微機(jī)原理及應(yīng)用CH1 微型計算機(jī)概述-CH2 Intel 8086／8088微處理器

微型計算機(jī)原理及應(yīng)用主講：歐陽俊林聯(lián)系方式：手機(jī)_Mail：dan_oy@126.comQQ：8069195課程成績：平時：40%

期末：60%實驗操作：60%

實驗報告：40%提交作業(yè)方式：標(biāo)題：班號-姓名-作業(yè)號例如：軟件141班張三同學(xué)第1章作業(yè)標(biāo)題為：軟件141-張三-1課程目標(biāo)1.在總體上建立起微機(jī)系統(tǒng)的整體概念；

2.掌握微型機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的構(gòu)成及工作原理；

3.掌握Intel8086基本指令系統(tǒng)；

4.掌握微型機(jī)的輸入輸出技術(shù)及常用接口電路；

5.掌握基本的匯編語言編程方法；

最終目標(biāo)：要求學(xué)生通過課堂教學(xué)和實驗訓(xùn)練后，初步具有微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件、軟件的開發(fā)能力。1.1微型計算機(jī)發(fā)展簡史與展望微型計算機(jī)是第四代計算機(jī)向微型化方向發(fā)展的一個重要分支，它的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為標(biāo)志的。自1971年出現(xiàn)微處理器開始到1993年，僅20多年的時間，推出了5代微處理器產(chǎn)品。第1章微型計算機(jī)概述1.2微型計算機(jī)的特點及其分類1.2.1微型計算機(jī)的特點(1)形小、體輕、功耗低(2)價格廉(3)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠(4)靈活性好、適應(yīng)性強(qiáng)1.2.2微型計算機(jī)的分類(1)按字長分類

4位微型計算機(jī)，如Intel40048位微型計算機(jī)，如Intel8080/8085，Motorola的M680016位微型計算機(jī)，如Intel8086/8088，Motorola的M6800032位微型計算機(jī)，如Intel80386，Intel80486，Intel805861.2.2微型計算機(jī)的分類(2)按利用形態(tài)分類單片機(jī)單板機(jī)多板機(jī)微機(jī)套件微機(jī)系統(tǒng)1.2.2微型計算機(jī)的分類(3)按應(yīng)用環(huán)境分類單片機(jī)

個人計算機(jī)工作站/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)1.2.2微型計算機(jī)的分類(4)按制造工藝分類PMOS型微機(jī)——P溝道MOS電路制造而成；

NMOS型微機(jī)——N溝道MOS電路制造而成；

CMOS型微機(jī)——P、N互補MOS電路制造而成；

HMOS型微機(jī)——混合MOS電路制造而成。MOS型微機(jī)雙極型微機(jī)STTL型微機(jī)——肖特基TTL電路制造而成；ECL型微機(jī)——射極耦合電路制造而成；I2L型微機(jī)——集成注入式電路制造而成；I3L型微機(jī)——平面集成注入式電路制造而成。1.3微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)1.3.1微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)(1)微處理器簡稱μP或MP（Microprocessor），是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件，又稱為微處理機(jī)。(2)微型計算機(jī)

簡稱μC或MC，是指以微處理器為核心，配上存儲器、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計算機(jī)（又稱主機(jī)或微電腦）。(3)微型計算機(jī)系統(tǒng)

微型計算機(jī)系統(tǒng)（MicrocomputerSystem）,簡稱μCS或MCS，是指以微型計算機(jī)為核心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源和輔助電路（統(tǒng)稱硬件）以及指揮微型計算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。1.3.2微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成(1)微型計算機(jī)系統(tǒng)的組成算術(shù)邏輯部件內(nèi)部總線累加器、寄存器控制部件微處理器存儲器（ROM/RAM）輸入/輸出接口系統(tǒng)總線微型計算機(jī)外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件微型計算機(jī)系統(tǒng)(2)微機(jī)系統(tǒng)硬件的組成及結(jié)構(gòu)輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入接口輸出接口存儲器

