微機(jī)原理及接口技術(shù)課件

微型計(jì)算機(jī)概論1．第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)

1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)：“埃尼阿克”（ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）。重量30噸，占地170平方米，每小時(shí)耗電150千瓦，價(jià)值約40萬(wàn)美元。采用18000只電子管，70000個(gè)電阻，10000支電容，研制時(shí)間近三年，運(yùn)算速度為每秒5000次加減法運(yùn)算。

ENIAC的不足：運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)容量小、全部指令沒(méi)有存放在存儲(chǔ)器中、機(jī)器操作復(fù)雜、穩(wěn)定性差。1.1微型計(jì)算機(jī)概述1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2．馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

1946年6月，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼（JoheVonNeumman）提出了“存儲(chǔ)程序”的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案。其特點(diǎn)是：采用二進(jìn)制數(shù)形式表示數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)指令。指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器中，能自動(dòng)依次執(zhí)行指令。由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備5大部分組成計(jì)算機(jī)硬件。

工作原理的核心是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”。按照這一原理設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)。馮·諾依曼提出的體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)，被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸出設(shè)備輸入設(shè)備原始數(shù)據(jù)和指令計(jì)算結(jié)果計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)框圖馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼形式不加區(qū)別地存放在存儲(chǔ)器中，存放位置由地址指定，地址碼也為二進(jìn)制。由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。控制器是根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令序列即程序來(lái)工作的，并由一個(gè)程序計(jì)數(shù)器（即指令地址計(jì)數(shù)器）控制指令的執(zhí)行?？刂破骶哂信袛嗄芰?，能根據(jù)指令，選擇不同的動(dòng)作流程。微處理器包括運(yùn)算器和控制器。以其為核心，通過(guò)地址(AB)、數(shù)據(jù)(DB)、控制(CB)三總線(xiàn)連接存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口，進(jìn)而輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。1.1.2微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)及主要性能指標(biāo)1.微型計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

(1)按照CPU的字長(zhǎng)來(lái)分類(lèi)有4位、8位、16位、32位、64位微型計(jì)算機(jī)等。(2)按照微處理器器件的工藝來(lái)分類(lèi)可分成MOS工藝、雙極型TTL工藝的微處理器。(3)按照微型計(jì)算機(jī)的利用形態(tài)來(lái)分類(lèi)有單片機(jī)、單板機(jī)、位片機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)等。(4)按計(jì)算機(jī)的用途分類(lèi)個(gè)人計(jì)算機(jī)：面向個(gè)人或家庭使用的低檔微型計(jì)算機(jī)。工作站：介于PC機(jī)和小型機(jī)之間的高檔微型機(jī)。小型計(jì)算機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易維護(hù)和使用。其規(guī)模和設(shè)置可以滿(mǎn)足一個(gè)中小型部門(mén)的工作需要。主機(jī)：具有大容量存儲(chǔ)器，多種類(lèi)型的I/O通道，能同時(shí)支持批處理和分時(shí)處理等多種工作方式。其規(guī)模和配置可以滿(mǎn)足一個(gè)大中型部門(mén)的工作需要。小巨型計(jì)算機(jī)：也稱(chēng)為桌上型超級(jí)計(jì)算機(jī)。最大的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，并且具有較好的性能價(jià)格比。巨型計(jì)算機(jī)：也稱(chēng)為超級(jí)計(jì)算機(jī)。具有極高的性能和極大的規(guī)模，價(jià)格昂貴，多用于尖端科技領(lǐng)域。2.微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)介紹

位：這是計(jì)算機(jī)中所表示的最基本、最小的數(shù)據(jù)單元。字長(zhǎng)：是計(jì)算機(jī)在交換、加工和存放信息時(shí)的最基本的長(zhǎng)度。字節(jié)（Byte）：是計(jì)算機(jī)中通用的基本單元，由8個(gè)二進(jìn)制位組成。字：是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。主頻：也稱(chēng)時(shí)鐘頻率，是指計(jì)算機(jī)中時(shí)鐘脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的頻率。訪(fǎng)存空間：是該微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單元數(shù)。指令數(shù)：構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的操作命令數(shù)。基本指令執(zhí)行時(shí)間：計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序所花的時(shí)間?？煽啃裕褐赣?jì)算機(jī)在規(guī)定時(shí)間和條件下正常工作不發(fā)生故障的概率。兼容性：指計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和軟件程序可用于其他多種系統(tǒng)的性能。性能價(jià)格比：是衡量計(jì)算機(jī)產(chǎn)品優(yōu)劣的綜合性指標(biāo)。微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)內(nèi)部一次可處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)的寬度。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，則表示的數(shù)據(jù)精度越高，完成相同精度的數(shù)據(jù)運(yùn)算速度越快。運(yùn)算速度常用平均運(yùn)算速度MIPS(MillionsofInstructionPerSecond)和CPU的主頻表示。主頻：微處理器運(yùn)行的時(shí)鐘頻率。外頻：微處理器外部總線(xiàn)的頻率。早期微處理器的主頻與外部總線(xiàn)的頻率相同，從80486DX2開(kāi)始，主頻=外部總線(xiàn)頻率

倍頻系數(shù)。微機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)器容量：內(nèi)存和外存，通常以字節(jié)為單位。內(nèi)存：微處理器的尋址空間和實(shí)際配置的存儲(chǔ)器容量(內(nèi)存條容量)。外存：硬盤(pán)容量。1K=210=1024；1M=220=1024K；1G=230=1024M；1T=240=1024G外設(shè)擴(kuò)展能力計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和適應(yīng)性。1.1.3微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1．按邏輯部件化分的計(jì)算機(jī)發(fā)展階段按電子部件的演變經(jīng)歷了四代：（1）第一代（1946年-1958年）：電子管計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：體積大、耗電多、運(yùn)算速度慢，存儲(chǔ)容量小。（2）第二代（1959年-1964年）：晶體管計(jì)算機(jī)

特點(diǎn)：體積減小，重量輕、省電、壽命長(zhǎng)、可靠性提高，運(yùn)算速度可達(dá)每秒百萬(wàn)次。（3）第三代（1965年-1970年）：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：存儲(chǔ)容量1-4兆字節(jié)。運(yùn)算速度每秒幾百萬(wàn)至千萬(wàn)次，可靠性有較大提高，體積進(jìn)一步縮小，成本進(jìn)一步降低，出現(xiàn)了向大型化和小型化發(fā)展的趨勢(shì)。（4）第四代（1971年-）：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路使計(jì)算機(jī)發(fā)生了巨大的變化，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的集成度越來(lái)越高。Intel公司推出了微處理器，誕生了微型計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、可靠性、性能價(jià)格比等方面都比上一代計(jì)算機(jī)有較大突破。（1）超、大、中、小型計(jì)算機(jī)階段（1946年-1980年）采用計(jì)算機(jī)來(lái)代替人的腦力勞動(dòng)，提高了工作效率，能夠解決較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。（2）微型計(jì)算機(jī)階段（1981年-1990年）微型計(jì)算機(jī)大量普及，幾乎應(yīng)用于所有領(lǐng)域，對(duì)世界科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段（1991年至今）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為人類(lèi)實(shí)現(xiàn)資源共享提供了有力的幫助，從而促進(jìn)了信息化社會(huì)的到來(lái)，實(shí)現(xiàn)了遍及全球的信息資源共享。2．按計(jì)算機(jī)應(yīng)用劃分的計(jì)算機(jī)發(fā)展階段3.按微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展按照計(jì)算機(jī)CPU、字長(zhǎng)和功能劃分，經(jīng)歷了5代的演變:第一代（1971年～1973年）：4位和8位低檔微處理器；第二代（1974年～1978年）：8位中高檔微處理器；第三代（1978年～1980年）：16位微處理器；第四代（1981年～1992年）：32位微處理器；第五代（1993年以后）：全新高性能奔騰系列微處理器。

