第一章微機(jī)基礎(chǔ)

1、教材及參考資料：教材及參考資料： 微機(jī)原理與接口技術(shù)（第微機(jī)原理與接口技術(shù)（第2版）版） 朱曉華朱曉華 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 IBM-PC宏匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)宏匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 于春凡于春凡 南開(kāi)大學(xué)出版社南開(kāi)大學(xué)出版社 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 戴梅萼戴梅萼 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 史永宏史永宏 ：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)樓基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)樓B616 86981906第第1 1章章 微機(jī)基礎(chǔ)微機(jī)基礎(chǔ)目錄目錄第一章第一章 微機(jī)原理微機(jī)原理1.1 微機(jī)概述微機(jī)概述1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示和編碼計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示和編碼1.3 微機(jī)的一般概念微機(jī)的一般概念1.4 Inte

2、l微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu) 1.1.1 微機(jī)發(fā)展概況微機(jī)發(fā)展概況1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世1971年，美國(guó)年，美國(guó)Intel公司研究并制造了公司研究并制造了I4004微處理器芯片。微處理器芯片。該芯片能同時(shí)處理該芯片能同時(shí)處理4位二進(jìn)制數(shù)，集成了位二進(jìn)制數(shù)，集成了2300個(gè)晶體管，個(gè)晶體管，每秒可進(jìn)行每秒可進(jìn)行6萬(wàn)次運(yùn)算，成本約為萬(wàn)次運(yùn)算，成本約為200美元。它是世界上美元。它是世界上第第一個(gè)微處理器芯片一個(gè)微處理器芯片，以它為核心組成的，以它為核心組成的MCS-4計(jì)算機(jī)，標(biāo)計(jì)算機(jī)，標(biāo)志了世界第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的誕生。志了世界第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的誕生。微機(jī)概念微機(jī)概念：以

3、大規(guī)模、超大規(guī)模構(gòu)成的微處理器作為核心：以大規(guī)模、超大規(guī)模構(gòu)成的微處理器作為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入，配以存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所制造出輸出接口電路及系統(tǒng)總路線所制造出的計(jì)算機(jī)。的計(jì)算機(jī)。劃分階段的標(biāo)志：以劃分階段的標(biāo)志：以字長(zhǎng)字長(zhǎng)和和微處理器型號(hào)微處理器型號(hào)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：速度速度越來(lái)越快越來(lái)越快 容量容量越來(lái)越大越來(lái)越大 功能功能越來(lái)越強(qiáng)越來(lái)越強(qiáng)1.1 1.1 微機(jī)概述微機(jī)概述在微機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，最為成功也最有影響力的是在微機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，最為成功也最有影響力的是IBM PC系列微機(jī)系列微機(jī)。第一臺(tái)第一臺(tái)IBM-PC: 1982年，采用年，采用Intel 8088 CPU的準(zhǔn)的

4、準(zhǔn)16位微機(jī)位微機(jī)IBM PC。微機(jī)的體系結(jié)構(gòu)：微機(jī)的體系結(jié)構(gòu)：馮馮.諾依曼建立的諾依曼建立的存儲(chǔ)程序概念存儲(chǔ)程序概念計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)的組成二進(jìn)制表示指令和數(shù)據(jù)二進(jìn)制表示指令和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中程序和數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中 微機(jī)采用了微機(jī)采用了分層分層的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)器系統(tǒng). 存儲(chǔ)器可分為存儲(chǔ)器可分為5層層： 0層層通常是通常是CPU內(nèi)部寄存器內(nèi)部寄存器,離離CPU最近最近,存取存取速度快速度快,但數(shù)量有限但數(shù)量有限. 1 1層層存儲(chǔ)器是高速緩沖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是高速緩沖存儲(chǔ)器CacheCache 2層層是主存儲(chǔ)器是主存儲(chǔ)器,通常由動(dòng)態(tài)通常由動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)組成組成 3層層是大容量

