东南大学自动化学院微机系统与接口教学课件第一章2.ppt

1、东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口微机系统与接口微机系统与接口MicrocomputerSystemsandInterface第第1 1章章 微型计算机基础（续）微型计算机基础（续）上一讲：上一讲：数制、数制、无符号数、无符号数、有符号数有符号数（原码、反码和补码）、（原码、反码和补码）、二进制编码、二进制编码、定点数与浮点数、定点数与浮点数、微型计算机及其发展、微型计算机及其发展、微机系统组成微机系统组成（CPU+MEMERY+I/O接口接口）1东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口数据在内存的存储方式数据在内存的存储方式双字双字384A157EH384A157EH（双字）双

2、字）4AHABH89H7EH15H4AH38H72HC9HEDH65H0000H0000H0001H0001H0002H0002H0003H0003H0004H0004H0005H0005H0006H0006H0007H0007H0008H0008H0009H0009H000AH000AH000BH000BH000CH000CH000DH000DH157EH157EH（字）字）4AH(4AH(字节字节)字节地址字节地址89ABH89ABH（字（字)字地址字地址65EDC972384A157EH(65EDC972384A157EH(四字）四字）四字地址四字地址字地址字地址要点要点1 1：低地址放

3、：低地址放低字节低字节,高地址高地址放高字节放高字节2东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口硬件组成之三输入输出接口硬件组成之三输入输出接口I/ODevice/InterfaceMPU信息来源信息来源/输出目标（程序、数据、测控信息输出目标（程序、数据、测控信息）-接口电路接口电路外设：标准：外设：标准：KB,Pointdevice(MOUSE、TrackingBall、Touchscreen.),非标：非标：SCANNER,Digitalizer,DigitalCamera,ZIP,VideoCamera,ADC,DICRT、Printer、PlotterDAC,DOFDC/HDD/C

4、D-ROM/R/RW/DVD，Tape,net-adaptor,SB,Microphone/SPK特点：多样性，信息多样，速度慢：接口电路特点：多样性，信息多样，速度慢：接口电路-I/OAdaptor(适配器适配器)，非，非/智能化智能化3东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口硬件组成之三硬件组成之三部分关系部分关系微型计算机的结构示意图微型计算机的结构示意图 存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线DB控制总线控制总线CB地址总线地址总线AB输输出出设设备备CPU4东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口总线总线-微机系统各部件相连微机系统各部件相连

5、BUS一组性质相似的各部件共用的信息线的集合，一组性质相似的各部件共用的信息线的集合，正常情况下（通常）正常情况下（通常）每一时刻每一时刻只能有一对设备使只能有一对设备使用总线用总线传输信息传输信息-基带。基带。总线控制总线控制三态缓冲器三态缓冲器I/O总线的作用是通过总线的作用是通过公用公用的信号线可把的信号线可把计算机或测控系统中的各种设备联成一体，计算机或测控系统中的各种设备联成一体，以便进行彼此之间的信息交换。采用总线以便进行彼此之间的信息交换。采用总线技术在系统设计、生产、使用和维护上具技术在系统设计、生产、使用和维护上具有很多优越性。有很多优越性。5东南大学东南大学微机系统与接口微

6、机系统与接口微型计算机分类微型计算机分类体系体系VonNeuMANN/Harvard(外外MEM可流水线作业可流水线作业)功能结构功能结构单单/多片机多片机/(MCU/MPU)；组装方式组装方式单单/多板机；多板机；TP801使用方式使用方式DESKTOP/LAPTOP/NOTEBOOK（便携式）便携式）-MobileMP安装使用安装使用非非（可重装入）（可重装入）/嵌入式嵌入式（EMBBEDED）指令指令CISC/RISC内核内核(标准内核标准内核),多核，软核多核，软核专用专用/通用通用MPUDSP，MCU6东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口8086/80888086/8088微

7、处理器微处理器INTEL公司公司78年推出（年推出（79年推出年推出8088）4万多个晶体管万多个晶体管(8088为为2.9万个晶体管万个晶体管)时钟频率时钟频率4.77MHZ数据线数据线16位（位（8088的数据线的数据线8位）位）地址线地址线20位位40脚脚DIP封装封装81年年IBM推出推出PersonalComputer（个人计算机、微机个人计算机、微机）PCIntelArchitecture(IA)-167东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口IBM PC&PC/XT IBM PC&PC/XT（2020年前产品）年前产品）可可以以重重复复加加载载运运行行各各种种应应用用软软件件

8、的的个个人人计计算算机机：多板结构多板结构1系统板系统板+I/O选卡选卡-基于中大规模基于中大规模ICP:8088(80C88)/808782XX芯片组芯片组chipset82C88总线控制器总线控制器BUSController8284ClockGenerator&Driver2ROM-基本系统程序基本系统程序3.RAM-中间数据中间数据/应用程序应用程序4I/O接口电路：接口电路：Speaker/KB5.I/Oexpandingslots:62脚：脚：PC-5XT-88东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口微处理器的基本结构微处理器的基本结构基本组成基本组成算术逻辑单算术逻辑单元（运算