將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器和控制器集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上作為中央處理部件，簡(jiǎn)稱(chēng)為微處理器（Microprocessor）。微型計(jì)算機(jī)是以微處理器為核心，再配上存儲(chǔ)器、接口電路等芯片構(gòu)成的。微處理器的發(fā)展一階段1971年Intel40044位2300108KHz每秒6萬(wàn)次1972年Intel80088位3500基本指令周期為20～50μs第二階段1974年Intel80808位60002MHzMC68008位68001976年Z808位100002.5MHz三階段1978年Intel808616位290005MHz／基本指令周期0.5μs1982年Intel8028616位13.4萬(wàn)基本指令周期0.2μs四階段1985年10月8038632位27.5萬(wàn)16-33MHz／3-4MIPS1989年4月8048632位120萬(wàn)33-120MHz/41-54MIPS五階段1993.3.22Pentium32位310萬(wàn)75-133MHz0.6μm1995.11.8Pentiumpro32位550萬(wàn)200MHz/400MIPS第六階段1997年P(guān)entiumⅡ32位700萬(wàn)266MHz/400MIPS1999.2.26PentiumⅢ32位2800萬(wàn)450MHz1999.2.24AMD-K6-Ⅲ32位2130萬(wàn)450MHz0.25μm七階段2000.11.24Pentium432位4200萬(wàn)1.4GHz0.18μmCPU性能每18個(gè)月增加一倍

晶體管數(shù)目每?jī)赡暝黾右槐逗竺媸鞘裁???Itanium733/800MHzIA-64架構(gòu)McKinleyIA-64架構(gòu)MadisonIA-64架構(gòu)DeerfieldIA-64架構(gòu)PentiumⅡPentiumMMXPentiumPro80486DX280386DX802868086摩爾定律

晶體管數(shù)目每?jī)赡暝黾右槐赌柖蒀PU性能每18個(gè)月增加一倍朝著微型計(jì)算機(jī)和巨型計(jì)算機(jī)兩級(jí)方向發(fā)展。當(dāng)前開(kāi)發(fā)和研究的熱點(diǎn)是多媒體計(jì)算機(jī)。未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展的總趨勢(shì)是智能化計(jì)算機(jī)。今后計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流是計(jì)算機(jī)與通信相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。非馮·諾依曼型體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是提高現(xiàn)代計(jì)算機(jī)性能的另一個(gè)研究焦點(diǎn)。

4．未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：建立在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上，從內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)來(lái)模擬人腦的神經(jīng)系統(tǒng)。用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理單元模擬人腦的神經(jīng)元，并利用神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的分布式存儲(chǔ)和相互關(guān)聯(lián)來(lái)模擬人腦的活動(dòng)。生物計(jì)算機(jī)：使用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白分子為材料的“生物芯片”，不僅具有巨大的存儲(chǔ)能力，而且能以波的形式傳播信息。由于它具備生物體的某些機(jī)能，所以更易于模擬人腦的機(jī)制。光子計(jì)算機(jī)：用光子代替電子，用光互連代替導(dǎo)線(xiàn)互連，用光硬件代替電子硬件，用光運(yùn)算代替電子運(yùn)算。5．新型計(jì)算機(jī)1.2計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)各部分的主要功能：（1）輸入設(shè)備：用于輸入原始信息和處理信息的程序。如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器和掃描儀等。（2）輸出設(shè)備：用來(lái)輸出計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果及程序清單。如顯示器和打印機(jī)。（3）存儲(chǔ)器：用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。在控制器的控制下，可與輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器交換信息，是計(jì)算機(jī)中各種信息存儲(chǔ)和交流的中心。（4）運(yùn)算器：用來(lái)對(duì)信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算。也稱(chēng)為算術(shù)邏輯部件ALU（ArithmeticandLogicUnit）。（5）控制器：是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心，用來(lái)指揮計(jì)算機(jī)各部件的操作，使其協(xié)調(diào)一致地工作。

計(jì)算機(jī)中的兩類(lèi)信息：一類(lèi)是采用雙線(xiàn)表示的數(shù)據(jù)信息流，它包括原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、計(jì)算結(jié)果和程序中的指令；另一類(lèi)是采用單線(xiàn)表示的控制信息流，它是控制器發(fā)出的各種操作命令。1.2.2計(jì)算機(jī)的工作原理

1．存儲(chǔ)程序原理把事先編制好的由計(jì)算機(jī)指令組成的程序存放到存儲(chǔ)器內(nèi)，計(jì)算機(jī)在運(yùn)算時(shí)依次取出指令，根據(jù)指令的功能進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，這就是存儲(chǔ)程序原理。2．程序的自動(dòng)執(zhí)行程序在執(zhí)行前先裝入內(nèi)存儲(chǔ)器，CPU負(fù)責(zé)從內(nèi)存中逐條取出指令，分析識(shí)別指令，最后執(zhí)行指令，從而完成一條指令的執(zhí)行周期。

程序的執(zhí)行流程：取指令—

分析指令—

執(zhí)行指令。

1.2.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成：硬件微計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備微處理器內(nèi)存儲(chǔ)器I/O接口電路系統(tǒng)總線(xiàn)外部設(shè)備過(guò)程I/O通道1.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言應(yīng)用軟件：軟件包，數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言監(jiān)控程序操作系統(tǒng)編輯程序解釋程序編譯程序診斷程序硬件系統(tǒng)是由電子部件和機(jī)電裝置所組成的計(jì)算機(jī)實(shí)體。

硬件的基本功能是接受計(jì)算機(jī)程序，并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。軟件系統(tǒng)是指為計(jì)算機(jī)運(yùn)行工作服務(wù)的全部技術(shù)資料和各種程序。

軟件系統(tǒng)基本功能保證計(jì)算機(jī)硬件的功能得以充分發(fā)揮，并為用戶(hù)提供一個(gè)寬松的工作環(huán)境。計(jì)算機(jī)的硬件和軟件二者缺一不可，否則不能正常工作。微處理器CPU存儲(chǔ)器RAM接口電路時(shí)鐘外存I/O設(shè)備接口電路存儲(chǔ)器ROM數(shù)據(jù)總線(xiàn)（雙向）地址總線(xiàn)（單向）控制總線(xiàn)1.2.4微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)（MicroComputer）是計(jì)算機(jī)的微型化，簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)，它由CPU、存儲(chǔ)器、輸入接口和輸出接口以及總線(xiàn)組成。該層次就是已安裝了CPU和內(nèi)存條的主板。微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)如圖所示1．中央處理單元中央處理單元CPU（ControlProcessingUnit）是微型計(jì)算機(jī)的核心部件，是包含有運(yùn)算器、控制器、寄存器組以及總線(xiàn)接口等部件的一塊大規(guī)模集成電路芯片，俗稱(chēng)微處理器。各組成模塊及其功能：

微處理器（Microprocessor）簡(jiǎn)稱(chēng)μP或MP，或MPU（MicroprocessingUnit）。MPU是采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)將算術(shù)邏輯部件ALU（ArithmeticLogicUnit）、控制部件CU（ControlUnit）和寄存器組R（Registers）三個(gè)基本部分以及內(nèi)部總線(xiàn)集成在一塊半導(dǎo)體芯片上構(gòu)成的電子器件。又稱(chēng)為“中央處理單元”（CentralProcessorUnit），簡(jiǎn)稱(chēng)CPU。

微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心，它的性能決定了整個(gè)微型機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。按讀寫(xiě)方式可分為兩種，一種是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory），RAM又分為靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM，在PC機(jī)中，前者用作高速緩存，后者用作內(nèi)存條，可隨時(shí)將信息寫(xiě)入RAM，也可隨時(shí)從RAM中讀出信息。另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM（ReadOnlyMemory），CPU只能從ROM中讀出預(yù)先寫(xiě)入的信息。存儲(chǔ)器均按字節(jié)編址。2．存儲(chǔ)器(用于存放程序與數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件)數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB（DataBus）：用于CPU與主存儲(chǔ)器、CPU與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)。地址總線(xiàn)AB（AddressBus）：用于CPU訪(fǎng)問(wèn)主存儲(chǔ)器和外部設(shè)備時(shí)，傳送相關(guān)的地址?？刂瓶偩€(xiàn)CB（ControlBus）：用于傳送CPU對(duì)主存儲(chǔ)器和外部設(shè)備的控制信號(hào)。3．系統(tǒng)總線(xiàn)

