微機(jī)原理2-1：8088CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器組、存儲(chǔ)器組織課件

第二部分8086/8088微處理器

一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、8086/8088的內(nèi)部寄存器三、8086/8088的存儲(chǔ)器組織

四、微處理器的指令系統(tǒng)五、8086/8088的引腳及工作摸式六、時(shí)序與總線周期

第二部分8086/8088微處理器一、802控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線暫存器累加器ALU標(biāo)志寄存器指令寄存指令譯碼時(shí)序和控制邏輯通用寄存器組地址寄存器組地址總線控制數(shù)據(jù)總線控制一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯單元（運(yùn)算器）寄存器組指令處理單元（控制器）8位微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線暫存器累加器ALU標(biāo)志316位微處理器也具有以上結(jié)構(gòu)中的基本單元，但更為復(fù)雜。以8088為例講解16位微處理器的功能結(jié)構(gòu)。8088是8086的簡(jiǎn)化版本。兩個(gè)芯片都是16位微處理器，內(nèi)部運(yùn)算器和寄存器都是16位的，同樣具有20位地址線；8088的外部數(shù)據(jù)總線為8位，而8086為16位8088/8086的功能結(jié)構(gòu)316位微處理器也具有以上結(jié)構(gòu)中的基本單元，但更為復(fù)雜。80

AH

ALBH

BL

CL

CH

DH

DLSPBPDISI通用寄存器

CSDSSSES

IP內(nèi)部通信寄存器總線控制邏輯1234AXBXCXDX數(shù)據(jù)總線暫存寄存器ALU標(biāo)志寄存器外部總線指令隊(duì)列16位執(zhí)行控制電路執(zhí)行單元地址加法器20位16位

段寄存器指令指針（EU）總線接口單元（BIU）ABDBCBAHALBHBLCLCHDH58088的編程結(jié)構(gòu)從功能分成兩個(gè)單元總線接口單元BIU(BusInterfaceUnit)——管理8088與系統(tǒng)總線的接口，負(fù)責(zé)CPU對(duì)存儲(chǔ)器和外設(shè)進(jìn)行訪問(wèn)執(zhí)行單元EU(ExecutionUnit)——負(fù)責(zé)指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)的運(yùn)算兩個(gè)單元相互獨(dú)立，分別完成各自操作兩個(gè)單元可以并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)指令取指和執(zhí)行的流水線操作58088的編程結(jié)構(gòu)從功能分成兩個(gè)單元6并行操作的意義EU執(zhí)行指令的同時(shí)，BIU可以繼續(xù)讀取后續(xù)指令，并存入指令隊(duì)列（firstinfirstout)。這叫做“指令預(yù)取”。8位的CPU沒(méi)有指令預(yù)取功能，執(zhí)行指令前必須等待“取指”操作完成。取指操作是CPU最頻繁的操作。這種操作方式節(jié)省了CPU大量的取指等待時(shí)間?！爸噶盍魉€”。6并行操作的意義EU執(zhí)行指令的同時(shí)，BIU可以繼續(xù)讀取后續(xù)指7二、8088寄存器結(jié)構(gòu) 8088共有8個(gè)的通用寄存器，1個(gè)標(biāo)志寄存器，4個(gè)段寄存器和1個(gè)指令指針寄存器。

1、通用寄存器①數(shù)據(jù)寄存器 共AX、BX、CX、DX四個(gè)，每個(gè)寄存器即可作為16位寄存器，又可拆分為兩個(gè)8位寄存器，此時(shí)記為AH、AL、BH、BL等。

AX(AH、AL)：累加器accumulator

BX(BH、BL)：基址寄存器base

CX(CH、CL)：計(jì)數(shù)寄存器counter

DX(DH、DL)：數(shù)據(jù)寄存器data7二、8088寄存器結(jié)構(gòu) 8088共有8個(gè)的通用寄8 ②指針和變址寄存器 共BP、SP、SI、DI四個(gè)BP：基址指針寄存器BasePointer，默認(rèn)表示堆棧段基地址； SP：堆棧指針寄存器StackPointer，指示棧頂 SI：源變址寄存器SourceIndex DI：目的變址寄存器DestinationIndex

8 ②指針和變址寄存器9

標(biāo)志寄存器（FR）是一個(gè)十六位的寄存器，但只利用了其中的9位：六個(gè)條件標(biāo)志和三個(gè)控制標(biāo)志。

FR的格式

CF

PF

AF

ZF

SF

TFIFDFOF0123456789101112131415校驗(yàn)進(jìn)位

輔助進(jìn)位零標(biāo)志方向標(biāo)志溢出標(biāo)志2、標(biāo)志寄存器中斷標(biāo)志陷阱標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志9FR的格式CFPFAF10進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效位有進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志置1，即CF=1；否則CF=0。例如（以8位運(yùn)算為例，8088中為16位）：3AH+7CH＝B6H 沒(méi)有進(jìn)位：CF=0AAH+7CH＝（1）26H 有進(jìn)位：CF=110進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效11溢出標(biāo)志OF（OverflowFlag）若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果有溢出，則OF=1；否則OF＝0。問(wèn)題：什么是溢出？溢出和進(jìn)位有什么區(qū)別？處理器怎么處理，程序員如何運(yùn)用？如何判斷是否溢出？P30找答案11溢出標(biāo)志OF（OverflowFlag）若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)12什么是溢出處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)8位表達(dá)的整數(shù)范圍是：＋127~－12816位表達(dá)的范圍是：＋32767~－32768如果運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，就產(chǎn)生了溢出有溢出，說(shuō)明有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果不正確12什么是溢出處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)13溢出和進(jìn)位的對(duì)比例1：3AH＋7CH＝B6H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58＋124＝182