5、的虛擬存儲(chǔ)器（磁盤(pán)存儲(chǔ)器）是大容量的虛擬存儲(chǔ)器（磁盤(pán)存儲(chǔ)器） 4層層是外存儲(chǔ)器（光存儲(chǔ)介質(zhì)等）是外存儲(chǔ)器（光存儲(chǔ)介質(zhì)等）軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的發(fā)展同樣發(fā)展迅速。操作系統(tǒng)最為常見(jiàn)的的發(fā)展同樣發(fā)展迅速。操作系統(tǒng)最為常見(jiàn)的5種：種：DOS，Windows, Linux, UNIX/Xenix, OS/2. 本課程是以本課程是以MS-DOS為操作系統(tǒng)介紹為操作系統(tǒng)介紹80 x86系列微系列微機(jī)的原理及接口技術(shù)機(jī)的原理及接口技術(shù)在微機(jī)家族中，在微機(jī)家族中，單片微機(jī)單片微機(jī)的發(fā)展同樣十分引人注的發(fā)展同樣十分引人注目。單片機(jī)是把目。單片機(jī)是把CPU、一定容量的存儲(chǔ)器和必要、一定容量的存儲(chǔ)器和必要的的I/O接口電

6、路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成的具有計(jì)算接口電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成的具有計(jì)算機(jī)的完整功能的一種微機(jī)機(jī)的完整功能的一種微機(jī).1.1.2 微機(jī)的應(yīng)用微機(jī)的應(yīng)用1.工業(yè)控制工業(yè)控制2.事物處理事物處理3.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）4.教學(xué)培訓(xùn)教學(xué)培訓(xùn)5.家庭娛樂(lè)和家政事務(wù)管理家庭娛樂(lè)和家政事務(wù)管理6.科學(xué)和工程計(jì)算科學(xué)和工程計(jì)算7.人工智能人工智能1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示和編碼計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示和編碼主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.計(jì)算機(jī)中的進(jìn)位計(jì)數(shù)制計(jì)算機(jī)中的進(jìn)位計(jì)數(shù)制 2.計(jì)算機(jī)中常用的編碼計(jì)算機(jī)中常用的編碼 3.帶符號(hào)數(shù)的表示帶符號(hào)數(shù)的表示 1.2.1 計(jì)算機(jī)中的進(jìn)位

7、計(jì)數(shù)制計(jì)算機(jī)中的進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示法進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示法十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用0 0，1 1，2 2，8 8，9 9十個(gè)不同的符號(hào)來(lái)表示數(shù)值，它采用的是十個(gè)不同的符號(hào)來(lái)表示數(shù)值，它采用的是“逢十逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十進(jìn)一，借一當(dāng)十”的原則。的原則。二進(jìn)制表示法二進(jìn)制表示法 基數(shù)為基數(shù)為10的記數(shù)制叫十進(jìn)制；基數(shù)為的記數(shù)制叫十進(jìn)制；基數(shù)為2的記數(shù)制叫的記數(shù)制叫做二進(jìn)制。做二進(jìn)制。 二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算規(guī)則是二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。 八進(jìn)制表示法八進(jìn)制表示法 八進(jìn)制數(shù)是基數(shù)為八的計(jì)數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)主要采八進(jìn)制數(shù)是基數(shù)為

8、八的計(jì)數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)主要采用用0，1，2，7這八個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。這八個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。 八進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為八進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”。 八進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：八進(jìn)制表示數(shù)值方法如下： 例：（例：（467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8(-1)十六進(jìn)制表示法十六進(jìn)制表示法 基數(shù)為基數(shù)為16，用，用0 - 9 、A - F 十五個(gè)字符來(lái)數(shù)值，逢十六進(jìn)一十五個(gè)字符來(lái)數(shù)值，逢十六進(jìn)一。 各位的權(quán)值為各位的權(quán)值為 16I 十六進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：十六進(jìn)制表示數(shù)值方法如下： NH= Ki * 16i 其中：其中：Ki = 0 -

9、9 、A F 例：（例：（56D.3)H = 5 * 162 + 6 * 161 + 13 * 160 + 3 * 16(-1) 2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開(kāi)相加即可。方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開(kāi)相加即可。例例:11101.101 =124+123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125 =29.875十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 方法：方法： A、將、將整數(shù)部分

10、和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。 B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除除2取余法取余法：用：用2不斷地去除要不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。 C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘乘2取整法取整法：每次用：每次用2與小數(shù)部與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點(diǎn)后即。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點(diǎn)后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果

