字乘除法中，DX和AX存放 位运算结果。
分段机制： 分段机制：
把内存空间划分成若干64kB的逻辑段。 的逻辑段。 把内存空间划分成若干 的逻辑段 每个逻辑段的要求如下： 每个逻辑段的要求如下： 逻辑段的起始地址(通常简称为 段地址)必须 通常简称为： 逻辑段的起始地址 通常简称为：段地址 必须 16的倍数 即最低4位二进制必须全为 的倍数， 位二进制必须全为0； 是16的倍数，即最低4位二进制必须全为0； 逻辑段的最大容量为64K，这由16位寄存器的 ，这由 位寄存器的 逻辑段的最大容量为 寻址空间所决定。 寻址空间所决定。 段与段之间可以重合、重叠、 段与段之间可以重合、重叠、紧密相连或者间 隔分开。 隔分开。
FR16位标志寄存器，存放运算结果 位标志寄存器， 位标志寄存器 的特征。 的特征 OF DF IF TF SF ZF
《微机原理及应用》各章习题参考答案
《微机原理及应用》各章习题参考答案第1章微型计算机概论一、填空题1. 微机硬件系统主要由CPU、（存储器）、（总线）、（输入输出接口）和输入输出设备组成。
2. 冯·诺依曼计算机的核心原理是（存储程序原理）3. 完成下列数制的转换1）10100110B=（ 166 ）D=（ A6H ）H2）223.25 =（ 11011111.01 ）B=（ DF.4 ）H3）1011011.101B=（ 5B.A ）H=（1001 0001.01100010 0101 ）BCD4. 已知[X]补5. 已知A=10101111，B=01010000，则A∧B的结果为( 00000000 ) B=86H，则X的十进制表示形式为( -122 )6. -29H的8位二进制反码是（11010110 ）B7.字符4的ASCII码=（ 34 ）H二、简答题1.冯.诺依曼计算机的结构是怎样的，主要特点有哪些？解：将计算机设计为由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等5个部分组成，所有的执行都以运算器为核心，采用存储程序工作原理。
2. 已知X=-1101001B，Y=-1010110B，用补码方法求X-Y=？解：[X-Y]补=[X+（-Y）]补= [X]补+[-Y] [X]补原=11101001B [X]补 [-Y]=10010111B原=01010110B=[-Y] [X-Y]补补= [X]补+[-Y]补X-Y=[[X-Y]=11101101B补]补=10010011=-0010011=-193. 写出下列真值对应的原码和补码的形式：1）X=-1110011B2）X=-713）X=+1001001B解：1）[X]原码=11110011B , [X]补码=10001101B2）[X]原码=11000111B, [X]补码=10111001B3）[X]原码=01001001, [X] 补码=01001001B=?4. 已知X和Y的真值，求[X+Y]补1）X=-1110111B Y=+1011010B2）X=56 Y=-215. 若与门的输入端A、B、C的状态分别为1、0、1，则该与门的输出端状态为？若将这3位信号连接到或门，那么或门的输出又是什么状态？解：由与和或的逻辑关系知，若“与”门的输入端有一位为“0”，则输出为“0”；若“或”门的输入端有一位为“1”，则输出为“1”。
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• 冯·诺伊曼首先提出的“存储程序”的思想，以及由他 首先规定的计算机的基本结构，人们称之为“冯·诺伊 曼计算机结构”。
• 归纳其基本内容，主要包括以下几点：
(1) 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输 出设备五个部分组成。
(2) 数据和程序均以二进制代码形式不加区别地存放在存 储器中，存放的位置由存储器的地址指定。
• 例如将某存储单元中存放的数据取出并送往运算器进 行运算，再把运算结果送回存储器的指定单元中；当 指定的运算或操作完成后，将结果通过输出设备送出。
• 通常将运算器和控制器合称中央处理器CPU (Central Processing Unit )。CPU和存储器一起构成计算机的主 机部分，而将输入设备和输出设备称为外围设备。
• 这 就 是 最 早 的 “ 存 储 程 序 概 念 ” (Stored Program Concept )的产生。
• EDVAC计算机由运算器、逻辑控制装置、存储器、 输入设备和输出设备五个部分组成。它采用了“存储 程序”的思想，把数据和程序指令均用二进制代码的 形式存放在存储器中，保证了计算机能按事先存入的 程序自动地进行运算。
