仇玉章接口匯編部分第二章.ppt

計算機基礎,第二章,目標,解釋計算機工作的原理 介紹計算機的硬件部分和軟件部分 解釋不同種類的硬件和軟件 解釋計算機硬件組件的功能 介紹計算機存儲器 8088 CPU,2,人類追求的計算工具,3,1822 差分機,1833 分析機,MARK I,ENIAC,電子計算機時代,第一臺電子計算機（ENIAC）,4,5000次加法/秒 體重28噸 占地170M2 18800只電子管 1500個繼電器 耗電150KW,計算機的發(fā)展階段,1計算機的誕生與發(fā)展 1）計算機的誕生 1946年在美國賓西法尼亞大學誕生。它的主要元件是電子管，每秒鐘完成5000次加法運算。該機器使用了1500個繼電器，18800個電子管，占地170平米，耗電150千瓦，真可謂“龐然大物”。,5,計算機的發(fā)展階段,2）計算機的發(fā)展階段 (1) 第一代計算機（19461957），通常稱為電子管計算機年代。 (2) 第二代計算機（19581964），通常稱為晶體管計算機年代。 (3) 第三代計算機（19651970），通常稱為集成電路計算機年代。 (4) 第四代計算機（1971年至今），通常稱為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路計算機年代。,6,計算機的發(fā)展階段,(5) 新一代計算機。從80年代開始，日本、美國以及歐洲共同體都相繼開展了新一代計算機(FGCS)的研究。新一代計算機是把信息采集、存儲、處理、通信和人工智能結合在一起的計算機系統，它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式推理、聯想、學習和解釋能力，能幫助人類開拓未知的領域和獲取新的知識。,7,計算機的用途,編輯文檔 播放和錄制歌曲 運行交互式視頻游戲 執(zhí)行大型科學計算 與全球用戶通訊,8,計算機系統的組成部分,9,軟件,硬件,10,硬件組成,中央處理器 存儲器 輸出設備 輸入設備,11,計算機硬件,12,計算機主機內部部件,13,中央處理器,14,硬件結構,15,硬件結構,總線是計算機系統各部件之間傳遞信息的公共通道。 CPU內存、IO接口等部件之間是通過“總線”傳遞信息的。 系統總線有三種，即地址總線(Address Bus)、數據總線(Data Bus)和控制總線(Control Bus)。 （1）地址總線：用來傳遞所尋址的內存單元以及IO端口的地址碼。 486以上CPU有32根地址線，可管理的最大內存空間為4GB,16,硬件結構,（2）數據總線：用來在CPJ與存儲器、CPU與I()端口之間傳送數據。 80486以上CPU有32根數據線，CPU與存儲器、I/O端口每一次可以傳輸4個字節(jié)的數據。 （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。數據總線是雙向總線，控制總線也稱雙向總線,17,存儲器,存儲器是計算機的記憶單元 存儲器通常分為兩類： 主存儲器 輔存儲器,18,用于臨時存儲數據和指令,充當永久存儲介質。如：硬盤、軟盤、光盤等,主存儲器,主存儲器有兩種類型 隨機存取存儲器(RAM) 只讀存儲器(ROM),19,計算機的主要存儲區(qū)域； 用于存儲和檢索傳遞至 CPU 以進行處理的信息； RAM 的類型會影響性能，因為處理器必須將存儲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據可以存取和讀取但不能修改 只讀存儲器 (ROM) 是非易失性存儲器,輔存儲器,主要的輔助存儲器包括： 硬盤 軟盤 光盤,20,硬盤一般用作固定存儲介質,由表面涂有磁性物質的薄型塑料組成,只讀存儲器（ CD - ROM ）,存儲量,計算機存儲量可以用位和字節(jié)計量,21,這么大的數據，我怎么表示呢？,輸入設備,22,用于向計算機發(fā)出指令的設備稱為“輸入設備”,數字化文本、圖形和圖片；修復損壞的照片,指針設備,擊鍵設備,輸出設備,23,用于查看信息或處理過的數據的設備稱為“輸出設備”,使用 “陰極射線管” 技術； 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,系統軟件 應用軟件,24,操作系統的功能,優(yōu)化人機功能 集成程序系統 監(jiān)控 CPU 的運行 控制輸入/輸出,25,最終用戶,程序員,操作系統,設計人員,計算機硬件,操作系統,各種工具軟件,應用軟件,操作系統功能,操作系統是指用來控制和管理計算機硬件資源和軟件資源的程序集合。它是計算機系統中極為重要的系統軟件，用于統一管理計算機資源，合理地組織計算機的工作流程，協調計算機系統的各部分之間、系統與用戶之間、用戶與用戶之間的關系。 操作系統各部分的功能有： CPU管理 內存管理 存儲器管理 設備管理 文件管理 保護系統,26,操作系統類型,現代計算機操作系統一般可分為三組： 多道批處理操作系統 操作系統按照一定的調度原則或根據作業(yè)的優(yōu)先程度從作業(yè)隊列中調出一個或多個作業(yè)進入內存，待作業(yè)運行完畢，由用戶索取運行結果。 