11、。為轉(zhuǎn)換結(jié)果。二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 A、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換采用、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位三位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向兩邊分別進(jìn)行每三位分的方法。從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向兩邊分別進(jìn)行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足三；向右不足三位的，從右邊補(bǔ)位的，從右邊補(bǔ)0。 B、二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用、二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一四位化一位位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向兩邊分別進(jìn)行每四的方法。從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始向

12、兩邊分別進(jìn)行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)0；向右不；向右不足四位的，從右邊補(bǔ)足四位的，從右邊補(bǔ)0。八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 方法：采用方法：采用“一位化三位（四位）一位化三位（四位）”的方法。按的方法。按順序?qū)懗雒课话诉M(jìn)制（十六進(jìn)制）數(shù)對(duì)應(yīng)的二順序?qū)懗雒课话诉M(jìn)制（十六進(jìn)制）數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)BCD碼碼：用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù)：用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制數(shù) 0000：0 0001：1 ： ： 1001：91.2.2 1.2.2 計(jì)算機(jī)中常用的編碼計(jì)算機(jī)

13、中常用的編碼 ASCIIASCII碼碼采用采用7 7位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼對(duì)字符進(jìn)行編碼對(duì)字符進(jìn)行編碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼例： A 41H a 61H 1 31H 換行 0AH 回車 0DH 空格 20H符號(hào)信息的編碼符號(hào)信息的編碼 ASCII 字符表0000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENGNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(

14、8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDEL注：H 表示高 3 位，L 表示低 4 位。HL ASCIIASCII碼表碼表1.2.3 1.2.3 帶符號(hào)數(shù)的表示帶符號(hào)數(shù)的表示1、數(shù)的表示：、數(shù)的表示： 假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位：位：7 6 5 4 3 2 1 0符號(hào)位符號(hào)位 數(shù)值位假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為1616位：位：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0符號(hào)位符號(hào)位 = 0 正數(shù)正數(shù) 數(shù)值位 = 1 負(fù)數(shù)負(fù)數(shù)2 2、數(shù)的常用表示法：、數(shù)的常用

15、表示法：原碼原碼 反碼反碼 補(bǔ)碼補(bǔ)碼原碼表示法：符號(hào)原碼表示法：符號(hào) + 絕對(duì)值絕對(duì)值例：例：n = 8bit +3原碼原碼 = 0 000,0011 = 03H - 3原碼原碼 = 1 000,0011 = 83H +0原碼原碼 = 0 000,0000 = 00H - 0原碼原碼 = 1 000,0000 = 80H 0 的表示不唯一的表示不唯一反碼表示法：正數(shù)的反碼同原碼，負(fù)數(shù)的反碼數(shù)值位與反碼表示法：正數(shù)的反碼同原碼，負(fù)數(shù)的反碼數(shù)值位與原碼相反原碼相反例：n = 8bit +5反碼 = 0 000,0101 = 05H - 5反碼 = 1 111,1010 = FAH +0反碼 = 0

16、 000,0000 = 00H - 0反碼 = 1 111,1111 = FFH 0 的表示不唯一的表示不唯一 補(bǔ)碼表示法：補(bǔ)碼表示法：正數(shù)的補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼： 同原碼同原碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼： （1）寫(xiě)出該負(fù)數(shù)的原碼形式寫(xiě)出該負(fù)數(shù)的原碼形式 （2）符號(hào)位保持不變，數(shù)值位）符號(hào)位保持不變，數(shù)值位按位求反，末位加一按位求反，末位加一 例：例： 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)8位，位，-46補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = ? ? -46原碼原碼 = 1 0 1 0 1 1 1 0 -46反碼反碼 = 1 1 0 1 0 0 0 1 -46補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = 1 1 0 1 0 0 1 0 = D2H 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)16位，位，-4