總線(xiàn)（BUS）包括地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和控制總線(xiàn)三種。所謂總線(xiàn)，它將多個(gè)功能部件連接起來(lái)，并提供傳送信息的公共通道，能為多個(gè)功能部件分時(shí)共享，總線(xiàn)上能同時(shí)傳送二進(jìn)制信息的位數(shù)稱(chēng)為總線(xiàn)的寬度。

CPU通過(guò)三種總線(xiàn)連接存儲(chǔ)器和I/O接口，構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)。

（1）地址總線(xiàn)AB（AddressBus）微處理器數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度地址總線(xiàn)寬度最大存儲(chǔ)器容量808616201MB80888201MB8018616201MB80286162416MB80386SX162416MB80386DX32324GB8048632324GBPentium64324GBPentiumPro643664GBPentiumⅡ643664GBPentiumⅢ643664GBPentiumⅣ643664GB（2）數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB（DataBus）

數(shù)據(jù)總線(xiàn)是CPU和存儲(chǔ)器、CPU和I/O接口之間傳送信息的數(shù)據(jù)通路，數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳輸?shù)姆较驗(yàn)殡p向傳輸。數(shù)據(jù)總線(xiàn)的寬度越寬，CPU傳輸數(shù)據(jù)信息的速度越快，8086CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)為16位，PentiumPro的數(shù)據(jù)總線(xiàn)64位，見(jiàn)表1-1，分別表示CPU一次可與存儲(chǔ)器或I/O接口傳送16位和64位二進(jìn)制信息。（3）控制總線(xiàn)CB（ControlBus）CPU的控制總線(xiàn)按照傳輸方向分為兩種，一種是由CPU發(fā)出的控制信號(hào)，用以對(duì)其他部件的讀控制、寫(xiě)控制等，另一種則是其他部件發(fā)向CPU的，反過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU的控制，在兩種方向的控制信號(hào)中前者多于后者。5．主機(jī)板主機(jī)板也稱(chēng)為系統(tǒng)主板或簡(jiǎn)稱(chēng)主板。主機(jī)板上有CPU芯片、內(nèi)存槽、擴(kuò)展槽、各種跳線(xiàn)和一些輔助電路。6．外存儲(chǔ)器分為軟磁盤(pán)、硬磁盤(pán)、光盤(pán)存儲(chǔ)器。磁盤(pán)存儲(chǔ)器由磁盤(pán)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器接口電路組成，統(tǒng)稱(chēng)為磁盤(pán)機(jī)。光盤(pán)存儲(chǔ)器是由光盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和接口電路組成。7．輸入/輸入設(shè)備計(jì)算機(jī)最常用的輸入設(shè)備是鍵盤(pán)和鼠標(biāo)。計(jì)算機(jī)最常用的輸出設(shè)備是顯示器和打印機(jī)。4．輸入輸出接口電路輸入/輸出接口電路也稱(chēng)為I/O（Input/Output）電路，即通常所說(shuō)的適配器、適配卡或接口卡。它是微型計(jì)算機(jī)外部設(shè)備交換信息的橋梁。1.2.5微型計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)軟件是指支持計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序，以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序的各種技術(shù)資料的總稱(chēng)。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，它們形成層次關(guān)系。處在內(nèi)層的軟件要向外層軟件提供服務(wù)，外層軟件必須在內(nèi)層軟件支持下才能運(yùn)行。系統(tǒng)軟件的主要功能是簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)操作，充分發(fā)揮硬件功能，支持應(yīng)用軟件的運(yùn)行并提供服務(wù)。應(yīng)用軟件處于軟件系統(tǒng)的最外層，直接面向用戶(hù)，為用戶(hù)服務(wù)。應(yīng)用軟件是為了解決各類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題而編寫(xiě)的程序，包括用戶(hù)編寫(xiě)的特定程序，以及商品化的應(yīng)用軟件和套裝軟件。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言也稱(chēng)為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是人機(jī)交流信息的一種特定語(yǔ)言。在編寫(xiě)程序時(shí)用指定的符號(hào)來(lái)表達(dá)語(yǔ)義。1.3微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.1基本概念在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示二進(jìn)制數(shù)的方法稱(chēng)為數(shù)值編碼，把一個(gè)數(shù)及其符號(hào)在機(jī)器中的表示加以數(shù)值化，稱(chēng)為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)稱(chēng)為數(shù)的真值。表示一個(gè)機(jī)器數(shù)，應(yīng)考慮以下三個(gè)因素：

1．機(jī)器數(shù)的范圍字長(zhǎng)為8位，無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大值是（11111111）B=（255）D，此時(shí)機(jī)器數(shù)的范圍是0-255。字長(zhǎng)為16位，無(wú)符號(hào)整數(shù)的最大值是（1111111111111111）B=（FFFF）H=（65535）D，此時(shí)機(jī)器數(shù)的范圍是0-65535。2．機(jī)器數(shù)的符號(hào)在算術(shù)運(yùn)算中，數(shù)據(jù)是有正有負(fù)的，將這類(lèi)數(shù)據(jù)稱(chēng)為帶符號(hào)數(shù)。為了在計(jì)算機(jī)中正確地表示帶符號(hào)數(shù)，通常規(guī)定每個(gè)字長(zhǎng)的最高位為符號(hào)位，并用0表示正數(shù)，用1表示負(fù)數(shù)。3．機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置在機(jī)器中，小數(shù)點(diǎn)的位置通常有兩種約定：一種規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變，這時(shí)的機(jī)器數(shù)稱(chēng)為“定點(diǎn)數(shù)”。另一種規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置可以浮動(dòng)，這時(shí)的機(jī)器數(shù)稱(chēng)為“浮點(diǎn)數(shù)”。

在計(jì)算機(jī)中，約定數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)的位置固定在某一位，原理上講，小數(shù)點(diǎn)的位置固定在哪一位都行，但是，通常有兩種定點(diǎn)格式，一是將小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)的最左邊（即純小數(shù)），二是固定在數(shù)的最右邊（即純整數(shù)）。

(1)定點(diǎn)數(shù)的表示法

例如，用寬度為n+1位的字來(lái)表示定點(diǎn)數(shù)X，其中X0表示數(shù)的符號(hào)，例如1代表負(fù)數(shù)，0代表正數(shù)，其余位代表它的數(shù)位，對(duì)于任意定點(diǎn)數(shù)X=X0X1X2……Xn，在定點(diǎn)計(jì)算機(jī)中可表示為：

①如果X為純小數(shù)，小數(shù)點(diǎn)固定在X0與X1之間，數(shù)X的表示范圍為：

0≤|X|≤1-2-n

②如果X為純整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)固定在Xn的右邊，數(shù)X的表示范圍為：

0≤|X|≤2n-1(2)浮點(diǎn)數(shù)的表示法（1）

任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N可以寫(xiě)成

N=10E×M（1-3）

任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以寫(xiě)成

N=2e×m（1-4）例如，N=101.1101=20011×0.1011101同樣，在計(jì)算機(jī)中一個(gè)任意進(jìn)制數(shù)N可以寫(xiě)成：

N=Re×M

其中，m為浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)，是一個(gè)純小數(shù)，e是比例因子的指數(shù)，稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)，是一個(gè)純整數(shù)，比例因子的基數(shù)R是一個(gè)常數(shù)，一般R取值為2，也有取值為8、16兩種情況。（2）浮點(diǎn)數(shù)的表示法（2）