分時操作系統 計算機同時為多個用戶提供計算服務 實時操作系統 用于支持對響應時間要求很高的應用程序，以避免錯誤、解釋錯誤甚至系統故障,27,28,用戶與計算機及操作系統的關系,29,馮諾依曼原理，計算機的特點之一就是一切以內存為中心。指令與數據存放在同樣的內存空間。這種計算機的體系結構一直沿用至今，即使使用最新型的多核CPU的計算機也依然如此。,微處理器的一般結構,運算器 算術邏輯運算，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、程序計數器PC (CU) 時序系統和微操作信號發(fā)生器 寄存器組 存放臨時數據、運算的中 間結果、運算特征、操作數地址,30,主要部件,8088 CPU,Intel 8088是一種通用的準16位微處理器，其內部結構為16位，CPU以外的數據線是8位。它有20條地址線，所以直接尋址能力達到1M字節(jié)。,31,8088的寄存器結構,32,通用寄存器,數據寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指針寄存器（SP，BP） 變址寄存器（SI，DI）,33,數據寄存器,用途：存放臨時數據和存放運算操作數。（例） 每個均為16位，但又可分為2個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,數據寄存器特有的習慣用法,AX：累加器 所有I/O指令都通過AX（AL）與接口傳送信息; 中間運算結果也多放于AX（AL）中； 乘除法指令的一個操作數必須在AX（AL）中。 BX：基址寄存器 在間接尋址中用于存放操作數的基地址。 CX：計數寄存器 用于在循環(huán)指令或串操作指令中存放計數值。 DX：數據寄存器 在間接尋址的I/O指令中存放I/O端口地址； 在32位乘除法運算時，存放高16位數。,35,地址指針寄存器,SP：堆棧指針寄存器 其內容為堆棧棧頂的偏移地址； 任何堆棧操作后，SP都會自動增/減量。 BP：基址指針寄存器 在間接尋址中用于存放操作數的基地址； 常用于訪問存放在堆棧中的數據。,36,變址寄存器,SI：源變址寄存器，用于訪問源操作數 DI：目標變址寄存器，用于訪問目的操作數 常用于操作數的間接尋址或變址尋址。 在串操作指令中，SI存放源操作數的偏移地址，而DI存放目標操作數的偏移地址。,37,二、段寄存器,用于存放邏輯段的段基地址（簡稱段地址） CS：代碼段寄存器。代碼段存放指令代碼 DS：數據段寄存器 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,這兩個段存放操作數,堆棧段,SS,數據段,DS/ES,代碼段,CS,三、控制寄存器,IP：指令指針寄存器 其內容為下一條要執(zhí)行的指令的偏移地址。 FLAGS：標志寄存器 存放指令執(zhí)行結果的特征： 有些指令（如算術指令）要改變FLAGS的內容(影響FLAGS)； 有些指令對FLAGS無影響。 6個狀態(tài)標志位（CF，SF，AF，PF，OF，ZF） 3個控制標志位（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)標志寄存器是一個16位的寄存器，空著的各位暫未使用。8088中所用的9位對我們了解8088CPU的工作和用匯編語言編寫程序是很重要的。這些標志位的含義如下： C進位標志位。 P奇偶標志位。 A半加標志位,40,Z零標志位。 S符號標志位。 T陷阱標志位(單步標志位)。 I中斷允許標志位。 D方向標志位。 O溢出標志位。,41,Intel 8088的功能結構,42,8088CPU的內部結構,8088內部由兩部分組成： 執(zhí)行單元（EU） 總線接口單元（BIU）,43,總線接口單元,功能： 從內存中取指令到指令預取隊列IPQ； 負責與內存或I/O接口之間的數據傳送； 在執(zhí)行轉移指令時，BIU將清除IPQ，然后從轉移的目的地址處開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 結果保存到目的操作數 運算特征保存在標志寄存器FLAGS（僅對影響標志的指令）,45,存貯器組織,8088微處理器有20條地址總線，可尋址1MB的存儲器空間。由于8088微處理器是一個16位結構，段寄存器均為16位，這樣16位寄存器就無法存放20位地址了。為了解決這個問題，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生的： 物理地址=段寄存器的內容16+偏移地址 段寄存器的內容16(相當于左移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。復位后的啟動地址由CS段 寄存器和IP的內容(作為偏移量)