17、6補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = FFD2H +0補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 = 00H = - 0補(bǔ)碼補(bǔ)碼 0 的表示唯一的表示唯一n n位二進(jìn)制補(bǔ)碼的表數(shù)范圍：位二進(jìn)制補(bǔ)碼的表數(shù)范圍： - 2 - 2n-1 n-1 N N 2 2n-1n-1-1-1 十進(jìn)制 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 十進(jìn)制 十六進(jìn)制 n=8 n=16 +127 0111 1111 7F +32767 7FFF +126 0111 1110 7E +32766 7FFE . . . +2 0000 0010 02 +2 0002 +1 0000 0001 01 +1

18、0001 0 0000 0000 00 0 0000 -1 1111 1111 FF -1 FFFF -2 1111 1110 FE -2 FFFE . . .-126 1000 0010 82 -32766 8002-127 1000 0001 81 -32767 8001-128 1000 0000 80 -32768 8000 補(bǔ)碼的加法和減法：補(bǔ)碼的加法和減法：求補(bǔ)運(yùn)算求補(bǔ)運(yùn)算 ：對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位求反、末位加一：對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位求反、末位加一 X補(bǔ)碼補(bǔ)碼 -X補(bǔ)碼補(bǔ)碼 X補(bǔ)碼補(bǔ)碼加法規(guī)則：加法規(guī)則：X+Y補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = X補(bǔ)碼補(bǔ)碼 + Y補(bǔ)碼補(bǔ)碼減法規(guī)則：減法規(guī)則：X-Y補(bǔ)碼補(bǔ)碼 =

19、 X補(bǔ)碼補(bǔ)碼 + -Y補(bǔ)碼補(bǔ)碼 補(bǔ)碼減法可轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼加法補(bǔ)碼減法可轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼加法 64(-46) 180100 00001101 00100001 0010例：求補(bǔ)求補(bǔ)1.3 微機(jī)的一般概念微機(jī)的一般概念主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理 2.名詞術(shù)語(yǔ)名詞術(shù)語(yǔ) 3.微機(jī)結(jié)構(gòu)微機(jī)結(jié)構(gòu) 4. 微機(jī)的工作過(guò)程微機(jī)的工作過(guò)程 5. 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.3.1 計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理和結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理和結(jié)構(gòu)：1. 計(jì)算機(jī)的基本組成：計(jì)算機(jī)的基本組成：運(yùn)算器運(yùn)算器、控制器控制器、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器、以及以及輸入輸入和和輸出設(shè)備輸出設(shè)備。微

20、處理器微處理器 微處理器（微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相片，芯片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相關(guān)部件，完成對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)關(guān)部件，完成對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。調(diào)和控制。 控制器控制器：根據(jù)程序中的命令發(fā)出各種控制信號(hào)，：根據(jù)程序中的命令發(fā)出各種控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作以完成指令所要求的各種操作使各部分協(xié)調(diào)工作以完成指令所要求的各種操作。 運(yùn)算器運(yùn)算器：對(duì)信息進(jìn)行加工、運(yùn)算的部件，執(zhí)行算：對(duì)信息進(jìn)行加工、運(yùn)算的部件，執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 功

21、能：存放程序和數(shù)據(jù)。功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器內(nèi)存（主存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)I/O設(shè)備和設(shè)備和I/O接口接口 I/O設(shè)備：微機(jī)配備的輸入設(shè)備：微機(jī)配備的輸入/輸出設(shè)備（外設(shè)）。輸出設(shè)備（外設(shè)）。 I/O設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備鍵盤(pán)鼠標(biāo)掃描儀、數(shù)碼相機(jī)顯示器打印機(jī)繪圖儀2.存儲(chǔ)程序工作原理：存儲(chǔ)程序工作原理： 把編制好的程序和數(shù)據(jù)一起先送入存儲(chǔ)器中把編制好的程序和數(shù)據(jù)一起先送入存儲(chǔ)器中保存起來(lái)。啟動(dòng)機(jī)器運(yùn)行后，根據(jù)給出的程序中保存起來(lái)。啟動(dòng)機(jī)器運(yùn)行后，根據(jù)給出的程序中第一條指令的存儲(chǔ)地址，控制器就可以根據(jù)存儲(chǔ)第一條指令的存儲(chǔ)地址，控

