仇玉章接口匯編部分第二章.ppt

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),第二章,目標(biāo),解釋計(jì)算機(jī)工作的原理 介紹計(jì)算機(jī)的硬件部分和軟件部分 解釋不同種類的硬件和軟件 解釋計(jì)算機(jī)硬件組件的功能 介紹計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器 8088 CPU,2,人類追求的計(jì)算工具,3,1822 差分機(jī),1833 分析機(jī),MARK I,ENIAC,電子計(jì)算機(jī)時(shí)代,第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）,4,5000次加法/秒 體重28噸 占地170M2 18800只電子管 1500個(gè)繼電器 耗電150KW,計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展 1）計(jì)算機(jī)的誕生 1946年在美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)誕生。它的主要元件是電子管，每秒鐘完成5000次加法運(yùn)算。該機(jī)器使用了1500個(gè)繼電器，18800個(gè)電子管，占地170平米，耗電150千瓦，真可謂“龐然大物”。,5,計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,2）計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段 (1) 第一代計(jì)算機(jī)（19461957），通常稱為電子管計(jì)算機(jī)年代。 (2) 第二代計(jì)算機(jī)（19581964），通常稱為晶體管計(jì)算機(jī)年代。 (3) 第三代計(jì)算機(jī)（19651970），通常稱為集成電路計(jì)算機(jī)年代。 (4) 第四代計(jì)算機(jī)（1971年至今），通常稱為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路計(jì)算機(jī)年代。,6,計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,(5) 新一代計(jì)算機(jī)。從80年代開(kāi)始，日本、美國(guó)以及歐洲共同體都相繼開(kāi)展了新一代計(jì)算機(jī)(FGCS)的研究。新一代計(jì)算機(jī)是把信息采集、存儲(chǔ)、處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它不僅能進(jìn)行一般信息處理，而且能面向知識(shí)處理，具有形式推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋能力，能幫助人類開(kāi)拓未知的領(lǐng)域和獲取新的知識(shí)。,7,計(jì)算機(jī)的用途,編輯文檔 播放和錄制歌曲 運(yùn)行交互式視頻游戲 執(zhí)行大型科學(xué)計(jì)算 與全球用戶通訊,8,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成部分,9,軟件,硬件,10,硬件組成,中央處理器 存儲(chǔ)器 輸出設(shè)備 輸入設(shè)備,11,計(jì)算機(jī)硬件,12,計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部部件,13,中央處理器,14,硬件結(jié)構(gòu),15,硬件結(jié)構(gòu),總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件之間傳遞信息的公共通道。 CPU內(nèi)存、IO接口等部件之間是通過(guò)“總線”傳遞信息的。 系統(tǒng)總線有三種，即地址總線(Address Bus)、數(shù)據(jù)總線(Data Bus)和控制總線(Control Bus)。 （1）地址總線：用來(lái)傳遞所尋址的內(nèi)存單元以及IO端口的地址碼。 486以上CPU有32根地址線，可管理的最大內(nèi)存空間為4GB,16,硬件結(jié)構(gòu),（2）數(shù)據(jù)總線：用來(lái)在CPJ與存儲(chǔ)器、CPU與I()端口之間傳送數(shù)據(jù)。 80486以上CPU有32根數(shù)據(jù)線，CPU與存儲(chǔ)器、I/O端口每一次可以傳輸4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 （3）控制總線：是CPU向外部發(fā)出的各種操作命令。 從信息流向的角度講，地址總線是單向總線，信息由CPU發(fā)出。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，控制總線也稱雙向總線,17,存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶單元 存儲(chǔ)器通常分為兩類： 主存儲(chǔ)器 輔存儲(chǔ)器,18,用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令,充當(dāng)永久存儲(chǔ)介質(zhì)。