范圍內(nèi)，無(wú)進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58＋124＝182

范圍外，有溢出例2：AAH＋7CH＝（1）26H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 170＋124＝294

范圍外，有進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： －86＋124＝28

范圍內(nèi)，無(wú)溢出13溢出和進(jìn)位的對(duì)比例1：3AH＋7CH＝B6H例2：AAH14處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)位標(biāo)志CF；同時(shí)，根據(jù)是否超出有符號(hào)數(shù)的范圍設(shè)置溢出標(biāo)志OF應(yīng)該利用哪個(gè)標(biāo)志，則由程序員來(lái)決定。也就是說(shuō)，如果將參加運(yùn)算的操作數(shù)認(rèn)為是無(wú)符號(hào)數(shù)，就應(yīng)該關(guān)心進(jìn)位；認(rèn)為是有符號(hào)數(shù)，則要注意是否溢出。14處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相15全零標(biāo)志ZF（ZeroFlag）若運(yùn)算結(jié)果為全0，則ZF=1，否則ZF=0。 例如：3AH+7CH＝B6H 結(jié)果不是零：ZF=086H+7CH＝00H 結(jié)果是全零：ZF=115全零標(biāo)志ZF（ZeroFlag）若運(yùn)算結(jié)果為全0，則Z16符號(hào)標(biāo)志SF（SignFlag）運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF=1；否則SF=0。例如：3AH+7CH＝B6H 最高位D7＝1：SF=186H+7AH＝00H 最高位D7＝0：SF=0

有符號(hào)數(shù)利用最高有效位（MSB）來(lái)表示它的符號(hào)。所以，運(yùn)算結(jié)果的MSB與符號(hào)標(biāo)志SF相一致。（1）16符號(hào)標(biāo)志SF（SignFlag）運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則17奇偶標(biāo)志PF（ParityFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為零或偶數(shù)時(shí)，PF=1；否則PF=0（奇校驗(yàn)）。例如：3AH+7CH＝B6H＝10110110B，結(jié)果中有5個(gè)1，是奇數(shù)，則PF=0

注意：PF標(biāo)志僅反映最低8位中“1”的個(gè)數(shù)是偶或奇，即使是進(jìn)行16位字操作。17奇偶標(biāo)志PF（ParityFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)18輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（AuxiliaryCarryFlag）運(yùn)算時(shí)D3位（低半字節(jié)）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF=1；否則AF=0。

這個(gè)標(biāo)志主要由處理器內(nèi)部使用，用于十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的調(diào)整，用戶一般不必關(guān)心。18輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（AuxiliaryCarryFla19方向標(biāo)志DF（DirectionFlag）用于串操作指令中，控制地址的變化方向：設(shè)置DF＝0，串操作后存儲(chǔ)器地址自動(dòng)增量（增址）；設(shè)置DF＝1，串操作后存儲(chǔ)器地址自動(dòng)減量（減址）。串：存儲(chǔ)器中一序列字或字節(jié)單元串操作——對(duì)序列字或字節(jié)單元中的內(nèi)容進(jìn)行某種操作，比如：將一個(gè)字符串從源區(qū)傳送到目的區(qū)。MOVS——串傳送指令CMPS——串比較指令SCAS——串掃描指令LODS——裝入串指令STOS——存儲(chǔ)串指令

19方向標(biāo)志DF（DirectionFlag）用于串操作指20中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enableFlag）用于控制外部可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)：設(shè)置IF＝1，則允許中斷；設(shè)置IF＝0，則禁止中斷。CLI指令復(fù)位中斷標(biāo)志：IF＝0STI指令置位中斷標(biāo)志：IF＝120中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enableFl21陷阱標(biāo)志TF（TrapFlag）用于控制處理器是否進(jìn)入單步執(zhí)行方式：設(shè)置TF＝0，處理器正常工作；設(shè)置TF＝1，處理器每執(zhí)行一條指令就中斷一次，中斷編號(hào)為1（稱單步中斷），TF

也被稱為單步標(biāo)志。單步執(zhí)行和單步調(diào)試?yán)脝尾街袛嗫蓪?duì)程序進(jìn)行逐條指令的調(diào)試。這種逐條指令調(diào)試程序的方法就是單步調(diào)試。21陷阱標(biāo)志TF（TrapFlag）用于控制處理器是否進(jìn)入22OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過(guò)程22OF111512DF10IF9TF8SF7Z23