在計(jì)算機(jī)中存放一個(gè)完整的浮點(diǎn)數(shù)，應(yīng)該包括階碼、階符、尾數(shù)以及尾數(shù)的符號(hào)（數(shù)符）共4部分，即：ESE1E2……EmMSM1M2……Mn階符階碼數(shù)符尾數(shù)

一般按照IEEE754標(biāo)準(zhǔn)，采用32位浮點(diǎn)數(shù)和64位浮點(diǎn)數(shù)兩種標(biāo)準(zhǔn)格式。

32位浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)格式如下：①32位浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)格式

在32位浮點(diǎn)數(shù)中，約定基數(shù)R=2，S是尾數(shù)的符號(hào)位，即浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào)位，它占一位，安排在最高位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，尾數(shù)M占23位，放在低位部分，當(dāng)然是純小數(shù)。E是階碼，占8位。②64位浮點(diǎn)數(shù)格式

它與32位浮點(diǎn)數(shù)的組成原理相同，約定基數(shù)R=2，尾數(shù)符號(hào)位S占一位，置于最高位，規(guī)格化的尾數(shù)M占52位，最左邊一位1已被隱藏。1.3.2原碼、反碼與補(bǔ)碼1.機(jī)器數(shù)與真值

機(jī)器數(shù)：帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)之為機(jī)器數(shù)。二進(jìn)制數(shù)最高位作為符號(hào)位：1表示負(fù)數(shù)，0表示正數(shù)例：取8位字長(zhǎng)時(shí)：

10001111B則可以代表-15

00001111B則可以代表+15真值：機(jī)器數(shù)所能表示的值。

在微機(jī)中，機(jī)器數(shù)有三種表示方法，即原碼、反碼與補(bǔ)碼2.原碼表示法

若定點(diǎn)整數(shù)的原碼形式為X0X1X2……Xn，則原碼表示的定義是

X

2n>X≥0

[X]原=

2n-X=2n+∣X∣

0≥X>-2n(1-8)

X0為符號(hào)位，若n=7，即字長(zhǎng)8位，則

①X取值范圍：-127～+127②[+0]原=00000000③[-0]原=10000000原碼

正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1，其它位按照一般的方法來(lái)表示數(shù)的絕對(duì)值。用這樣的表示方法得到的就是數(shù)的原碼?！纠慨?dāng)機(jī)器字長(zhǎng)為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)：

X＝＋1011011[X]原碼＝01011011Y＝－1011011[Y]原碼＝11011011[＋1]原碼＝00000001[－1]原碼＝10000001[＋127]原碼＝01111111[－127]原碼＝11111111

原碼表示的整數(shù)范圍是：－（2n-1－1）～＋（2n-1－1），其中n為機(jī)器字長(zhǎng)。則：8位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是－127～＋127；

16位二進(jìn)制原碼表示的整數(shù)范圍是－32767～＋32767。

采用原碼表示法簡(jiǎn)單易懂，但它最大缺點(diǎn)是加法運(yùn)算電路復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)。3.反碼表示法

對(duì)于定點(diǎn)整數(shù)，反碼表示的定義是：

X2n>X≥0[X]反=(2n+1-1)+X0≥X>-2n(1-9)

同樣n取7，即字長(zhǎng)8位，那么

①X取值范圍：-127～+127②[+0]反=00000000③[-0]反=11111111反碼

對(duì)于一個(gè)帶符號(hào)的數(shù)來(lái)說(shuō)，正數(shù)的反碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為其原碼除符號(hào)位以外的各位按位取反?！纠慨?dāng)機(jī)器字長(zhǎng)為8位二進(jìn)制數(shù)時(shí)：

X＝＋1011011[X]原碼＝01011011[X]反碼＝01011011Y＝－1011011[Y]原碼＝11011011[Y]反碼＝10100100[＋1]反碼＝00000001 [－1]反碼＝11111110[＋127]反碼＝01111111 [－127]反碼＝10000000

負(fù)數(shù)的反碼與負(fù)數(shù)的原碼有很大的區(qū)別，反碼通常用作求補(bǔ)碼過(guò)程中的中間形式。反碼表示的整數(shù)范圍與原碼相同。4.補(bǔ)碼表示法

對(duì)于定點(diǎn)整數(shù)，補(bǔ)碼表示的定義是：

X2n>X≥0[X]補(bǔ)=2n+1+X=2n+1-∣X∣0≥X≥-2n(1-10)

同樣如果n取7，即字長(zhǎng)8位，那么

①X取值范圍：-128～+127②[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=00000000③[-10000000]補(bǔ)=10000000

④[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=X，對(duì)已知的一個(gè)補(bǔ)碼通過(guò)再一次求其補(bǔ)，便可還原出真值補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼在最低位加1?！纠浚?）X＝＋1011011（2）Y＝－1011011（1）根據(jù)定義有：[X]原碼＝01011011[X]補(bǔ)碼＝01011011（2）根據(jù)定義有：[Y]原碼＝11011011[Y]反碼＝10100100[Y]補(bǔ)碼＝10100101

補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是－2n-1

～＋（2n-1－1），其中n為機(jī)器字長(zhǎng)。則：8位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是－128～＋12716位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的整數(shù)范圍是－32768～＋32767

當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍時(shí)，就不能正確表示數(shù)了，此時(shí)稱(chēng)為溢出。例若字長(zhǎng)8位，X=126，Y=-126,求[X]原，

[X]反，[X]補(bǔ)和[Y]原，[Y]反，[Y]補(bǔ)。解：[X]原=[X]反=[X]補(bǔ)=01111110[Y]原=11111110[Y]反=10000001[Y]補(bǔ)=100000105.補(bǔ)碼的加減法運(yùn)算及溢出的判斷

(1)補(bǔ)碼加法運(yùn)算

規(guī)則：[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

=[X+Y]補(bǔ)

條件：X、Y以及X+Y在定義域內(nèi)

特點(diǎn)：符號(hào)位參與運(yùn)算；以2n+1為模進(jìn)行加法，最高位相加產(chǎn)生的進(jìn)位自然丟掉。根據(jù)運(yùn)算后結(jié)果的符號(hào)位，對(duì)結(jié)果求補(bǔ)，即[[X+Y]補(bǔ)]補(bǔ)=X+Y，便可還原出真值。在下面所有例子的運(yùn)算過(guò)程中，假定字長(zhǎng)均是8位。例X=+00001111，Y=+01000000，求X+Y。解：[X]補(bǔ)=00001111[Y]補(bǔ)=0100000000001111+0100000001001111=[X+Y]補(bǔ)=X+Y，結(jié)果正確。例X=-00001111，Y=01000000，求X+Y解：[X]補(bǔ)=11110001[Y]補(bǔ)=0100000011110001+01000000100110001=[X+Y]補(bǔ)=X+Y，結(jié)果正確。(2)溢出的判斷若參與操作的兩數(shù)在定義域內(nèi)，但運(yùn)算結(jié)果超出了字長(zhǎng)范圍內(nèi)補(bǔ)碼所能允許表示的值，所計(jì)算出的結(jié)果產(chǎn)生了錯(cuò)誤，稱(chēng)之為溢出。例如字長(zhǎng)8位，補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍是：

-128≤x≤+127，若字長(zhǎng)n位，補(bǔ)碼所能表示數(shù)的范圍是-2n-1≤x≤2n-1-1，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍時(shí)，便產(chǎn)生溢出，兩個(gè)正數(shù)相加可能產(chǎn)生正的溢出，兩個(gè)負(fù)數(shù)相加可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)的溢出，正負(fù)兩數(shù)相加不會(huì)產(chǎn)生溢出。

例計(jì)算64+65D7D601000000+64+01000001+6510000001+129>+127，結(jié)果錯(cuò)誤，產(chǎn)生了溢出

兩個(gè)正數(shù)相加，結(jié)果為負(fù)數(shù)形式，這是由于+129>+127的原因，從上式可看出D7=1，D6=0，OF=D7⊕D6=1⊕0=1，溢出標(biāo)志OF=1，表示有溢出。

例計(jì)算-128-1D7D6[-128]補(bǔ)

