IBM-PC(80x86)匯編語(yǔ)言與接口技術(shù)-第2章80x86計(jì)算機(jī)組織

IBM—PC(80x86)匯編語(yǔ)言與接口技術(shù)-第2章80x86計(jì)算機(jī)組織80x86計(jì)算機(jī)概述80x86計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)80x86計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)80x86計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)80x86計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)總結(jié)與展望80x86計(jì)算機(jī)概述0180486及后續(xù)發(fā)展1989年，Intel推出了80486微處理器，集成了浮點(diǎn)運(yùn)算單元，提高了運(yùn)算性能。此后，x86架構(gòu)不斷發(fā)展和完善，成為PC領(lǐng)域的主流架構(gòu)。8086的誕生1978年，Intel公司推出了8086微處理器，標(biāo)志著x86架構(gòu)的誕生。80286的推出1982年，Intel推出了80286微處理器，引入了保護(hù)模式和實(shí)模式，并支持多任務(wù)處理。80386的革新1985年，Intel發(fā)布了80386微處理器，實(shí)現(xiàn)了32位尋址和內(nèi)存管理，成為x86架構(gòu)的重要里程碑。80x86計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程80x86計(jì)算機(jī)具有良好的兼容性，可以運(yùn)行大量的x86架構(gòu)的軟件和操作系統(tǒng)。兼容性性能擴(kuò)展性穩(wěn)定性隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，80x86計(jì)算機(jī)的性能不斷提升，可以滿足各種復(fù)雜的應(yīng)用需求。80x86計(jì)算機(jī)支持各種擴(kuò)展卡和外部設(shè)備，方便用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展和升級(jí)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和優(yōu)化，80x86計(jì)算機(jī)在穩(wěn)定性和可靠性方面表現(xiàn)出色。80x86計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)個(gè)人電腦服務(wù)器工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)80x86計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域0102030480x86計(jì)算機(jī)是PC領(lǐng)域的主流架構(gòu)，廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦、筆記本電腦等終端設(shè)備。許多服務(wù)器采用x86架構(gòu)的處理器，提供高性能和可擴(kuò)展性，滿足各種企業(yè)級(jí)應(yīng)用需求。80x86計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)器人等。一些嵌入式系統(tǒng)也采用x86架構(gòu)的處理器，如智能家居、智能交通等領(lǐng)域。80x86計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)02執(zhí)行部件EU負(fù)責(zé)指令的譯碼和執(zhí)行。寄存器組包括通用寄存器、段寄存器、控制寄存器等，用于暫存數(shù)據(jù)和地址?？偩€接口部件BIU負(fù)責(zé)CPU與存儲(chǔ)器、I/O端口之間的數(shù)據(jù)傳送。80x86計(jì)算機(jī)的總體結(jié)構(gòu)用于暫存操作數(shù)和地址，包括AX、BX、CX、DX等。通用寄存器用于存放段地址，包括CS、DS、ES、SS等。段寄存器用于控制CPU的操作，包括IP、FLAGS等?？刂萍拇嫫?0x86計(jì)算機(jī)的寄存器組織80x86計(jì)算機(jī)采用分段式存儲(chǔ)器管理，將物理內(nèi)存劃分為多個(gè)邏輯段，每個(gè)邏輯段最大可為64KB。存儲(chǔ)器分段段寄存器中存放的是段選擇子，段選擇子指向描述符表中的一個(gè)描述符，描述符中包含了該段的基地址和段限長(zhǎng)等信息。段寄存器與段選擇子80x86計(jì)算機(jī)支持實(shí)模式和保護(hù)模式兩種訪問(wèn)方式。在實(shí)模式下，CPU直接訪問(wèn)物理內(nèi)存；在保護(hù)模式下，CPU通過(guò)段選擇子和描述符訪問(wèn)邏輯內(nèi)存。存儲(chǔ)器的訪問(wèn)方式80x86計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器組織80x86計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)0380x86計(jì)算機(jī)的指令格式包括操作碼、尋址方式和操作數(shù)等部分。操作碼指定了要執(zhí)行的操作，尋址方式描述了操作數(shù)的位置或獲取方式，操作數(shù)則是參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。