3、段寄存器（CS、DS、SS、ES） 在8088可尋址的1MB內(nèi)存空間中，可以存在四種分工不同的邏輯段：代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段和附加段。 段寄存器即是存放各個(gè)邏輯段段首地址的寄存器。23 3、段寄存器（CS、DS、SS、ES）24存儲(chǔ)器的分段管理8088有20條地址線，最大可尋址空間為220＝1MB，可尋址的地址范圍為00000H～FFFFFH該地址稱物理地址硬件用20位的物理地址來(lái)對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址24存儲(chǔ)器的分段管理8088有20條地址線，25存儲(chǔ)器的分段管理由于8088中的地址寄存器都是16位的，用戶不能直接使用20位的物理地址，編程時(shí)需要使用邏輯地址來(lái)尋址存儲(chǔ)單元。邏輯地址由兩個(gè)16位數(shù)構(gòu)成，其形式為：

段的起始地址：

段內(nèi)的偏移地址（16位段地址）：（16位偏移量）分隔符物理地址14700H邏輯地址1460H:100H25存儲(chǔ)器的分段管理由于8088中的地址寄存器都是16位的，26

地址加法器

將16位的邏輯地址轉(zhuǎn)換為20位的物理地址，具體操作過(guò)程為：先將段寄存器提供的16位段地址左移四位，低位補(bǔ)0，恢復(fù)為20位地址，然后與由各種尋址方式提供的16位偏移地址相加，即得到20位的物理地址。邏輯地址26 地址加法器 邏輯地址27物理地址：20位邏輯地址：段基址（段寄存器的內(nèi)容）16位偏移地址（字節(jié)距離）16位段基址16位偏移地址16位物理地址20位0000+邏輯地址27物理地址：20位段基址16位偏28存儲(chǔ)器的分段管理邏輯地址的表示——段地址：偏移地址地址偏移量（xxxxH）段首（xxxx0H）低址段尾某邏輯段某尋址單元28存儲(chǔ)器的分段管理邏輯地址的表示——段地址：偏移地址地址偏29段地址說(shuō)明邏輯段在存儲(chǔ)器中的起始位置，為模16地址：xxxx0H，省略低4位后，可用1個(gè)16位數(shù)來(lái)表示，該地址可被存放在不同的段寄存器CS/SS/DS/ES中。偏移地址說(shuō)明尋址單元距離段首的偏移量，因每段長(zhǎng)度不超過(guò)64KB，所以偏移地址也可用1個(gè)16位數(shù)來(lái)表示。存儲(chǔ)器的分段管理29段地址說(shuō)明邏輯段在存儲(chǔ)器中的起始位置，為模16地址：xx30存儲(chǔ)器的分段管理一個(gè)存儲(chǔ)單元可以擁有多個(gè)邏輯地址，但只可能擁有一個(gè)唯一的物理地址。邏輯地址 1460:100、1380:F00物理地址 14700H14700H30存儲(chǔ)器的分段管理一個(gè)存儲(chǔ)單元可以擁有多個(gè)邏輯地址，但只可31如何分配各個(gè)邏輯段程序的指令序列必須安排在代碼段；程序使用的堆棧一定在堆棧段；程序中的數(shù)據(jù)默認(rèn)是安排在數(shù)據(jù)段，也經(jīng)常安排在附加段，尤其是串操作的目的區(qū)必須是附加段。數(shù)據(jù)的存放比較靈活，實(shí)際上可以存放在任何一種邏輯段中。31如何分配各個(gè)邏輯段程序的指令序列必須安排在代碼段；32段跨越前綴指令沒(méi)有指明時(shí)，一般的數(shù)據(jù)訪問(wèn)在DS段；若使用BP訪問(wèn)存儲(chǔ)器，則在SS段。默認(rèn)的情況允許改變，需要使用段跨越前綴指令，8088指令系統(tǒng)中共有4個(gè)：CS：

——代碼段超越，使用代碼段的數(shù)據(jù)SS：

——堆棧段超越，使用堆棧段的數(shù)據(jù)DS：

——數(shù)據(jù)段超越，使用數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)ES：

——附加段超越，使用附加段的數(shù)據(jù)32段跨越前綴指令沒(méi)有指明時(shí)，一般的數(shù)據(jù)訪問(wèn)在DS段；33段超越的例子沒(méi)有段超越的指令實(shí)例：MOVAX,[2000H] ；AX←DS:[2000H]，；從默認(rèn)的DS數(shù)據(jù)段取出數(shù)據(jù)采用段超越前綴的指令實(shí)例：MOVAX,ES:[2000H] ；AX←ES:[2000H]，；從指定的ES附加段取出數(shù)據(jù)33段超越的例子沒(méi)有段超越的指令實(shí)例：34段寄存器的使用規(guī)定（表2.1）存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 默認(rèn)段寄存器 段超越 偏移地址取指令 CS 無(wú) IP堆棧操作 SS 無(wú) SP一般數(shù)據(jù)訪問(wèn) DS CS/ES/SS 有效地址EA下列特殊情況除外串操作的源操作數(shù) DS CS/ES/SS SI串操作的目的操作數(shù)ES 無(wú) DIBP基址的尋址方式 SS CS/DS/ES 有效地址EA34段寄存器的使用規(guī)定（表2.1）存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 默認(rèn)段寄存35