• 功能较强计算机的运算器还具有专门的乘除法部件与 浮点运算部件。
3. 控制器
• 控制器是指挥和控制计算机各部件协调工作的功能部 件。它从存储器中逐条取出指令，翻译指令代码，并 产生各种控制信号以指挥整个计算机有条不紊地工作， 一步一步地完成指令序列所规定的任务。同时控制器 还要接收输入输出设备的请求信号以及运算器操作状 况的反馈信息，以决定下一步的工作任务。
• 内存储器是CPU可以直接对它进行读出或写入(也称访 问)的存储器，用来存放当前正在使用或经常要使用的 程序和数据。它的容量较小，速度较快，但价格较高。
• 外存用来存放相对来说不经常使用的程序和数据，在 需要时与内存进行成批交换，CPU 不能直接对外存进 行访问。外存的特点是存储容量大，价格较低，但存 取速度较慢。外存通常由磁表面记录介质构成，如磁 盘、磁带等；现在已经出现采用激光技术的光盘作大 容量外存储器。
• 它是由人工设置开关并以插入和拔出导线插头的方式来 编制程序并用转插线把选定的各个控制部分互连起 来以构成程序序列。这种原始的机械式编程方法显然效 率很低。
• 图2.1展示了ENIAC的组成及工作情形概貌。
图2.1 世界上第一台电子计算机ENIAC
• 在微型计算机中，往往把CPU制作在一块大规模集成 电路芯片上，称之为微处理器( Microprocessor )。
1.
• 存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。它是组成 计算机的重要部件，也是使计算机能够实现“存储程 序”功能的基础。
• 根据存储器和中央处理器的关系，存储器可分为内存 和外存。
• 内存通常由存储体和有关的控制逻辑电路组成。存储 体是由存储元件组成的一个信息存储阵列。存储体中 存放着程序和数据信息，而要对这些信息进行存取， 必须通过有关的控制逻辑电路才能实现。存储体被划 分为若干个存储单元，每个单元存放一串二进制信息， 也称存储单元的内容。
• 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。
• 1944~1945年间，冯·诺伊曼应邀参加ENIAC计算机研 制任务。在研制过程中，他深深地感到ENIAC不能存 储程序这一缺陷，并在1945年由他领导的EDVAC试制 方案中，他作为一位主要倡导者指出：ENIAC的开关 定位和转插线连接只不过代表着一些数字信息，它们 完全可以像受程序管理的数据一样，存放于主存储器 中。
• 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。
• 为了对存储器进行读、写操作，控制器除了要给出地址 外，还要给出启动读、写操作的控制信号。这些控制信 号到底何时发出，要由机器的操作时序决定。
• 控制器是整个计算机的操作控制中枢，它依据程序指 令决定计算机在什么时间、根据什么条件去做什么工 作。
• 为了让各种操作能按照一定的时间关系有序地进行， 计算机内设有一套时序信号，给出时间标志。计算机 的各个功能部件按照统一的时钟或节拍信号，一个节 拍一个节拍地快速而有秩序地完成各种操作任务。
• 通常将一条指令的整个执行时间定义为一个指令周期 (Instruction Cycle)；每个指令周期再划分为几个机器 周期(Machine Cycle)；每个机器周期又分为几个时钟 周期。时钟周期是机器操作的最小时间单位，它由机 器的主频来决定。
第2章 计算机的基本结构与工作过程
本章主要内容
（1）计算机及微型计算机的组成 （2）计算机的工作过程
2.1
2.1.1 冯·诺伊曼计算机基本结构
• 世界上第一台电子计算机ENIAC采用电子管作主要构 成元件，大大提高了运算速度，达到每秒钟完成加法运 算5000次，但它存在一个主要缺陷是不能存储程序。
(3) 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以 执行。
2.1.2
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。
图2.3 计算机存储器的基本结构
2．运算器
• 运算器是执行算术运算(加、减、乘、除等) 和逻辑运 算(“与”、“或”、“非”等)的部件。
• 它除了具有一个称之为算术逻辑单元ALU (Arithmatic Logic Unit) 的核心部件外，还有一个能在运算开始时 提供一个操作数并在运算结束时存放运算结果的累加 寄存器(Accumulator)，以及通用寄存器组和有关控制 逻辑电路等。