22、制器就可以根據(jù)存儲(chǔ)程序中的程序周而復(fù)始的取出指令、分析指令、程序中的程序周而復(fù)始的取出指令、分析指令、執(zhí)行指令，直至完成全部指令操作，即控制器通執(zhí)行指令，直至完成全部指令操作，即控制器通過(guò)指令流的串行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制。過(guò)指令流的串行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制。1.3.2 名詞術(shù)語(yǔ)名詞術(shù)語(yǔ)1.微處理器：微處理器：是將運(yùn)算器和控制器做在一塊集成電路上的一是將運(yùn)算器和控制器做在一塊集成電路上的一個(gè)獨(dú)立部件。它具有解釋指令、執(zhí)行指令和與外界交換數(shù)個(gè)獨(dú)立部件。它具有解釋指令、執(zhí)行指令和與外界交換數(shù)據(jù)的能力。據(jù)的能力。2.微機(jī)：微機(jī)：通過(guò)總線把通過(guò)總線把I/O、CPU和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器有機(jī)結(jié)合在一和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器有機(jī)結(jié)合

23、在一起起。 微機(jī)分為：?jiǎn)伟鍣C(jī)微機(jī)分為：?jiǎn)伟鍣C(jī)（印制電路板）（印制電路板）、單片機(jī)、單片機(jī)（芯片）（芯片）、多、多板機(jī)。板機(jī)。3.微機(jī)系統(tǒng)：微機(jī)系統(tǒng)：微機(jī)配上外部設(shè)備、系統(tǒng)電源和系統(tǒng)軟件就構(gòu)微機(jī)配上外部設(shè)備、系統(tǒng)電源和系統(tǒng)軟件就構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)。成微機(jī)系統(tǒng)。4.微機(jī)多機(jī)系統(tǒng)：微機(jī)多機(jī)系統(tǒng)：多臺(tái)微機(jī)多臺(tái)微機(jī)/微處理器組合而成微處理器組合而成。5.微機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（微機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（MDS）：）：在研制開(kāi)發(fā)微機(jī)應(yīng)用系在研制開(kāi)發(fā)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，從程序調(diào)試到樣機(jī)的系統(tǒng)調(diào)試，他都能提統(tǒng)時(shí)，從程序調(diào)試到樣機(jī)的系統(tǒng)調(diào)試，他都能提供軟件和硬件的支持供軟件和硬件的支持6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：借助通信網(wǎng)絡(luò)將一定的域

24、內(nèi)的借助通信網(wǎng)絡(luò)將一定的域內(nèi)的眾多計(jì)算機(jī)和外設(shè)連接起來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以眾多計(jì)算機(jī)和外設(shè)連接起來(lái)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的互相通信和資源共享。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的互相通信和資源共享。7.多媒體：多媒體：文、圖、聲、像等單媒體與計(jì)算機(jī)程序文、圖、聲、像等單媒體與計(jì)算機(jī)程序融合在一起形成的信息傳播媒體。融合在一起形成的信息傳播媒體。1.3.3 1.3.3 微機(jī)結(jié)構(gòu)微機(jī)結(jié)構(gòu)微機(jī)的結(jié)構(gòu)是一種總線結(jié)構(gòu)微機(jī)的結(jié)構(gòu)是一種總線結(jié)構(gòu)總線（總線（BUS）:傳遞信息的一組公用導(dǎo)線傳遞信息的一組公用導(dǎo)線。 系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：從處理器引出的若干信號(hào)線，從處理器引出的若干信號(hào)線，CPU通通過(guò)它們與存儲(chǔ)器或過(guò)它們與存

25、儲(chǔ)器或I/O設(shè)備進(jìn)行信息交換設(shè)備進(jìn)行信息交換。 一個(gè)部件只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用一個(gè)部件只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。 系統(tǒng)總線分為：系統(tǒng)總線分為： 地址總線地址總線：傳遞地址信息的總線，即傳遞地址信息的總線，即AB。CPU在在地址總線上輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或地址總線上輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O端口的端口的地址，該總線為單向總線。地址，該總線為單向總線。 內(nèi)存容量的計(jì)算：內(nèi)存容量的計(jì)算： 16條地址線可訪問(wèn)條地址線可訪問(wèn)216 = 64 KB。 20條地址線可訪問(wèn)條地址線可訪問(wèn) 220 = 1 MB。 1K = 1024B 1M