IP（InstructionPointer）中存放即將要執(zhí)行的指令的有效地址，IP具有自增量功能。在每取出一條指令后，IP自增一，指令指針指向下一條指令。4、指令指針寄存器（IP）35 IP（InstructionPointer）中存放36總結(jié)一下：通用寄存器

8 AX/BX/CX/DX BP/SPDI/SI

指令指針寄存器 1 IP

標(biāo)志寄存器 1 PSW段寄存器 4 CS/SS/DS/ES

掌握通用寄存器的作用熟悉PSW中各個(gè)標(biāo)志的含義切實(shí)理解存儲(chǔ)器組織和存儲(chǔ)空間分段的概念36總結(jié)一下：通用寄存器 8 AX/BX/CX/DX378088的寄存器組378088的寄存器組38堆棧的概念堆棧（Stack）是主存中一個(gè)特殊的區(qū)域。它采用先進(jìn)后出FILO（FirstInLastOut）或后進(jìn)先出LIFO（LastInFirstOut）的原則進(jìn)行存取操作，而不是隨機(jī)存取操作方式。堆棧指針——它指示棧頂位置，在8086/8086中，棧頂由SS和SP共同指示，即SS:SP。堆棧操作處理器自動(dòng)維持（子程序調(diào)用時(shí)的斷點(diǎn)處理）用戶操作（PUSH/POP指令）38堆棧的概念堆棧（Stack）是主存中一個(gè)特殊的區(qū)域。39三、8088/8086的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的地方。掌握數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，以及存儲(chǔ)器的分段管理對(duì)以后的匯編程序設(shè)計(jì)非常重要你能區(qū)別寄存器、存儲(chǔ)器(主存)、外存(包括硬盤、光盤、磁帶等存儲(chǔ)介質(zhì))嗎？39三、8088/8086的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)40寄存器、存儲(chǔ)器和外存的區(qū)別寄存器是微處理器（CPU）內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，以名稱表示，例如：AX，BX..….等存儲(chǔ)器也就是平時(shí)所說(shuō)的主存，也叫內(nèi)存，可直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主存利用地址區(qū)別外存主要指用來(lái)長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)的外部存儲(chǔ)介質(zhì)，常見(jiàn)的有硬盤、光盤、磁帶、U盤等。外存的數(shù)據(jù)只能通過(guò)主存間接地與CPU交換數(shù)據(jù)程序及其數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)久存放在外存，在運(yùn)行需要時(shí)才進(jìn)入主存40寄存器、存儲(chǔ)器和外存的區(qū)別寄存器是微處理器（CPU）內(nèi)部412.58086/8088的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式計(jì)算機(jī)中表示信息的單位有：位（bit）、字節(jié)（byte）、字（word）、雙字（doubleword）等在存儲(chǔ)器中，信息的存儲(chǔ)單位是：字節(jié)；即每個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容是一個(gè)字節(jié)。412.58086/8088的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格42信息的表示單位最低有效位LSB（LeastSignificantBit）：指數(shù)據(jù)的最低位，即D0位；最高有效位MSB（MostSignificantBit）：指數(shù)據(jù)的最高位，對(duì)應(yīng)字節(jié)、字、雙字分別指D7、D15、D31位。42信息的表示單位最低有效位LSB（LeastSignif43圖2.38088的存儲(chǔ)格式00000H00001H00002H00003H00004H00005H34H12H56H78H00006HD7D0低地址雙字D0D31字D0D15字節(jié)D0D7LSBMSB43圖2.38088的存儲(chǔ)格式00000H00001H044存儲(chǔ)單元及其存儲(chǔ)內(nèi)容每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)——存儲(chǔ)器地址例如：圖2.3（下頁(yè)）中，0002H單元存放有一個(gè)數(shù)據(jù)34H，表示為[0002H]＝34H如何存儲(chǔ)一個(gè)字或雙字呢？小端方式44存儲(chǔ)單元及其存儲(chǔ)內(nèi)容每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)——存儲(chǔ)器地45多字節(jié)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中占據(jù)多個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元：存放時(shí)，低字節(jié)存于低地址，高字節(jié)存于高地址；多字節(jié)數(shù)據(jù)占據(jù)的地址空間用它的低地址來(lái)表示。例如：圖2.3中，2號(hào)“字”單元： [0002H]=1234H 2號(hào)“雙字”單元： [0002H]=78561234H80x86處理器的“低對(duì)低、高對(duì)高”的存儲(chǔ)形式，被稱為“小端方式（littleendian）”。相對(duì)應(yīng)還存在“大端方式（BigEndian）”。45多字節(jié)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中占據(jù)多個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元：46地址對(duì)齊同一個(gè)存儲(chǔ)器地址可以表示：字節(jié)單元地址、字單元地址、雙字單元地址等等（視指令的具體情況）。