微型計算機(jī)運算器控制器

微處理器（a）微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

（b）微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

微處理器CPUROMRAMI/O接口輸出設(shè)備輸入設(shè)備地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB(3)微機(jī)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)1.3.3微型計算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(1)字長：CPU能直接處理的二進(jìn)制信息的位數(shù)。(2)內(nèi)存容量：以字節(jié)為單位。(3)指令系統(tǒng)：尋址方式的種類和可執(zhí)行指令的條數(shù)。(4)運算速度：指令平均執(zhí)行速度；特定指令執(zhí)行速度；主頻并每條指令占用時鐘周期數(shù)。(5)容許配置的外設(shè)數(shù)量(6)系統(tǒng)軟件的配置1.4數(shù)制與編碼1.4.1數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換(1)常用數(shù)制(2)數(shù)制轉(zhuǎn)換的一般方法(3)數(shù)制計算(4)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示范圍1.4.2碼制及其轉(zhuǎn)換(1)BCD碼(2)ASCII碼(3)漢字內(nèi)碼(4)原碼、反碼和補碼1.5微型計算機(jī)的應(yīng)用及實例1.5.1微型計算機(jī)的應(yīng)用(1)科學(xué)計算(2)信息處理和事務(wù)管理(3)過程控制(4)儀器儀表控制(5)計算機(jī)輔助教學(xué)、輔助設(shè)計等(6)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信(7)家用電器和民用產(chǎn)品控制1.5.2微型計算機(jī)的應(yīng)用實例第2章Intel8086/8088微處理器Intel8086/8088采用HMOS工藝制造，29000個晶體管、40引腳、雙列直插式。數(shù)據(jù)總線：8086：16位，8088：8位。地址總線：20位，部分與數(shù)據(jù)線復(fù)用。內(nèi)存空間：20位、直接尋址1MB空間。尋址方式：7種基本的尋址方式。

8086/8088的主要特性：指令系統(tǒng)：100條基本指令除能完成數(shù)據(jù)傳送、算數(shù)運算、邏輯運算、控制轉(zhuǎn)移和處理器控制功能外，內(nèi)部還設(shè)有硬件乘除法與串處理指令電路。時鐘頻率：8088：4.7MHz/8086：5MHz/8086-2：8MHz。中斷功能：內(nèi)外部中斷源多達(dá)256個。工作模式：支持單處理器、多處理器兩種模式。