=10000000+[-1]補(bǔ)

=11111111101111111

兩個(gè)負(fù)數(shù)相加，結(jié)果為正數(shù)形式，這是由于-128-1=-129<-128的原因，從上式可看出D7=0，D6=1，OF=D7⊕D6=0⊕1=1，表示有溢出。

例計(jì)算64-1D7D6[+64]補(bǔ)=01000000+[-1]補(bǔ)=11111111100111111

運(yùn)算結(jié)果正確。D7=0，D6=0，則OF=D7⊕D6=0⊕0=0，無(wú)溢出。6．補(bǔ)碼與真值之間的轉(zhuǎn)換

正數(shù)補(bǔ)碼的真值等于補(bǔ)碼的本身；負(fù)數(shù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為其真值時(shí)，將負(fù)數(shù)補(bǔ)碼按位求反，末位加1，即可得到該負(fù)數(shù)補(bǔ)碼對(duì)應(yīng)的真值的絕對(duì)值?！纠縖X]補(bǔ)碼＝01011001B，[X]補(bǔ)碼＝11011001B，分別求其真值X。（1）[X]補(bǔ)碼代表的數(shù)是正數(shù)，其真值：

X＝＋1011001B＝＋（1×26＋1×24＋1×23＋1×20）＝＋（64＋16＋8＋1）＝＋（89）D（2）[X]補(bǔ)碼代表的數(shù)是負(fù)數(shù)，則真值：

X＝－（[1011001]求反＋1）B＝－（0100110＋1）B

＝－（0100111）B＝－（1×25＋1×22＋1×21＋1×20）＝－（32＋4＋2＋1）＝－（39）D1.3.2、微機(jī)中常用的數(shù)字代碼與字符代碼1.數(shù)字代碼(1)數(shù)字代碼的表示

BCD碼是一種常用的數(shù)字代碼，它的編碼方法是每個(gè)十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示，從而實(shí)現(xiàn)了用二進(jìn)制數(shù)。表示十進(jìn)制數(shù)。在計(jì)算機(jī)中，最常用的BCD碼是8421碼，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)BCD碼，每個(gè)BCD碼每位上對(duì)應(yīng)的權(quán)值與二進(jìn)制權(quán)值相同，十進(jìn)制數(shù)0～9的BCD碼則為0000、0001……1001。

二—十進(jìn)制編碼——BCD碼

BCD（Binary-CodedDecimal）碼又稱(chēng)為“二—十進(jìn)制編碼”，專(zhuān)門(mén)解決用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)數(shù)的問(wèn)題。最常用的是8421編碼，其方法是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)，自左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)是8、4、2、1。1．壓縮BCD碼每一位數(shù)采用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，即一個(gè)字節(jié)表示2位十進(jìn)制數(shù)。例如：二進(jìn)制數(shù)10001001B，采用壓縮BCD碼表示為十進(jìn)制數(shù)89D。2．非壓縮BCD碼每一位數(shù)采用8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，即一個(gè)字節(jié)表示1位十進(jìn)制數(shù)。而且只用每個(gè)字節(jié)的低4位來(lái)表示0～9，高4位為0。例如：十進(jìn)制數(shù)89D，采用非壓縮BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是：

0000100000001001B（2）標(biāo)準(zhǔn)BCD碼的加法

由于計(jì)算機(jī)中的基本運(yùn)算電路只能作二進(jìn)制加法運(yùn)算，如果利用它實(shí)現(xiàn)BCD碼相加，必須要找出將二進(jìn)制加法運(yùn)算電路適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)BCD碼相加的規(guī)則，然后遵循該規(guī)則設(shè)計(jì)出BCD碼相加的運(yùn)算電路例

01000101+0101010010011001結(jié)果正確例

01000101+0101010110011010結(jié)果不正確

+110

個(gè)位加6修正

10100000結(jié)果還不正確

+110

十位加6修正

100000000結(jié)果正確BCD碼加法的規(guī)則：

兩個(gè)BCD數(shù)對(duì)應(yīng)的BCD碼位用二進(jìn)制加法相加，若產(chǎn)生的和小于10則保持不變，結(jié)果正確；如果產(chǎn)生的和≥10，則在和數(shù)上作加6修正兩個(gè)BCD數(shù)對(duì)應(yīng)的BCD碼位用二進(jìn)制加法相加后，如果向高位BCD碼產(chǎn)生了進(jìn)位，說(shuō)明逢十六進(jìn)一，丟掉了6，所以也要作加6修正。加6修正的原因是：運(yùn)算電路只能逢十六進(jìn)一，不能逢十進(jìn)一(3)標(biāo)準(zhǔn)BCD碼的減法

BCD碼減法規(guī)則：兩個(gè)BCD數(shù)對(duì)應(yīng)的BCD碼位用二進(jìn)制相減，不發(fā)生借位則結(jié)果正確兩個(gè)BCD數(shù)對(duì)應(yīng)的BCD碼位用二進(jìn)制相減，若低位向高位發(fā)生了借位，表示借16，而不是借10，在低位上要作減6修正2.字符代碼

微機(jī)中常用的是ASCⅡ碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）,如表1-2所示。它包括10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼，26個(gè)英文字母和一些專(zhuān)用符號(hào)，總共128個(gè)字符的ASCⅡ碼，因此，只需要一個(gè)字節(jié)中的低7位編碼，最高位可用作奇偶校驗(yàn)位，當(dāng)最高位恒取1，稱(chēng)為標(biāo)記校驗(yàn)，當(dāng)最高位恒取0，稱(chēng)作空格校驗(yàn)。ASCⅡ（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱(chēng)，用于給西文字符編碼；包括英文字母的大小寫(xiě)、數(shù)字、專(zhuān)用字符、控制字符等；這種編碼由7位二進(jìn)制數(shù)組合而成，可以表示128種字符；在ASCII碼中，按其作用可分為：34個(gè)控制字符；10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字52個(gè)英文大小寫(xiě)字母；32個(gè)專(zhuān)用符號(hào)

低位LSB高位MSB00001001201030114100510161107111012345000000010010001101000101NULSOHSTXETXEOTENQDLEDC1DC2DC3DC4NAKSP！″#$%012345@ABCDEPQRSTU、abcdepqrstu6789A01100111100010011010ACKBELBSHTLFSYNETBCANEMSUB&,()*6789

：FGHIJVWXYZfghijvwxyzBCDEF10111100110111101111VTFFCRSOSIESCFSGSRSUS+′-·/;<=>?KLMNO[\]↑←klmno{|}～DELNUL空HT橫向列表(穿孔卡片指信令)FF走紙控制DC4設(shè)備控制4SOH標(biāo)題開(kāi)始LF換行CR回車(chē)NAK否定應(yīng)答STX正文結(jié)束SYN空轉(zhuǎn)同步SO移位輸出FS文字分隔符ETX本文結(jié)束ETB信息組傳送結(jié)束SI移位輸入GS組分隔符EOT傳輸結(jié)果CAN刪去符SP空格RE記錄分隔符ENQ詢(xún)問(wèn)EM紙盡DLE數(shù)據(jù)鏈換碼US單元分隔符ACK承認(rèn)SUB減DC1設(shè)備控制1DEL作廢VEL報(bào)警符ESC換碼DC2設(shè)備控制2BS退一格VT垂直制表DC3設(shè)備控制3

128個(gè)ASCⅡ字符中有95個(gè)編碼，它們分別對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)中在輸入/輸出終端設(shè)備上能鍵入和輸出顯示以及輸出打印的95個(gè)字符，包括大小寫(xiě)英文字母，其余33個(gè)編碼，其編碼值為0～31和127，則不對(duì)應(yīng)任何顯示與打印實(shí)際字符，它們被用作為控制碼，控制計(jì)算機(jī)I/O設(shè)備的操作以及計(jì)算機(jī)軟件的執(zhí)行情況。