將字單元安排在偶地址（xx…xx0B），將雙字單元安排在模4地址（xx…xx00B）的做法，被稱為“地址對(duì)齊（Align）”。

對(duì)于地址不對(duì)齊的數(shù)據(jù)，處理器訪問(wèn)時(shí)，需要付出額外的訪問(wèn)時(shí)間。要取得較高的存取速度，應(yīng)該將數(shù)據(jù)的地址對(duì)齊。46地址對(duì)齊同一個(gè)存儲(chǔ)器地址可以表示：字47程序分段的圖例（圖2.4）8088對(duì)邏輯段的要求是： 只能從模16地址開(kāi)始一個(gè)段，即段地址低4位均為0，為xxxx0H形式；省略最低四位0，即可用16位的段寄存器存儲(chǔ)。每段最大不超過(guò)64KB。8088對(duì)每個(gè)段不要求必須是64KB，不要求各段之間完全分開(kāi)、即可以重疊。圖2.4a是各自獨(dú)立段的分配示例圖2.4b是相互重疊段的分配示例1MB空間最多能分成多少個(gè)段？1MB空間最少能分成多少個(gè)段？47程序分段的圖例（圖2.4）8088對(duì)邏輯段的要求是：481MB空間的分段1MB空間最多能分成多少個(gè)邏輯段？

每隔16個(gè)存儲(chǔ)單元就可以開(kāi)始一個(gè)段，所以1MB最多可以有：220÷16＝216＝64K個(gè)段1MB空間最少能分成多少個(gè)邏輯段？

每隔64K個(gè)存儲(chǔ)單元開(kāi)始一個(gè)段，所以1MB最少可以有： 220÷216＝16

個(gè)段481MB空間的分段1MB空間最多能分成多少個(gè)邏輯段？49圖2.4a各個(gè)邏輯段獨(dú)立的實(shí)例49圖2.4a各個(gè)邏輯段獨(dú)立的實(shí)例50圖2.4b各個(gè)邏輯段重疊的實(shí)例50圖2.4b各個(gè)邏輯段重疊的實(shí)例512.2節(jié)的總結(jié)8088有8個(gè)8位通用寄存器、8個(gè)16位通用寄存器8088有6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志和3個(gè)控制標(biāo)志8088將1MB存儲(chǔ)空間分段管理，有4個(gè)段寄存器，對(duì)應(yīng)4種邏輯段。512.2節(jié)的總結(jié)8088有8個(gè)8位通用寄存器、8個(gè)16位通52第2章：作業(yè)習(xí)題2（第57頁(yè)）：

2.1，2.3，2.4，2.5，2.652第2章：作業(yè)習(xí)題2（第57頁(yè)）：5353第二部分8086/8088微處理器

一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、8086/8088的內(nèi)部寄存器三、8086/8088的存儲(chǔ)器組織

四、微處理器的指令系統(tǒng)五、8086/8088的引腳及工作摸式六、時(shí)序與總線周期

第二部分8086/8088微處理器一、8055控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線暫存器累加器ALU標(biāo)志寄存器指令寄存指令譯碼時(shí)序和控制邏輯通用寄存器組地址寄存器組地址總線控制數(shù)據(jù)總線控制一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯單元（運(yùn)算器）寄存器組指令處理單元（控制器）8位微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線暫存器累加器ALU標(biāo)志5616位微處理器也具有以上結(jié)構(gòu)中的基本單元，但更為復(fù)雜。以8088為例講解16位微處理器的功能結(jié)構(gòu)。8088是8086的簡(jiǎn)化版本。兩個(gè)芯片都是16位微處理器，內(nèi)部運(yùn)算器和寄存器都是16位的，同樣具有20位地址線；8088的外部數(shù)據(jù)總線為8位，而8086為16位8088/8086的功能結(jié)構(gòu)316位微處理器也具有以上結(jié)構(gòu)中的基本單元，但更為復(fù)雜。80

AH

ALBH

BL

CL

CH

DH

DLSPBPDISI通用寄存器

CSDSSSES

IP內(nèi)部通信寄存器總線控制邏輯1234AXBXCXDX數(shù)據(jù)總線暫存寄存器ALU標(biāo)志寄存器外部總線指令隊(duì)列16位執(zhí)行控制電路執(zhí)行單元地址加法器20位16位

段寄存器指令指針（EU）總線接口單元（BIU）ABDBCBAHALBHBLCLCHDH588088的編程結(jié)構(gòu)從功能分成兩個(gè)單元總線接口單元BIU(BusInterfaceUnit)——管理8088與系統(tǒng)總線的接口，負(fù)責(zé)CPU對(duì)存儲(chǔ)器和外設(shè)進(jìn)行訪問(wèn)執(zhí)行單元EU(ExecutionUnit)——負(fù)責(zé)指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)的運(yùn)算兩個(gè)單元相互獨(dú)立，分別完成各自操作兩個(gè)單元可以并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)指令取指和執(zhí)行的流水線操作58088的編程結(jié)構(gòu)從功能分成兩個(gè)單元59并行操作的意義EU執(zhí)行指令的同時(shí)，BIU可以繼續(xù)讀取后續(xù)指令，并存入指令隊(duì)列（firstinfirstout)。這叫做“指令預(yù)取”。8位的CPU沒(méi)有指令預(yù)取功能，執(zhí)行指令前必須等待“取指”操作完成。取指操作是CPU最頻繁的操作。這種操作方式節(jié)省了CPU大量的取指等待時(shí)間。“指令流水線”。6并行操作的意義EU執(zhí)行指令的同時(shí)，BIU可以繼續(xù)讀取后續(xù)指60二、8088寄存器結(jié)構(gòu) 8088共有8個(gè)的通用寄存器，1個(gè)標(biāo)志寄存器，4個(gè)段寄存器和1個(gè)指令指針寄存器。