26、= 1024 KB 1G = 1024 MB 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即DB。 在在CPU進(jìn)行進(jìn)行讀讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPU； 在在CPU進(jìn)行進(jìn)行寫(xiě)寫(xiě)操作時(shí)，操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)，數(shù)據(jù)總線是雙向總線。線送往內(nèi)存或外設(shè)，數(shù)據(jù)總線是雙向總線。 控制總線控制總線：傳遞控制信息的總線，即：傳遞控制信息的總線，即CB。 一部分是從一部分是從CPU輸出：輸出：通過(guò)對(duì)指令的譯碼，由通過(guò)對(duì)指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，由內(nèi)部產(chǎn)生，由CPU送到存儲(chǔ)器、輸入送到存儲(chǔ)器、輸入/

27、輸出接輸出接口電路和其它部件。如讀寫(xiě)控制信號(hào)等?？陔娐泛推渌考?。如讀寫(xiě)控制信號(hào)等。 另一部分是由系統(tǒng)中的其他外設(shè)產(chǎn)生，送往另一部分是由系統(tǒng)中的其他外設(shè)產(chǎn)生，送往CPU，如：中斷請(qǐng)求信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)如：中斷請(qǐng)求信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)。微處理器微處理器 包括：寄存器陣列（包括：寄存器陣列（RS）、算術(shù)和邏輯運(yùn)算）、算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元（單元（ALU)、控制器、內(nèi)部總線及緩沖器、控制器、內(nèi)部總線及緩沖器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 每一個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)確定的每一個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)確定的地址地址。 注意注意： 存儲(chǔ)單元的地址和該地址單元中存放存儲(chǔ)單元的地址和該地址單元中存放的內(nèi)容是兩個(gè)不同的概念。的內(nèi)

28、容是兩個(gè)不同的概念。1.3.4 微機(jī)的工作過(guò)程：微機(jī)的工作過(guò)程：在進(jìn)行計(jì)算前，應(yīng)做如下工作：在進(jìn)行計(jì)算前，應(yīng)做如下工作：（1） 編寫(xiě)程序（源程序）；編寫(xiě)程序（源程序）；（2）、將源程序匯編或編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器）、將源程序匯編或編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言程序；語(yǔ)言程序；（3）、將數(shù)據(jù)和程序放入存儲(chǔ)器中存放。）、將數(shù)據(jù)和程序放入存儲(chǔ)器中存放。例：完成例：完成5+9=？的程序：？的程序：MOV A，05H /B0H 05H ；把05送入累加器AADD A，09H /04H 09H ；06與A中內(nèi)容相加， 結(jié)果存入累加器AHLT /F4H ；停止所有操作。1、取指令階段的執(zhí)行過(guò)程：（設(shè)程序從、

29、取指令階段的執(zhí)行過(guò)程：（設(shè)程序從00H開(kāi)始存放）開(kāi)始存放）（1）、將程序計(jì)數(shù)器（）、將程序計(jì)數(shù)器（PC或或IP）的內(nèi)容送地址寄存器）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）、程序計(jì)數(shù)器）、程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)樽優(yōu)?1H，為取下一條，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。指令作好準(zhǔn)備。（3）、地址寄存器）、地址寄存器AR將將00H通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中譯碼器譯碼，選中00H單元。單元。（4）、）、CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。（5）、所選中的）、所選中的00單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容B0H讀至數(shù)據(jù)總線讀至數(shù)據(jù)總線DB上。上。（6）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線）、經(jīng)數(shù)據(jù)

30、總線DB，讀出的，讀出的B0H送至數(shù)據(jù)寄存器送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）、數(shù)據(jù)寄存器）、數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器將其內(nèi)容送至指令寄存器IR中，經(jīng)過(guò)中，經(jīng)過(guò)譯碼譯碼CPU“識(shí)別識(shí)別”出這個(gè)操作碼為出這個(gè)操作碼為“MOV A，05H”指令，指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的各種控制命令。于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的各種控制命令。PCARALUABIRIDPLA100 B0H01 05H02 04H03 06H04 F4H34讀命令讀命令B0H56B0H控制信號(hào)控制信號(hào)（取第一條指令操作示意圖）（取第一條指令操作示意圖）B0H7B0H00H00HDR2、執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過(guò)程：、執(zhí)行指令階