通常，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)分為兩類(lèi)：（1）數(shù)：用來(lái)直接表示量的多少，有大小之分，能夠進(jìn)行加減等運(yùn)算。（2）碼：通常指代碼或編碼，在計(jì)算機(jī)中用來(lái)描述某種信息。

1.數(shù)制的基本概念

(1)數(shù)的表示

任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫(xiě)成按位權(quán)展開(kāi)的多項(xiàng)式之和。

N＝dn－1bn－1＋dn－2bn－2＋dn－3bn－3＋……d－mb－m

式中：n——整數(shù)的總位數(shù)。

m——小數(shù)的總位數(shù)。

d下標(biāo)——表示該位的數(shù)碼。

b——表示進(jìn)位制的基數(shù)。

b上標(biāo)——表示該位的位權(quán)。1.3.3

計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(2)計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制計(jì)數(shù)制基數(shù)數(shù)碼進(jìn)位關(guān)系二進(jìn)制20、1逢二進(jìn)一八進(jìn)制80、1、2、3、4、5、6、7逢八進(jìn)一十進(jìn)制100、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十進(jìn)一十六進(jìn)制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9A、B、C、D、E、F逢十六進(jìn)一(3)計(jì)數(shù)制的書(shū)寫(xiě)規(guī)則①在數(shù)字后面加寫(xiě)相應(yīng)的英文字母作為標(biāo)識(shí)。如：二進(jìn)制數(shù)的100可寫(xiě)成100B

十六進(jìn)制數(shù)100可寫(xiě)成100H②在括號(hào)外面加數(shù)字下標(biāo)。如：（1011）2

表示二進(jìn)制數(shù)的1011

（2DF2）16

表示十六進(jìn)制數(shù)的2DF22.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

1.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)采用基數(shù)2連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于“0”為止，然后逆序排列余數(shù)。

2.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制小數(shù)連續(xù)用基數(shù)2去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等于“0”，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。

3.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制整數(shù)或十六進(jìn)制整數(shù)采用基數(shù)8或基數(shù)16連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于“0”為止，然后逆序排列所得到的余數(shù)。

4.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制小數(shù)或十六進(jìn)制小數(shù)連續(xù)用基數(shù)8或基數(shù)16去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等于“0”，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。5.二、八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)用其各位所對(duì)應(yīng)的系數(shù)，按“位權(quán)展開(kāi)求和”的方法就可以得到。其基數(shù)分別為2、8、16。

6.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左或向右，將每3位二進(jìn)制數(shù)分成1組，不足3位數(shù)的補(bǔ)0，然后將每組用1位八進(jìn)制數(shù)表示即可。

7.八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將每位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)表示即可。

8.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左或向右，將每4位二進(jìn)制數(shù)分成1組，不足4位的補(bǔ)0，然后將每組用一位十六進(jìn)制數(shù)表示即可。

9.十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示即可。

【例】將十進(jìn)制整數(shù)（105）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)，采用“除2倒取余”的方法，過(guò)程如下：2︳105

2︳52

余數(shù)為12︳26

余數(shù)為02︳13

余數(shù)為02︳6

余數(shù)為12︳3

余數(shù)為02︳1

余數(shù)為10 余數(shù)為1

所以，（105）10＝（1101001）2【例】將十進(jìn)制小數(shù)（0.8125）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，采用“乘2順取整”的方法，過(guò)程如下：0.8125×2＝1.625取整數(shù)位10.625×2＝1.25取整數(shù)位10.25×2＝0.5取整數(shù)位00.5×2＝1.0取整數(shù)位1

所以，（0.8125）10＝（0.1101）2如果出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以根據(jù)精度的要求截取一定的位數(shù)即可。【例】將十進(jìn)制整數(shù)（2347）10轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制整數(shù)，采用“除16倒取余”的方法，過(guò)程如下：16︳2347

16︳146

余數(shù)為11（十六進(jìn)制數(shù)為B）

16︳9

余數(shù)為20余數(shù)為9

所以，（2347）10＝（92B）16二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算（略）

微處理器與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1微處理器主要性能指標(biāo)主頻：即微處理器時(shí)鐘頻率。如Pentium42GHz同系列的微處理器，主頻越高，速度越快。但主頻相同的微處理器，速度不一定都相同，因結(jié)構(gòu)有差異外頻：微處理器外部總線(xiàn)工作頻率。如Pentium42GHz的外頻為400MHz地址線(xiàn)寬度：決定訪(fǎng)存空間。如36位地址線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)236=64GB存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)線(xiàn)寬度：決定微處理器與外部存儲(chǔ)器、輸入/輸出部件之間一次交換的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)。如8、16、32、64位。微處理器主要性能指標(biāo)內(nèi)置協(xié)處理器：加快數(shù)值運(yùn)算超標(biāo)量結(jié)構(gòu)：一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條以上的指令。低標(biāo)量結(jié)構(gòu)：一條指令至少需要一個(gè)以上的時(shí)鐘周期工作電壓：微處理器正常工作所需要的電壓，早期為5V，后來(lái)有3.3V,2.8V,1.5V等。制造工藝：晶體管之間的最小線(xiàn)距，0.35m,0.25m,0.18m,0.13m等微處理器微處理器類(lèi)型(Intel)4004：4位8085/8088：8位8086、80286：16位80386、80486、80586：32位Pentium、PentiumPRO、PentiumII、PentiumIII、Pentium4：32/64位2.28086/8088微處理器INTEL78年推出（79年推出8088）4萬(wàn)多個(gè)晶體管（8088為2.9萬(wàn)個(gè)晶體管）時(shí)鐘頻率4.77MHZ數(shù)據(jù)線(xiàn)16位（8088的數(shù)據(jù)線(xiàn)8位）地址線(xiàn)20位40腳DIP封裝81年推出PersonalComputer（個(gè)人計(jì)算機(jī)、微機(jī)）2.2.1有關(guān)微處理器的一些概念

一、微處理器的基本結(jié)構(gòu)組成：算術(shù)邏輯部件、控制器、寄存器陣列、總線(xiàn)及總線(xiàn)緩沖器。算術(shù)邏輯部件ALU：用硬件實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、移位、布爾運(yùn)算等基本運(yùn)算功能?？刂破鳎褐鹨蝗〕鲋噶睢⒎治鲋噶?、執(zhí)行指令。

指令部件：程序計(jì)數(shù)、指令寄存、指令譯碼；時(shí)序部件：產(chǎn)生操作序列的定時(shí)信號(hào)；微操作控制部件：根據(jù)指令產(chǎn)生控制信號(hào)?？偩€(xiàn)及總線(xiàn)緩沖器按照總線(xiàn)所連接的對(duì)象，有4級(jí)總線(xiàn)：片內(nèi)總線(xiàn)：連接CPU內(nèi)的各個(gè)電路部分。片間總線(xiàn)：指主板上各芯片之間的總線(xiàn)，用于連接CPU與主板上的其他芯片。按總線(xiàn)中各信號(hào)線(xiàn)功能的不同，又分為地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和控制總線(xiàn)，即所謂的三總線(xiàn)。（系統(tǒng)）內(nèi)總線(xiàn)：指主板與I/O擴(kuò)展板之間的總線(xiàn)，一般都遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，如目前多采用的ISA標(biāo)準(zhǔn)、EISA標(biāo)準(zhǔn)和PCI標(biāo)準(zhǔn)等。外總線(xiàn)：指微機(jī)與其他設(shè)備、系統(tǒng)之間的總線(xiàn)，一般也遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，習(xí)慣上又稱(chēng)為接口，如串行接口、并行接口、USB接口等。總線(xiàn)緩沖器：如地址鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器、總線(xiàn)收/發(fā)器等。運(yùn)算器寄存器控制器CPU存儲(chǔ)芯片I/O芯片主板擴(kuò)展接口板擴(kuò)展接口板微機(jī)系統(tǒng)④①②③其他微機(jī)系統(tǒng)其他儀器系統(tǒng)