1、通用寄存器①數(shù)據(jù)寄存器 共AX、BX、CX、DX四個(gè)，每個(gè)寄存器即可作為16位寄存器，又可拆分為兩個(gè)8位寄存器，此時(shí)記為AH、AL、BH、BL等。

AX(AH、AL)：累加器accumulator

BX(BH、BL)：基址寄存器base

CX(CH、CL)：計(jì)數(shù)寄存器counter

DX(DH、DL)：數(shù)據(jù)寄存器data7二、8088寄存器結(jié)構(gòu) 8088共有8個(gè)的通用寄61 ②指針和變址寄存器 共BP、SP、SI、DI四個(gè)BP：基址指針寄存器BasePointer，默認(rèn)表示堆棧段基地址； SP：堆棧指針寄存器StackPointer，指示棧頂 SI：源變址寄存器SourceIndex DI：目的變址寄存器DestinationIndex

8 ②指針和變址寄存器62

標(biāo)志寄存器（FR）是一個(gè)十六位的寄存器，但只利用了其中的9位：六個(gè)條件標(biāo)志和三個(gè)控制標(biāo)志。

FR的格式

CF

PF

AF

ZF

SF

TFIFDFOF0123456789101112131415校驗(yàn)進(jìn)位

輔助進(jìn)位零標(biāo)志方向標(biāo)志溢出標(biāo)志2、標(biāo)志寄存器中斷標(biāo)志陷阱標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志9FR的格式CFPFAF63進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效位有進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志置1，即CF=1；否則CF=0。例如（以8位運(yùn)算為例，8088中為16位）：3AH+7CH＝B6H 沒(méi)有進(jìn)位：CF=0AAH+7CH＝（1）26H 有進(jìn)位：CF=110進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效64溢出標(biāo)志OF（OverflowFlag）若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果有溢出，則OF=1；否則OF＝0。問(wèn)題：什么是溢出？溢出和進(jìn)位有什么區(qū)別？處理器怎么處理，程序員如何運(yùn)用？如何判斷是否溢出？P30找答案11溢出標(biāo)志OF（OverflowFlag）若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)65什么是溢出處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)8位表達(dá)的整數(shù)范圍是：＋127~－12816位表達(dá)的范圍是：＋32767~－32768如果運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，就產(chǎn)生了溢出有溢出，說(shuō)明有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果不正確12什么是溢出處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)66溢出和進(jìn)位的對(duì)比例1：3AH＋7CH＝B6H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58＋124＝182

范圍內(nèi)，無(wú)進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58＋124＝182

范圍外，有溢出例2：AAH＋7CH＝（1）26H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 170＋124＝294

范圍外，有進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： －86＋124＝28

范圍內(nèi)，無(wú)溢出13溢出和進(jìn)位的對(duì)比例1：3AH＋7CH＝B6H例2：AAH67處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)位標(biāo)志CF；同時(shí)，根據(jù)是否超出有符號(hào)數(shù)的范圍設(shè)置溢出標(biāo)志OF應(yīng)該利用哪個(gè)標(biāo)志，則由程序員來(lái)決定。也就是說(shuō)，如果將參加運(yùn)算的操作數(shù)認(rèn)為是無(wú)符號(hào)數(shù)，就應(yīng)該關(guān)心進(jìn)位；認(rèn)為是有符號(hào)數(shù)，則要注意是否溢出。14處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相68全零標(biāo)志ZF（ZeroFlag）若運(yùn)算結(jié)果為全0，則ZF=1，否則ZF=0。 例如：3AH+7CH＝B6H 結(jié)果不是零：ZF=086H+7CH＝00H 結(jié)果是全零：ZF=115全零標(biāo)志ZF（ZeroFlag）若運(yùn)算結(jié)果為全0，則Z69符號(hào)標(biāo)志SF（SignFlag）運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF=1；否則SF=0。例如：3AH+7CH＝B6H 最高位D7＝1：SF=186H+7AH＝00H 最高位D7＝0：SF=0

有符號(hào)數(shù)利用最高有效位（MSB）來(lái)表示它的符號(hào)。所以，運(yùn)算結(jié)果的MSB與符號(hào)標(biāo)志SF相一致。（1）16符號(hào)標(biāo)志SF（SignFlag）運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則70奇偶標(biāo)志PF（ParityFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為零或偶數(shù)時(shí)，PF=1；否則PF=0（奇校驗(yàn)）。例如：3AH+7CH＝B6H＝10110110B，結(jié)果中有5個(gè)1，是奇數(shù)，則PF=0