如：硬盤、軟盤、光盤等,主存儲(chǔ)器,主存儲(chǔ)器有兩種類型 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 只讀存儲(chǔ)器(ROM),19,計(jì)算機(jī)的主要存儲(chǔ)區(qū)域； 用于存儲(chǔ)和檢索傳遞至 CPU 以進(jìn)行處理的信息； RAM 的類型會(huì)影響性能，因?yàn)樘幚砥鞅仨殞⒋鎯?chǔ)在此處的信息每秒刷新多次,它是集成電路芯片； 其中包含的程序和數(shù)據(jù)可以存取和讀取但不能修改 只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 是非易失性存儲(chǔ)器,輔存儲(chǔ)器,主要的輔助存儲(chǔ)器包括： 硬盤 軟盤 光盤,20,硬盤一般用作固定存儲(chǔ)介質(zhì),由表面涂有磁性物質(zhì)的薄型塑料組成,只讀存儲(chǔ)器（ CD - ROM ）,存儲(chǔ)量,計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量可以用位和字節(jié)計(jì)量,21,這么大的數(shù)據(jù)，我怎么表示呢？,輸入設(shè)備,22,用于向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令的設(shè)備稱為“輸入設(shè)備”,數(shù)字化文本、圖形和圖片；修復(fù)損壞的照片,指針設(shè)備,擊鍵設(shè)備,輸出設(shè)備,23,用于查看信息或處理過(guò)的數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為“輸出設(shè)備”,使用 “陰極射線管” 技術(shù)； VGA 或 SVGA 顯示器,輕薄型顯示器；比 CRT 顯示器省電,用于支持聲音的程序；揚(yáng)聲器連接到聲卡,通常分為兩種類型：撞擊式、非撞擊式,軟件類別,系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件,24,操作系統(tǒng)的功能,優(yōu)化人機(jī)功能 集成程序系統(tǒng) 監(jiān)控 CPU 的運(yùn)行 控制輸入/輸出,25,最終用戶,程序員,操作系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員,計(jì)算機(jī)硬件,操作系統(tǒng),各種工具軟件,應(yīng)用軟件,操作系統(tǒng)功能,操作系統(tǒng)是指用來(lái)控制和管理計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源的程序集合。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中極為重要的系統(tǒng)軟件，用于統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部分之間、系統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。 操作系統(tǒng)各部分的功能有： CPU管理 內(nèi)存管理 存儲(chǔ)器管理 設(shè)備管理 文件管理 保護(hù)系統(tǒng),26,操作系統(tǒng)類型,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)一般可分為三組： 多道批處理操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)按照一定的調(diào)度原則或根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先程度從作業(yè)隊(duì)列中調(diào)出一個(gè)或多個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存，待作業(yè)運(yùn)行完畢，由用戶索取運(yùn)行結(jié)果。 分時(shí)操作系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)同時(shí)為多個(gè)用戶提供計(jì)算服務(wù) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 用于支持對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求很高的應(yīng)用程序，以避免錯(cuò)誤、解釋錯(cuò)誤甚至系統(tǒng)故障,27,28,用戶與計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)的關(guān)系,29,馮諾依曼原理，計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)之一就是一切以內(nèi)存為中心。指令與數(shù)據(jù)存放在同樣的內(nèi)存空間。這種計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)一直沿用至今，即使使用最新型的多核CPU的計(jì)算機(jī)也依然如此。,微處理器的一般結(jié)構(gòu),運(yùn)算器 算術(shù)邏輯運(yùn)算，由加法器和 (ALU) 一些輔助邏輯電路組成 指令寄存器IR 控制器 指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器PC (CU) 時(shí)序系統(tǒng)和微操作信號(hào)發(fā)生器 寄存器組 存放臨時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中 間結(jié)果、運(yùn)算特征、操作數(shù)地址,30,主要部件,8088 CPU,Intel 8088是一種通用的準(zhǔn)16位微處理器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為16位，CPU以外的數(shù)據(jù)線是8位。