微機(jī)系統(tǒng)的四級(jí)總線(xiàn)示意圖寄存器陣列——用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)和地址。數(shù)目多少不定，因處理器而異。累加器：數(shù)據(jù)運(yùn)算的場(chǎng)所。其長(zhǎng)度即微機(jī)的字長(zhǎng)。通用數(shù)據(jù)寄存器：存放運(yùn)算數(shù)據(jù)或結(jié)果；存放數(shù)據(jù)的地址指針。堆棧指針：專(zhuān)門(mén)指示堆棧的棧頂，輔助完成堆棧操作。程序計(jì)數(shù)器（指令指針）：指向?qū)⒁獔?zhí)行的下一條指令，實(shí)現(xiàn)順序執(zhí)行。指令寄存器：即指令隊(duì)列，暫存預(yù)取指令的代碼，直至完成譯碼。標(biāo)志寄存器：記錄當(dāng)前執(zhí)行結(jié)果的各種狀態(tài)。2.2.28086CPU功能結(jié)構(gòu)圖EU控制器ALU暫存器標(biāo)志寄存器8位隊(duì)列總線(xiàn)總線(xiàn)控制邏輯內(nèi)部總線(xiàn)16位地址加法器20位地址總線(xiàn)16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)執(zhí)行部件EU總線(xiàn)接口部件BIU123456指令隊(duì)列通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES80888086IP暫存器8086總線(xiàn)1．執(zhí)行部件EU

執(zhí)行部件中包含一個(gè)16位的算術(shù)邏輯單元（ALU），8個(gè)16位的通用寄存器，一個(gè)16位的狀態(tài)標(biāo)志寄存器，一個(gè)數(shù)據(jù)暫存寄存器和執(zhí)行部件的控制電路。功能：從BIU的指令隊(duì)列中取出指令代碼，經(jīng)指令譯碼器譯碼后執(zhí)行指令所規(guī)定的全部功能。執(zhí)行指令所得結(jié)果或執(zhí)行指令所需的數(shù)據(jù)，都由EU向BIU發(fā)出命令，對(duì)存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。2．總線(xiàn)接口部件BIU

總線(xiàn)接口部件BIU內(nèi)部設(shè)有四個(gè)16位段地址寄存器：代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS和附加段寄存器ES，一個(gè)16位指令指針寄存器IP，一個(gè)6字節(jié)指令隊(duì)列緩沖器，20位地址加法器和總線(xiàn)控制電路。主要功能：根據(jù)執(zhí)行部件EU的請(qǐng)求，負(fù)責(zé)完成CPU與存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。一、8086執(zhí)行部件EU組成：算術(shù)邏輯部件、控制器、寄存器陣列、總線(xiàn)及總線(xiàn)緩沖器。算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmeticandLogicUnit)進(jìn)行所有的算術(shù)和邏輯運(yùn)算計(jì)算尋址單元的十六位偏移地址EA(EffectAddress)EU控制器接收指令隊(duì)列中的指令，進(jìn)行指令譯碼、分析，形成各種控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)EU各個(gè)部件完成規(guī)定動(dòng)作的控制。標(biāo)志寄存器F通用寄存器

標(biāo)志寄存器標(biāo)志（Flag）用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。8086處理器的各種標(biāo)志形成了一個(gè)16位的標(biāo)志寄存器FLAGS（程序狀態(tài)字PSW寄存器）。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0

程序設(shè)計(jì)需要利用標(biāo)志的狀態(tài)標(biāo)志寄存器Flags唯一能按位操作的寄存器只定義了其中9位，另外7位未定義（保留）6位狀態(tài)標(biāo)志：OF、SF、ZF、PF、CF、AF3位控制標(biāo)志：DF、IF、TFOFDFIFTFSFZFAFPFCFD15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0狀態(tài)標(biāo)志反映指令對(duì)數(shù)據(jù)作用之后，結(jié)果的狀態(tài)（不是結(jié)果本身）。這些狀態(tài)將控制后續(xù)指令的執(zhí)行OF（OverflowFlag）：溢出標(biāo)志(指補(bǔ)碼)，F(xiàn).11OF=1：在運(yùn)算過(guò)程中，如操作數(shù)超過(guò)了機(jī)器表示的范圍稱(chēng)為溢出。OF=0：在運(yùn)算過(guò)程中，如操作數(shù)未超過(guò)了機(jī)器能表示的范圍稱(chēng)為不溢出。求解方法：最高位進(jìn)位

次高位進(jìn)位字節(jié)允許范圍：－128—+127字允許范圍：－32768—+32767狀態(tài)標(biāo)志CF（CarryFlag）：進(jìn)位/借位標(biāo)志，F(xiàn).0CF=1：最高位需要向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。CF=0：最高位不會(huì)向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。AF（AuxiliaryCarryFlag）：輔助進(jìn)位標(biāo)志，F(xiàn).4AF=1：數(shù)據(jù)的第3位（半個(gè)字節(jié)）需要向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。AF=0：數(shù)據(jù)的第3位（半個(gè)字節(jié)）不會(huì)向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。狀態(tài)標(biāo)志SF（SignFlag）：符號(hào)標(biāo)志，F(xiàn).7SF=1：運(yùn)算結(jié)果的最高位為1，如果為帶符號(hào)數(shù)，則為負(fù)數(shù)。SF=0：運(yùn)算結(jié)果的最高位為0，如果為帶符號(hào)數(shù)，則為正數(shù)。帶符號(hào)數(shù)的最高位為符號(hào)位；而無(wú)符號(hào)數(shù)的最高位為數(shù)值位。ZF（ZeroFlag）：全零標(biāo)志，F(xiàn).6ZF=1：運(yùn)算結(jié)果為全0。不包括進(jìn)位的情況ZF=0：運(yùn)算結(jié)果不為0。狀態(tài)標(biāo)志PF（ParityFlag）：奇偶標(biāo)志PF=1:結(jié)果的低8位中有偶數(shù)個(gè)1。PF=0:結(jié)果的低8位中有奇數(shù)個(gè)1。有些運(yùn)算操作將影響全部狀態(tài)標(biāo)志，如加法、減法運(yùn)算有些操作影響部分狀態(tài)標(biāo)志，如移位操作有些指令的操作不影響任何狀態(tài)標(biāo)志，如數(shù)據(jù)傳送指令10001101001101100011001000011001+0110011010101001運(yùn)算結(jié)果最高位為1 ∴SF=1；例：2個(gè)數(shù)相加后，分析各標(biāo)志位的值第三位向第四位有進(jìn)位 ∴AF=1；次高位向最高位有進(jìn)位，最高位向前沒(méi)有進(jìn)位，∴OF=1

0=1最高位沒(méi)有進(jìn)位 ∴CF=0；低8位中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè) ∴PF=1；運(yùn)算結(jié)果本身≠0 ∴ZF=0；10001101001101100011001000011001-0010110010001100運(yùn)算結(jié)果最高位為0 ∴SF=0；例：2個(gè)數(shù)相減后，分析各標(biāo)志位的值第三位向第四位沒(méi)有借位 ∴AF=0；次高位向最高位沒(méi)有借位，最高位向前沒(méi)有借位，∴OF=0