注意：PF標(biāo)志僅反映最低8位中“1”的個(gè)數(shù)是偶或奇，即使是進(jìn)行16位字操作。17奇偶標(biāo)志PF（ParityFlag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)71輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（AuxiliaryCarryFlag）運(yùn)算時(shí)D3位（低半字節(jié)）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF=1；否則AF=0。

這個(gè)標(biāo)志主要由處理器內(nèi)部使用，用于十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的調(diào)整，用戶一般不必關(guān)心。18輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（AuxiliaryCarryFla72方向標(biāo)志DF（DirectionFlag）用于串操作指令中，控制地址的變化方向：設(shè)置DF＝0，串操作后存儲(chǔ)器地址自動(dòng)增量（增址）；設(shè)置DF＝1，串操作后存儲(chǔ)器地址自動(dòng)減量（減址）。串：存儲(chǔ)器中一序列字或字節(jié)單元串操作——對(duì)序列字或字節(jié)單元中的內(nèi)容進(jìn)行某種操作，比如：將一個(gè)字符串從源區(qū)傳送到目的區(qū)。MOVS——串傳送指令CMPS——串比較指令SCAS——串掃描指令LODS——裝入串指令STOS——存儲(chǔ)串指令

19方向標(biāo)志DF（DirectionFlag）用于串操作指73中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enableFlag）用于控制外部可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)：設(shè)置IF＝1，則允許中斷；設(shè)置IF＝0，則禁止中斷。CLI指令復(fù)位中斷標(biāo)志：IF＝0STI指令置位中斷標(biāo)志：IF＝120中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enableFl74陷阱標(biāo)志TF（TrapFlag）用于控制處理器是否進(jìn)入單步執(zhí)行方式：設(shè)置TF＝0，處理器正常工作；設(shè)置TF＝1，處理器每執(zhí)行一條指令就中斷一次，中斷編號(hào)為1（稱單步中斷），TF

也被稱為單步標(biāo)志。單步執(zhí)行和單步調(diào)試?yán)脝尾街袛嗫蓪?duì)程序進(jìn)行逐條指令的調(diào)試。這種逐條指令調(diào)試程序的方法就是單步調(diào)試。21陷阱標(biāo)志TF（TrapFlag）用于控制處理器是否進(jìn)入75OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過(guò)程22OF111512DF10IF9TF8SF7Z76

3、段寄存器（CS、DS、SS、ES） 在8088可尋址的1MB內(nèi)存空間中，可以存在四種分工不同的邏輯段：代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段和附加段。 段寄存器即是存放各個(gè)邏輯段段首地址的寄存器。23 3、段寄存器（CS、DS、SS、ES）77存儲(chǔ)器的分段管理8088有20條地址線，最大可尋址空間為220＝1MB，可尋址的地址范圍為00000H～FFFFFH該地址稱物理地址硬件用20位的物理地址來(lái)對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址24存儲(chǔ)器的分段管理8088有20條地址線，78存儲(chǔ)器的分段管理由于8088中的地址寄存器都是16位的，用戶不能直接使用20位的物理地址，編程時(shí)需要使用邏輯地址來(lái)尋址存儲(chǔ)單元。邏輯地址由兩個(gè)16位數(shù)構(gòu)成，其形式為：

段的起始地址：

段內(nèi)的偏移地址（16位段地址）：（16位偏移量）分隔符物理地址14700H邏輯地址1460H:100H25存儲(chǔ)器的分段管理由于8088中的地址寄存器都是16位的，79

地址加法器

將16位的邏輯地址轉(zhuǎn)換為20位的物理地址，具體操作過(guò)程為：先將段寄存器提供的16位段地址左移四位，低位補(bǔ)0，恢復(fù)為20位地址，然后與由各種尋址方式提供的16位偏移地址相加，即得到20位的物理地址。邏輯地址26 地址加法器 邏輯地址80物理地址：20位邏輯地址：段基址（段寄存器的內(nèi)容）16位偏移地址（字節(jié)距離）16位段基址16位偏移地址16位物理地址20位0000+邏輯地址27物理地址：20位段基址16位偏81存儲(chǔ)器的分段管理邏輯地址的表示——段地址：偏移地址地址偏移量（xxxxH）段首（xxxx0H）低址段尾某邏輯段某尋址單元28存儲(chǔ)器的分段管理邏輯地址的表示——段地址：偏移地址地址偏82段地址說(shuō)明邏輯段在存儲(chǔ)器中的起始位置，為模16地址：xxxx0H，省略低4位后，可用1個(gè)16位數(shù)來(lái)表示，該地址可被存放在不同的段寄存器CS/SS/DS/ES中。偏移地址說(shuō)明尋址單元距離段首的偏移量，因每段長(zhǎng)度不超過(guò)64KB，所以偏移地址也可用1個(gè)16位數(shù)來(lái)表示。存儲(chǔ)器的分段管理29段地址說(shuō)明邏輯段在存儲(chǔ)器中的起始位置，為模16地址：xx83存儲(chǔ)器的分段管理一個(gè)存儲(chǔ)單元可以擁有多個(gè)邏輯地址，但只可能擁有一個(gè)唯一的物理地址。邏輯地址 1460:100、1380:F00物理地址 14700H14700H30存儲(chǔ)器的分段管理一個(gè)存儲(chǔ)單元可以擁有多個(gè)邏輯地址，但只可84如何分配各個(gè)邏輯段程序的指令序列必須安排在代碼段；程序使用的堆棧一定在堆棧段；程序中的數(shù)據(jù)默認(rèn)是安排在數(shù)據(jù)段，也經(jīng)常安排在附加段，尤其是串操作的目的區(qū)必須是附加段。數(shù)據(jù)的存放比較靈活，實(shí)際上可以存放在任何一種邏輯段中。31如何分配各個(gè)邏輯段程序的指令序列必須安排在代碼段；85段跨越前綴指令沒(méi)有指明時(shí)，一般的數(shù)據(jù)訪問(wèn)在DS段；若使用BP訪問(wèn)存儲(chǔ)器，則在SS段。默認(rèn)的情況允許改變，需要使用段跨越前綴指令，8088指令系統(tǒng)中共有4個(gè)：CS：