它有20條地址線，所以直接尋址能力達(dá)到1M字節(jié)。,31,8088的寄存器結(jié)構(gòu),32,通用寄存器,數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指針寄存器（SP，BP） 變址寄存器（SI，DI）,33,數(shù)據(jù)寄存器,用途：存放臨時(shí)數(shù)據(jù)和存放運(yùn)算操作數(shù)。（例） 每個(gè)均為16位，但又可分為2個(gè)8位寄存器，即： AX AH，AL BX BH，BL CX CH，CL DX DH，DL,34,例如：若(AX)1234H, 則(AH)12H, (AL)34H,數(shù)據(jù)寄存器特有的習(xí)慣用法,AX：累加器 所有I/O指令都通過(guò)AX（AL）與接口傳送信息; 中間運(yùn)算結(jié)果也多放于AX（AL）中； 乘除法指令的一個(gè)操作數(shù)必須在AX（AL）中。 BX：基址寄存器 在間接尋址中用于存放操作數(shù)的基地址。 CX：計(jì)數(shù)寄存器 用于在循環(huán)指令或串操作指令中存放計(jì)數(shù)值。 DX：數(shù)據(jù)寄存器 在間接尋址的I/O指令中存放I/O端口地址； 在32位乘除法運(yùn)算時(shí)，存放高16位數(shù)。,35,地址指針寄存器,SP：堆棧指針寄存器 其內(nèi)容為堆棧棧頂?shù)钠频刂罚?任何堆棧操作后，SP都會(huì)自動(dòng)增/減量。 BP：基址指針寄存器 在間接尋址中用于存放操作數(shù)的基地址； 常用于訪問(wèn)存放在堆棧中的數(shù)據(jù)。,36,變址寄存器,SI：源變址寄存器，用于訪問(wèn)源操作數(shù) DI：目標(biāo)變址寄存器，用于訪問(wèn)目的操作數(shù) 常用于操作數(shù)的間接尋址或變址尋址。 在串操作指令中，SI存放源操作數(shù)的偏移地址，而DI存放目標(biāo)操作數(shù)的偏移地址。,37,二、段寄存器,用于存放邏輯段的段基地址（簡(jiǎn)稱段地址） CS：代碼段寄存器。代碼段存放指令代碼 DS：數(shù)據(jù)段寄存器 ES：附加段寄存器 SS：堆棧段寄存器：指示堆棧區(qū)域的位置,38,這兩個(gè)段存放操作數(shù),堆棧段,SS,數(shù)據(jù)段,DS/ES,代碼段,CS,三、控制寄存器,IP：指令指針寄存器 其內(nèi)容為下一條要執(zhí)行的指令的偏移地址。 FLAGS：標(biāo)志寄存器 存放指令執(zhí)行結(jié)果的特征： 有些指令（如算術(shù)指令）要改變FLAGS的內(nèi)容(影響FLAGS)； 有些指令對(duì)FLAGS無(wú)影響。 6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位（CF，SF，AF，PF，OF，ZF） 3個(gè)控制標(biāo)志位（IF，TF，DF）,39,O,D,I,T,S,Z,A,P,C,15,0,2,4,6,7,8,9,10,11,FLAGS,狀態(tài)標(biāo)志寄存器是一個(gè)16位的寄存器，空著的各位暫未使用。8088中所用的9位對(duì)我們了解8088CPU的工作和用匯編語(yǔ)言編寫程序是很重要的。這些標(biāo)志位的含義如下： C進(jìn)位標(biāo)志位。 P奇偶標(biāo)志位。 A半加標(biāo)志位,40,Z零標(biāo)志位。 S符號(hào)標(biāo)志位。 T陷阱標(biāo)志位(單步標(biāo)志位)。 I中斷允許標(biāo)志位。 D方向標(biāo)志位。 O溢出標(biāo)志位。,41,Intel 8088的功能結(jié)構(gòu),42,8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu),8088內(nèi)部由兩部分組成： 執(zhí)行單元（EU） 總線接口單元（BIU）,43,總線接口單元,功能： 從內(nèi)存中取指令到指令預(yù)取隊(duì)列IPQ； 負(fù)責(zé)與內(nèi)存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送； 在執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，BIU將清除IPQ，然后從轉(zhuǎn)移的目的地址處開(kāi)始取指令并重新填充IPQ。,44,執(zhí)行單元,功能：執(zhí)行指令，具體操作如下 從IPQ中取指令代碼 譯碼 完成指定的操作 結(jié)果保存到目的操作數(shù) 運(yùn)算特征保存在標(biāo)志寄存器FLAGS（僅對(duì)影響標(biāo)志的指令）,45,存貯器組織,8088微處理器有20條地址總線，可尋址1MB的存儲(chǔ)器空間。由于8088微處理器是一個(gè)16位結(jié)構(gòu)，段寄存器均為16位，這樣16位寄存器就無(wú)法存放20位地址了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，8088利用分段的方法，它首先將16位的段地址左移4位，然后再與16位的偏移地址相加形成20位的物理地址.,46,存貯器組織,物理地址 = 段基地址10H + 偏移量,47,存貯器組織,48,49,20位的物理地址是這樣產(chǎn)生的： 物理地址=段寄存器的內(nèi)容16+偏移地址 段寄存器的內(nèi)容16(相當(dāng)于左移4位)變?yōu)?0位， 再在低端16位上加上16位的偏移地址(也叫做有效地址) ，便可得到20位的物理地址。復(fù)位后的啟動(dòng)地址由CS段 寄存器和IP的內(nèi)容(作為偏移量)