31、段的執(zhí)行過(guò)程：（1）、將程序計(jì)數(shù)器（）、將程序計(jì)數(shù)器（PC或或IP）的內(nèi)容送地址寄存器）的內(nèi)容送地址寄存器AR。（2）、程序計(jì)數(shù)器）、程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)樽優(yōu)?2H，為取下一條，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。指令作好準(zhǔn)備。（3）、地址寄存器）、地址寄存器AR將將01H通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中譯碼器譯碼，選中01H單元。單元。（4）、）、CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。（5）、所選中的）、所選中的01H單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容05H讀至數(shù)據(jù)總線讀至數(shù)據(jù)總線DB上。上。（6）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線）、經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的，讀出的05H送至數(shù)據(jù)寄存

32、器送至數(shù)據(jù)寄存器DR。（7）、由控制碼計(jì)算機(jī)已知到讀出的是立即數(shù)，并要求將）、由控制碼計(jì)算機(jī)已知到讀出的是立即數(shù)，并要求將它送入累加器它送入累加器A中，所以數(shù)據(jù)寄存器中，所以數(shù)據(jù)寄存器DR通過(guò)內(nèi)部總線將通過(guò)內(nèi)部總線將05H送入累加器送入累加器A中。中。PCARALUABDRIRIDPLA02H101H00 B0H01 05H02 04H03 06H04 F4H34讀命令讀命令05H56705H1.3.4 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、各種高級(jí)語(yǔ)言處理程序系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、各種高級(jí)語(yǔ)言處理程序、編譯系統(tǒng)和其他服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等、

33、編譯系統(tǒng)和其他服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等軟件。這些軟件不是用來(lái)解決具體應(yīng)用問(wèn)題的，軟件。這些軟件不是用來(lái)解決具體應(yīng)用問(wèn)題的，而是利用計(jì)算機(jī)自身的功能，合理的組織解題流而是利用計(jì)算機(jī)自身的功能，合理的組織解題流程，管理計(jì)算機(jī)軟、硬件各種資源，提供人程，管理計(jì)算機(jī)軟、硬件各種資源，提供人-機(jī)間機(jī)間的接口，從而簡(jiǎn)化或代替各環(huán)節(jié)中人所承擔(dān)的工的接口，從而簡(jiǎn)化或代替各環(huán)節(jié)中人所承擔(dān)的工作。還可以為用戶使用機(jī)器提供方便，擴(kuò)大機(jī)器作。還可以為用戶使用機(jī)器提供方便，擴(kuò)大機(jī)器功能，提高工作效率。功能，提高工作效率。應(yīng)用軟件是由用戶利用計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)軟件編制應(yīng)用軟件是由用戶利用計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)軟件編制的解決實(shí)際應(yīng)用

34、問(wèn)題的程序。的解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的程序。1.4 Intel微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu) Intel 8086/8088微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 8088的寄存器結(jié)構(gòu)的寄存器結(jié)構(gòu) 8088的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器組織 標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器1.4 Intel1.4 Intel微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu)8088的寄存器結(jié)構(gòu)的寄存器結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDIIPPSWAX 累加器累加器 字乘法，字除法，字字乘法，字除法，字I/OAL 字節(jié)乘、除，字節(jié)字節(jié)乘、除，字節(jié)I/O，十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算、查表，十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算、查表AH 字節(jié)乘、除字節(jié)乘、除BX 基數(shù)

35、寄存器基數(shù)寄存器 查表轉(zhuǎn)換、間接尋址查表轉(zhuǎn)換、間接尋址CX 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 串操作，循環(huán)計(jì)數(shù)串操作，循環(huán)計(jì)數(shù)CL 變量移位或循環(huán)變量移位或循環(huán)DX 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 字乘法、除法，間接字乘法、除法，間接I./O尋址尋址SP 堆棧指針；堆棧指針；BP 基址指針；基址指針；SI 源變址指針；源變址指針；DI 目目的變址指針的變址指針AX 累加器累加器BX 基址基址CX 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)DX 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)堆棧指針堆棧指針基址基址源地址源地址目的地址目的地址指令指針指令指針狀態(tài)標(biāo)志狀態(tài)標(biāo)志8088的寄存器結(jié)構(gòu)的寄存器結(jié)構(gòu)CSDSSSES 代碼段代碼段 數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段 堆棧段堆棧段 附加段附加段O D IT S Z