指令格式80x86計(jì)算機(jī)支持多種尋址方式，如立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址和相對(duì)尋址等。這些尋址方式提供了靈活的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，使得程序員能夠高效地編寫程序。尋址方式指令格式與尋址方式MOV指令MOV指令用于在寄存器之間、寄存器和內(nèi)存之間傳送數(shù)據(jù)。它可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)類型的傳送，如字節(jié)、字和雙字等。PUSH和POP指令PUSH指令將數(shù)據(jù)壓入堆棧，POP指令則從堆棧中彈出數(shù)據(jù)。這兩個(gè)指令通常用于保存和恢復(fù)寄存器的內(nèi)容，以及實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用和返回等操作。XCHG指令XCHG指令用于交換兩個(gè)操作數(shù)的內(nèi)容。它可以在寄存器之間、寄存器和內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳送指令I(lǐng)NC和DEC指令I(lǐng)NC指令將操作數(shù)加1，DEC指令則將操作數(shù)減1。這兩個(gè)指令通常用于循環(huán)計(jì)數(shù)和索引等操作。MUL和DIV指令MUL指令用于無(wú)符號(hào)乘法運(yùn)算，DIV指令用于無(wú)符號(hào)除法運(yùn)算。這兩個(gè)指令可以處理字節(jié)和字等數(shù)據(jù)類型。ADD和SUB指令A(yù)DD指令將兩個(gè)操作數(shù)相加，SUB指令則從第一個(gè)操作數(shù)中減去第二個(gè)操作數(shù)。這兩個(gè)指令可以用于實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)表達(dá)式。算術(shù)運(yùn)算指令A(yù)ND、OR和NOT指令A(yù)ND指令對(duì)兩個(gè)操作數(shù)執(zhí)行按位與運(yùn)算，OR指令執(zhí)行按位或運(yùn)算，NOT指令執(zhí)行按位非運(yùn)算。這些指令通常用于處理位字段和標(biāo)志位等操作。SHL和SHR指令SHL指令將操作數(shù)的位向左移動(dòng)，SHR指令則將操作數(shù)的位向右移動(dòng)。這兩個(gè)指令通常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的縮放、旋轉(zhuǎn)和移位等操作。SAL和SAR指令SAL指令將有符號(hào)數(shù)的位向左移動(dòng)，SAR指令則將有符號(hào)數(shù)的位向右移動(dòng)。這兩個(gè)指令保持了符號(hào)位的特性，通常用于處理有符號(hào)整數(shù)。邏輯運(yùn)算和位移指令80x86計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)0480x86計(jì)算機(jī)中的程序和數(shù)據(jù)被組織成不同的邏輯段，每個(gè)段由一個(gè)段定義偽指令來(lái)描述，包括段名、段屬性和段內(nèi)容。段定義過(guò)程和子程序是匯編語(yǔ)言程序中的基本結(jié)構(gòu)單元，用于實(shí)現(xiàn)特定的功能。它們通過(guò)標(biāo)簽和跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行調(diào)用和返回。過(guò)程和子程序匯編語(yǔ)言程序使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變量來(lái)存儲(chǔ)和操作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等，變量可以是字節(jié)、字、雙字等類型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變量匯編語(yǔ)言源程序的結(jié)構(gòu)偽指令偽指令是匯編語(yǔ)言中的特殊指令，用于指示匯編器進(jìn)行特定的操作，如定義數(shù)據(jù)、分配存儲(chǔ)空間、設(shè)置段屬性等。常見的偽指令包括DB、DW、DD、ORG、ASSUME等。宏指令宏指令是一種用戶自定義的指令，通過(guò)宏定義偽指令來(lái)創(chuàng)建。宏指令可以包含一條或多條匯編語(yǔ)言指令，以及參數(shù)和局部變量。使用宏指令可以簡(jiǎn)化程序結(jié)構(gòu)，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。偽指令與宏指令算術(shù)運(yùn)算程序設(shè)計(jì)通過(guò)匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基本的算術(shù)運(yùn)算，如加法、減法、乘法、除法等?？梢允褂?0x86計(jì)算機(jī)中的寄存器或內(nèi)存操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，并處理運(yùn)算結(jié)果。邏輯運(yùn)算程序設(shè)計(jì)利用匯編語(yǔ)言提供的邏輯運(yùn)算指令，如AND、OR、NOT等，實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式的計(jì)算和判斷。邏輯運(yùn)算常用于控制程序的流程和條件判斷。