2.18086/8088的編程結(jié)構(gòu)2.1.1總線接口單元BIU（1）功能：負(fù)責(zé)與M、I/O端口傳送數(shù)據(jù)。

（2）組成 6字節(jié)（8086）或4字節(jié)（8088）的指令隊列,

指令指針寄存器IP:IP為一個16位的寄存器，

20位的地址加法器 段寄存器：CS、DS、SS、ES 總線控制邏輯:處理器與外界總線聯(lián)系的轉(zhuǎn)接電路。

指令執(zhí)行順序順序指令執(zhí)行執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令

（3）三點說明

指令隊列8086為6個字節(jié),8088的4個字節(jié)。 內(nèi)存單元的物理地址PA的產(chǎn)生過程2.1.2執(zhí)行單元EU（2）組成：16位的運算器ALU：包括數(shù)據(jù)的算數(shù)/邏輯運算；16位的標(biāo)志寄存器（PSW）：9個標(biāo)志位，其中6個條件標(biāo)志位用于存放結(jié)果狀態(tài)；暫存器：輔助ALU完成各種運算，暫存參與運算的數(shù)據(jù)；通用寄存器組：數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX，專用寄存器：BP、SP、SI、DI；EU控制電路：接受從總線接口單元的指令隊列中取來的指令代碼，對其譯碼和向EU內(nèi)各有關(guān)部分發(fā)出時序命令信號。（1）功能：負(fù)責(zé)指令的譯碼和執(zhí)行。2.1.3寄存器組成：通用寄存器：8個16位的通用寄存器，通用數(shù)據(jù)寄存器分別是AX、BX、CX和DX，它們通?？梢杂脕泶娣?6位的數(shù)據(jù)，這4個寄存器又可以分為8個8位寄存器來使用。通用地址寄存器分別是BP、SP、SI和DI，也因為其特殊用途被分別稱為基址指針、堆棧指針、源變址寄存器、目的變址寄存器。功能：存放操作數(shù)地址、操作數(shù)及中間結(jié)果。段寄存器：CS：代碼段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般代碼段的起始地址的高16位。DS：數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的一般數(shù)據(jù)段的起始地址的高16位。ES：附加數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的附加數(shù)據(jù)段的起始地址的高16位。SS：堆棧數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放正在或正待處理的堆棧數(shù)據(jù)段的起始地址的高16位。指令指針I(yè)P：IP指令指針，它的內(nèi)容始終是下一條待執(zhí)行指令的起始偏移地址，與CS一起形成下一條待執(zhí)行指令的起始物理地址。2.28086/8088的工作模式和引腳功能2.2.18086/8088的工作模式2.2.28086/8088的引腳功能(1)地址線(20位)(2)數(shù)據(jù)線(16位)(3)狀態(tài)線(4)控制線(5)供電線2.2.38086/8088的最小模式(1)8086/8088最小模式的典型配置(2)主要外圍芯片的功能2.2.48086/8088的最大模式(1)8086/8088最大模式的典型配置(2)多處理器系統(tǒng)(3)總線控制器、協(xié)處理器及其與8086/8088的連接2.38086/8088的總線操作和時序2.3.18086/8088總線周期的概念2.3.28086/8088的典型操作和時序(1)系統(tǒng)的復(fù)位和啟動操作(2)總線操作(3)中斷操作和時序2.48086/8088的存儲器組織和I/O組織2.4.18086/8088的存儲器組織(1)存儲器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(2)存儲器的分段

8086/8088系統(tǒng)中1MB的存儲單元按照00000H~FFFFFH來編址。但CPU的內(nèi)部寄存器都是16位的，顯然用寄存器不能直接對1M字節(jié)的內(nèi)存空間進(jìn)行尋址，為此引入了分段、物理地址和邏輯地址的概念。分段的實現(xiàn)

8086/8088中將1MB內(nèi)存分為若干個段（稱為邏輯段），每個段最多包含64KB。8086/8088CPU設(shè)置了4個段寄存器（CS、DS、SS、ES），段的位置不受任何限制，段與段之間可以是連續(xù)的，可以是間斷的，也可以是部分重疊的，甚至可以是完全重疊的。實際地址和邏輯地址

實際地址（也稱物理地址）是指CPU和存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時所用的地址，對8086/8088來說，是用20位二進(jìn)制或5位十六進(jìn)制表示的地址碼。

邏輯地址是指產(chǎn)生實際地址所用到的兩個地址分量：段地址和偏移量，它們都是用無符號的16位二進(jìn)制或4位十六進(jìn)制表示的地址碼。段地址就是段寄存器的內(nèi)容，即段起始地址的高16位；偏移量是段內(nèi)某單元相對于段起始地址的距離。實際地址的形成當(dāng)CPU訪問任何一個存儲單元時，可由下式計算該單元的實際地址：實際地址=段地址×10H+偏移量

這個地址的計算工作由CPU內(nèi)部總線接口部件中的20位地址加法器來完成。如圖2.2所示。例如，某存儲單元的段寄存器內(nèi)容為2400H，段內(nèi)偏移量為0053H，則其實際地址為：2400H×10H+0053H=24053H2.4.28086/8088的I/O組織CPU與外部設(shè)備之間是通過I/O接口電路或接口芯片進(jìn)行聯(lián)絡(luò)從而傳遞信息的。每個接口芯片上都有一個或幾個用于寄存信息的寄存器，稱為端口，這些寄存器和存儲單元一樣都有唯一確定的地址，稱為端口地址。

統(tǒng)一編址：指將I/O端口地址置于存儲器空間中，和存儲單元統(tǒng)一編址。對I/O端口有兩種編址方式：

覆蓋編址：也稱單獨編址或獨立編址。指將I/O端口單獨編為一個地址空間，指令系統(tǒng)中設(shè)置專門的輸入/輸出指令。