——代碼段超越，使用代碼段的數(shù)據(jù)SS：

——堆棧段超越，使用堆棧段的數(shù)據(jù)DS：

——數(shù)據(jù)段超越，使用數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)ES：

——附加段超越，使用附加段的數(shù)據(jù)32段跨越前綴指令沒(méi)有指明時(shí)，一般的數(shù)據(jù)訪問(wèn)在DS段；86段超越的例子沒(méi)有段超越的指令實(shí)例：MOVAX,[2000H] ；AX←DS:[2000H]，；從默認(rèn)的DS數(shù)據(jù)段取出數(shù)據(jù)采用段超越前綴的指令實(shí)例：MOVAX,ES:[2000H] ；AX←ES:[2000H]，；從指定的ES附加段取出數(shù)據(jù)33段超越的例子沒(méi)有段超越的指令實(shí)例：87段寄存器的使用規(guī)定（表2.1）存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 默認(rèn)段寄存器 段超越 偏移地址取指令 CS 無(wú) IP堆棧操作 SS 無(wú) SP一般數(shù)據(jù)訪問(wèn) DS CS/ES/SS 有效地址EA下列特殊情況除外串操作的源操作數(shù) DS CS/ES/SS SI串操作的目的操作數(shù)ES 無(wú) DIBP基址的尋址方式 SS CS/DS/ES 有效地址EA34段寄存器的使用規(guī)定（表2.1）存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 默認(rèn)段寄存88

IP（InstructionPointer）中存放即將要執(zhí)行的指令的有效地址，IP具有自增量功能。在每取出一條指令后，IP自增一，指令指針指向下一條指令。4、指令指針寄存器（IP）35 IP（InstructionPointer）中存放89總結(jié)一下：通用寄存器

8 AX/BX/CX/DX BP/SPDI/SI

指令指針寄存器 1 IP

標(biāo)志寄存器 1 PSW段寄存器 4 CS/SS/DS/ES

掌握通用寄存器的作用熟悉PSW中各個(gè)標(biāo)志的含義切實(shí)理解存儲(chǔ)器組織和存儲(chǔ)空間分段的概念36總結(jié)一下：通用寄存器 8 AX/BX/CX/DX908088的寄存器組378088的寄存器組91堆棧的概念堆棧（Stack）是主存中一個(gè)特殊的區(qū)域。它采用先進(jìn)后出FILO（FirstInLastOut）或后進(jìn)先出LIFO（LastInFirstOut）的原則進(jìn)行存取操作，而不是隨機(jī)存取操作方式。堆棧指針——它指示棧頂位置，在8086/8086中，棧頂由SS和SP共同指示，即SS:SP。堆棧操作處理器自動(dòng)維持（子程序調(diào)用時(shí)的斷點(diǎn)處理）用戶操作（PUSH/POP指令）38堆棧的概念堆棧（Stack）是主存中一個(gè)特殊的區(qū)域。92三、8088/8086的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的地方。掌握數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，以及存儲(chǔ)器的分段管理對(duì)以后的匯編程序設(shè)計(jì)非常重要你能區(qū)別寄存器、存儲(chǔ)器(主存)、外存(包括硬盤、光盤、磁帶等存儲(chǔ)介質(zhì))嗎？39三、8088/8086的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)93寄存器、存儲(chǔ)器和外存的區(qū)別寄存器是微處理器（CPU）內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，以名稱表示，例如：AX，BX..….等存儲(chǔ)器也就是平時(shí)所說(shuō)的主存，也叫內(nèi)存，可直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主存利用地址區(qū)別外存主要指用來(lái)長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)的外部存儲(chǔ)介質(zhì)，常見(jiàn)的有硬盤、光盤、磁帶、U盤等。外存的數(shù)據(jù)只能通過(guò)主存間接地與CPU交換數(shù)據(jù)程序及其數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)久存放在外存，在運(yùn)行需要時(shí)才進(jìn)入主存40寄存器、存儲(chǔ)器和外存的區(qū)別寄存器是微處理器（CPU）內(nèi)部942.58086/8088的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式計(jì)算機(jī)中表示信息的單位有：位（bit）、字