輸入輸出程序設(shè)計(jì)通過(guò)匯編語(yǔ)言與外設(shè)或外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？梢允褂?0x86計(jì)算機(jī)中的輸入輸出指令或中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入輸出操作，如讀取鍵盤輸入、顯示輸出到屏幕等。高級(jí)程序設(shè)計(jì)技巧掌握一些高級(jí)程序設(shè)計(jì)技巧，如循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、子程序調(diào)用等，能夠編寫更復(fù)雜、功能更強(qiáng)大的匯編語(yǔ)言程序。同時(shí)，合理優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)和使用寄存器可以提高程序的執(zhí)行效率。01020304匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)舉例80x86計(jì)算機(jī)的接口技術(shù)05接口概述與I/O端口地址譯碼接口概述接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的連接電路，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和控制。80x86計(jì)算機(jī)接口技術(shù)涵蓋了各種接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，如ISA、EISA、PCI等。I/O端口地址譯碼I/O端口地址譯碼是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它將CPU發(fā)出的I/O指令中的端口地址翻譯為對(duì)應(yīng)的設(shè)備地址，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的讀寫操作。8253可編程間隔計(jì)時(shí)器8253是一種可編程的間隔計(jì)時(shí)器芯片，它可以產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲或頻率信號(hào)，用于定時(shí)、計(jì)數(shù)和控制等操作。8254可編程間隔計(jì)時(shí)器8254是8253的改進(jìn)型芯片，具有更高的計(jì)數(shù)頻率和更靈活的編程方式，可應(yīng)用于更復(fù)雜的計(jì)時(shí)和控制系統(tǒng)?？删幊涕g隔計(jì)時(shí)器8253/828255A是一種通用的可編程并行接口芯片，它提供了三個(gè)8位的并行I/O端口，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。8255A可編程并行接口芯片并行通信是一種同時(shí)傳輸多個(gè)比特的數(shù)據(jù)通信方式，具有傳輸速度快、效率高的特點(diǎn)。8255A芯片支持并行通信，可實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸。并行通信原理可編程并行接口芯片8255A中斷控制器8259A及中斷程序設(shè)計(jì)8259A是一種可編程的中斷控制器芯片，用于管理多個(gè)外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求。它可以對(duì)中斷請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排隊(duì)和屏蔽處理，確保CPU能夠及時(shí)響應(yīng)重要的中斷事件。8259A中斷控制器中斷程序是處理中斷事件的程序段，當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，CPU將暫停當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷程序。中斷程序設(shè)計(jì)需要考慮中斷的響應(yīng)、處理、返回等過(guò)程，以及中斷的優(yōu)先級(jí)和屏蔽等管理機(jī)制。中斷程序設(shè)計(jì)總結(jié)與展望0680x86計(jì)算機(jī)組織概述介紹了80x86計(jì)算機(jī)的基本組成，包括CPU、內(nèi)存、I/O接口等部分，以及它們之間的互連和數(shù)據(jù)傳輸方式。詳細(xì)講解了80x86計(jì)算機(jī)的寄存器組織，包括通用寄存器、段寄存器、控制寄存器等，以及它們的功能和使用方法。介紹了80x86計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器組織，包括內(nèi)存地址空間、物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存等概念，以及存儲(chǔ)器的分段和分頁(yè)管理機(jī)制。闡述了80x86計(jì)算機(jī)的I/O接口技術(shù)，包括I/O端口地址空間、I/O指令和I/O數(shù)據(jù)傳輸方式等，以及中斷和DMA等高級(jí)I/O技術(shù)。寄存器組織存儲(chǔ)器組織I/O接口技術(shù)本章內(nèi)容回顧與總結(jié)隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)CPU的性能將不斷提高，同時(shí)功耗和成本也將得到優(yōu)化。更高性能的CPU技術(shù)新型存儲(chǔ)器技術(shù)如相變存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)