36、APCPSW進(jìn)位進(jìn)位奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)輔助進(jìn)位輔助進(jìn)位零標(biāo)志位零標(biāo)志位符號(hào)標(biāo)志位符號(hào)標(biāo)志位跟蹤標(biāo)志位跟蹤標(biāo)志位中斷標(biāo)志位中斷標(biāo)志位方向標(biāo)志位方向標(biāo)志位溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位8088的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu) 微處理器微處理器 8086, 8088結(jié)構(gòu)類似。從程序員和使用角度來(lái)看的結(jié)構(gòu)類似。從程序員和使用角度來(lái)看的結(jié)構(gòu)即編程結(jié)構(gòu)從功能上分為兩部分：總線接口部分結(jié)構(gòu)即編程結(jié)構(gòu)從功能上分為兩部分：總線接口部分BIU（Bus Interface Unit），執(zhí)行部分），執(zhí)行部分EU（Execution Unit）。）。 由于由于指令隊(duì)列指令隊(duì)列的存在，兩部分各自執(zhí)行自己的功能的存在，兩部分各自執(zhí)行自己的功能并行

37、工作并行工作，這種工作方式與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)的串行工作相比極大這種工作方式與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)的串行工作相比極大的提高了工作效率。的提高了工作效率。 計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，CPU的工作順序是：的工作順序是： 取指令取指令 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 再取指令再取指令 再執(zhí)行指再執(zhí)行指令串行工作。令串行工作。工作順序是：工作順序是：取指令，執(zhí)行指令同時(shí)進(jìn)行。并取指令，執(zhí)行指令同時(shí)進(jìn)行。并行工作行工作。8088的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI暫存寄存器暫存寄存器FLAGSCSDSSSESIP內(nèi)部通用寄存器內(nèi)部通用寄存器1234EU控制控制系統(tǒng)系

38、統(tǒng)總線總線控制控制邏輯邏輯ALU加法器加法器ABALU DB(16位）位）（8位）位）（20位）位）總線接口單元（總線接口單元（BIU)執(zhí)行單元執(zhí)行單元（EU）8088總線總線指令指令指針指針通用寄存器通用寄存器段寄存器段寄存器指令隊(duì)列指令隊(duì)列存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器組織用段來(lái)組織邏輯空間用段來(lái)組織邏輯空間 1、總的存儲(chǔ)空間為、總的存儲(chǔ)空間為1M字節(jié)，每段最長(zhǎng)可達(dá)字節(jié)，每段最長(zhǎng)可達(dá) 64K字字節(jié)。節(jié)。 2、各段起始地址能被、各段起始地址能被 16 整除。（低整除。（低 4 位為位為 0 ） 3、各段之間可分開(kāi)、部分或完全重疊、可首尾相、各段之間可分開(kāi)、部分或完全重疊、可首尾相接。接。 4、根據(jù)各段的用途將其定義為、根據(jù)各段的用途將其定義為CS、DS、ES、SS段。并用偏移地址（距段起址的字節(jié)距離）表示被訪段。并用偏移地址（距段起址的字節(jié)距離）表示被訪問(wèn)單元。問(wèn)單元。 常在常在CS中用中用 IP 表示偏移量，表示偏移量，SS中用中用 SP、BP，DS中用中用 BX、SI、DI、數(shù)值、數(shù)值 。實(shí)際地址的形成實(shí)際地址的形成物理地址：物理地址：20 位位邏輯地址：邏輯地址： 段基址段基址 （段寄存器的內(nèi)容）（段寄存器的內(nèi)容）16位位 偏移地址（字節(jié)距離）偏移地址（字節(jié)距離）16位位 一個(gè)實(shí)際地址可用多個(gè)邏輯地址表示。一個(gè)實(shí)際地址可用多個(gè)邏輯地址表示。 實(shí)際地址的形