0=0最高位沒(méi)有借位 ∴CF=0；低8位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè) ∴PF=0；運(yùn)算結(jié)果本身≠0 ∴ZF=0；控制標(biāo)志控制標(biāo)志位的值不由數(shù)據(jù)運(yùn)算的結(jié)果決定，而由指令直接賦值控制標(biāo)志決定后續(xù)指令的執(zhí)行情況DF（DirectionFlag）：方向控制標(biāo)志位用于串處理指令，控制從前往后、還是從后往前對(duì)字符串進(jìn)行操作處理DF=1，每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI的值遞減，使串處理從高地址向低地址方向處理。DF=0，每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI的值遞增，使串處理從低地址向高地址方向處理?？刂茦?biāo)志IF（InteruptFlag）：中斷允許/禁止標(biāo)志位IF=1,允許外部可屏蔽中斷。CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。IF=0,關(guān)閉中斷。CPU禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。IF的狀態(tài)對(duì)不可屏蔽中斷和內(nèi)部軟中斷沒(méi)有影響。TF（TrapFlag）：跟蹤（陷阱）標(biāo)志位TF=1，每執(zhí)行一條指令后，自動(dòng)產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷，使CPU處于單步執(zhí)行指令工作方式，便于進(jìn)行程序調(diào)試，用戶(hù)能檢查程序。TF=0,CPU正常工作，不產(chǎn)生陷阱?？刂茦?biāo)志與狀態(tài)標(biāo)志的區(qū)別控制標(biāo)志的值：由系統(tǒng)程序或用戶(hù)程序根據(jù)需要用指令設(shè)置。狀態(tài)信息：由中央處理器執(zhí)行運(yùn)算指令，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果而自動(dòng)設(shè)置。X86CPU也提供了直接設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志之值的指令標(biāo)志名標(biāo)志為1標(biāo)志為0OF溢出(是/否）OVNVDF方向（減量/加量)DNUPIF中斷(允許/關(guān)閉)EIDISF符號(hào)(負(fù)/正)NGPLZF零(是/否）ZRNZAF輔助進(jìn)位(是/否）ACNAPF奇偶標(biāo)志(偶/奇)PEPOCF進(jìn)位標(biāo)志(是/否）CYNC調(diào)試狀態(tài)時(shí)，標(biāo)志位之值的符號(hào)表示AXBXCXDX8086的通用寄存器目的變址指針(DestinationIndex)DI源變址指針(SourceIndex)SI基址指針(BasePointer)BP堆棧指針(StackPointer)SP數(shù)據(jù)寄存器(Data)DLDHDX計(jì)數(shù)寄存器(Count)CLCHCX基址寄存器(Base)BLBHBX累加器(Accumulator)ALAHAX數(shù)據(jù)寄存器可分為兩個(gè)8位，主要用于數(shù)據(jù)操作地址指針主要用于地址操作16位888086的16位通用寄存器是：AX BX CX DXSI DI BP SP其中前4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都還可以分成高8位和低8位兩個(gè)獨(dú)立的寄存器8086的8位通用寄存器是：AH BH CH DHAL BL CL DL對(duì)其中某8位的操作，并不影響另外對(duì)應(yīng)8位的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器用來(lái)存放計(jì)算的結(jié)果和操作數(shù)，也可以存放地址每個(gè)寄存器又有它們各自的專(zhuān)用目的AX－－累加器，使用頻度最高，用于算術(shù)、邏輯運(yùn)算以及與外設(shè)傳送信息等；BX－－基址寄存器，常用做存放存儲(chǔ)器地址；CX－－計(jì)數(shù)器，作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計(jì)數(shù)器；DX－－數(shù)據(jù)寄存器，常用來(lái)存放雙字長(zhǎng)數(shù)據(jù)的高16位，或存放外設(shè)端口地址。指針寄存器指針寄存器用于尋址內(nèi)存堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)SP為堆棧指針寄存器，指示棧頂?shù)钠频刂稴P不能再用于其他目的，具有專(zhuān)用目的BP為基址指針寄存器，表示數(shù)據(jù)在堆棧段中的基地址SP和BP寄存器與SS段寄存器聯(lián)合使用以確定堆棧段中的存儲(chǔ)單元地址變址寄存器變址寄存器常用于存儲(chǔ)器尋址時(shí)提供地址SI是源變址寄存器DI是目的變址寄存器串操作類(lèi)指令中，SI和DI具有特別的功能通用寄存器一般，通用寄存器可以用于任何指令的任意操作，可以相互替換16位的數(shù)據(jù)寄存器都可分成2個(gè)8位寄存器使用，是同一個(gè)物理介質(zhì)。如果已用作一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器，則不能再用作1個(gè)或2個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器；反之亦然地址寄存器不能分解為8位使用除了通用目的之外，有些操作規(guī)定只能使用某個(gè)寄存器，即寄存器的特殊用法

通用寄存器通用寄存器分為數(shù)據(jù)寄存器與指針和變址寄存器兩組。數(shù)據(jù)寄存器包括4個(gè)16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一般用來(lái)存放16位數(shù)據(jù)，故稱(chēng)為數(shù)據(jù)寄存器。其中的每一個(gè)又可根據(jù)需要將高8位和低8位分成獨(dú)立的兩個(gè)8位寄存器來(lái)使用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL兩組，用于存放8位數(shù)據(jù)，它們均可獨(dú)立尋址、獨(dú)立使用。指針和變址寄存器包括指針寄存器SP、BP和變址寄存器SI、DI，都是16位寄存器,，一般用來(lái)存放地址的偏移量。這8個(gè)16位通用寄存器都具有通用性，從而提高了指令系統(tǒng)的靈活性。但在有些指令中，這些通用寄存器還各自有特定的用法，見(jiàn)下表。

通用寄存器的特殊用法（默認(rèn)用法）寄存器特殊用法AX，AL乘法/除法指令，作累加器；I/O操作時(shí)，作數(shù)據(jù)寄存器AH在LAHF指令中用作目的寄存器((AH)←標(biāo)志)AL在BCD碼及ASCII碼運(yùn)算指令中作為累加器；在XLAT指令中作為累加器（AL）←((AL)＋（BX）)BX在間接尋址中作為基址寄存器和變址寄存器CX在循環(huán)程序中，作循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)器CL在移位和循環(huán)移位指令中，作為移位位數(shù)和循環(huán)移位次數(shù)的計(jì)數(shù)寄存器（指令執(zhí)行后，（CL）不變）DXI/O指令間接尋址時(shí)，作為地址寄存器；在乘法指令中作為輔助累加器（當(dāng)乘積或被除數(shù)為32位時(shí)，存放高16位數(shù)）BP在間接尋址中，作為基址寄存器SP在堆棧操作中，作為堆棧指針SI間接尋址時(shí)，作為地址寄存器或變址寄存器；在串操作指令中作為源變址寄存器DI在間接尋址時(shí)，作為地址寄存器或變址寄存器；在串操作指令中作為目的變址寄存器8086CPU功能結(jié)構(gòu)圖8位隊(duì)列總線(xiàn)總線(xiàn)控制邏輯內(nèi)部總線(xiàn)16位地址加法器20位地址總線(xiàn)16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)總線(xiàn)接口部件BIU123456指令隊(duì)列CSDSSSESEU控制器ALU暫存器標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件EU通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISI80888086IP暫存器8086總線(xiàn)二、8086總線(xiàn)接口部件BIU(BusInterfaceUnit)BIU負(fù)責(zé)與M、I/O

端口傳送數(shù)據(jù)、地址。訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，需要生成20位的物理地址；要不斷從內(nèi)存中取指令并送到指令隊(duì)列；CPU執(zhí)行指令時(shí)，要配合執(zhí)行部件從指定的內(nèi)存單元或者外設(shè)端口中取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行部件；或把執(zhí)行部件的操作結(jié)果傳送給指定的M或I/O口。指令隊(duì)列緩沖器8088為4字節(jié)，8086為6字節(jié)。為FIFO(先進(jìn)先出)結(jié)構(gòu)。指令隊(duì)列至少保持有一條指令，且只要有一條指令，EU就開(kāi)始執(zhí)行；指令隊(duì)列只要有空，BIU自動(dòng)執(zhí)行取指操作，直到填滿(mǎn)為止；若EU要進(jìn)行M/IO存取數(shù)據(jù)，BIU在執(zhí)行完現(xiàn)行取指操作周期后進(jìn)行。當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，EU要求BIU從新的地址中重新取指。隊(duì)列中原有指令被清除。新取得的第一條指令直接送EU執(zhí)行，隨后取得的指令填入隊(duì)列。BIU的段寄存器4個(gè)16位段寄存器CS、DS、SS、ES用來(lái)識(shí)別當(dāng)前可尋址的四個(gè)段，每個(gè)段的功能各不相