9、器）元（运算器）寄存器组寄存器组指令处理单指令处理单元（控制器）元（控制器）内部数据总线内部数据总线控制总线控制总线数据总线数据总线地址总线地址总线暂存器暂存器累加器累加器ALU标志寄存器标志寄存器指指令令寄寄存存指指令令译译码码时序时序和和控制控制逻辑逻辑通通用用寄存器组寄存器组地地址址寄存器组寄存器组地址地址总线总线控制控制数据数据总线总线控制控制9东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口IA-16IA-16微机微机系统结构系统结构指令：算逻运算、数据传送、指令：算逻运算、数据传送、I/O、跳转、系统操作等跳转、系统操作等执行方式：串行、流水线（深度执行方式：串行、流水线（深度EUBI

10、U两级）两级）取指、执行、取指、执行。SCLK图图1.7 微机外部结构框图微机外部结构框图10东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口IA-16微处理器（微处理器（Intel8086/8088）AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通通用用寄寄存存器器AXBXCXDXALU数据总线（数据总线（16位）位）运算寄存器运算寄存器ALU标志寄存器标志寄存器EU控控制系统制系统执行单元执行单元EUCSDSSSESIP内部暂存器内部暂存器123456数据总线数据总线8088:8位位8086:16位位总线控总线控制逻辑制逻辑地址总线地址总线20位位指令队列指令队列80888086Q总线总线（

11、8位）位）指令指针指令指针段寄存器段寄存器外部外部总线总线总线接口总线接口单元单元BIUSCLK图图1.9功能结构功能结构11东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口8086/8088流水工作过程流水工作过程指令队列指令队列总线接口总线接口单元单元BIUMPU执行单元执行单元时间 等待等待执行执行1执行执行2执行执行3。1 2 23 3 34 45取指取指取指取指取指取指取数取数取指取指 .与与BIU有关有关的指令执的指令执行行指令的执行过程：指令的执行过程：1000:100 MOV AX,0064H ;B8 64 00 1000:103 ADD AX,100H ;05 00 01 100

12、0:105 MOV 2000H,AX ;F3 00 20要点要点2：取指、执行重叠并行（指：取指、执行重叠并行（指令流水线令流水线）12东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口8088指令执行过程（结构为指令执行过程（结构为8086)13东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口8086/8088的内部寄存器的内部寄存器(Registers)14个个16位寄存器：位寄存器：8通用寄存器通用寄存器/4段段/2控制寄存器控制寄存器栈操作：16位图1.10ADDAX，100，MOVBH，1000SUBDX，BXJC1000MOVCS:SI,AL14东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口通

13、用寄存器通用寄存器(Register)功能功能AX，BX，CX，DX，(16)AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL（8）习惯：习惯：AX累加器累加器Accumulator)/BX基址基址R/CX(Count)计数计数R,循环循环-串操作串操作/DX数据数据R（Data），），I/Oport,双字除（双字除（H16）；）；SP，BP：StackPointerR,BasePointer基址基址指针指针R数据数据/PointerSI，DI变址变址R（SourceIndexR,DestinationIndexR）-指针作用指针作用例：例：REPMOVSB指令、数据存储地址指令、数据存储地址1

14、5东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口段寄存器功能段寄存器功能段寄存器段寄存器SegmentRegisterCS,SS,DS,ESCode,Stack,Data,Extra(附加段附加段)R=SegmentBaseAddress16东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口段寄存器功能段寄存器功能段寄存器段寄存器SegmentRegisterCS,SS,DS,ESCode,Stack,Data,Extra(附加段附加段)R=SegmentBaseAddress存储器的分段结构存储器的分段结构z内存中存放三类信息：代码（指令操作码）、内存中存放三类信息：代码（指令操作码）、数据（程序加

15、工对象）、堆栈（临时保存返回数据（程序加工对象）、堆栈（临时保存返回地址和中间结果），各自存放一定区域。地址和中间结果），各自存放一定区域。z段基地址段基地址(SegmentBaseAddress):这些存些存储区区域的起始地址。域的起始地址。z段寄存器用来存放段基地址。段寄存器用来存放段基地址。17东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口段寄存器功能段寄存器功能存储器的分段结构存储器的分段结构8086/8088存储器管理：地址总线存储器管理：地址总线20位位1MB,只能处理只能处理16位地址信息位地址信息以以64KB单位分段，单位分段，物理地址物理地址PA，段基地址段基地址SA，偏移地址

16、偏移地址EA（OFFSET）；（）；（SA，EA逻辑逻辑地址）关系：地址）关系：PA=SA*16+EA逻辑地址：段基逻辑地址：段基+偏移偏移段基地址段基地址默认段寄存器默认段寄存器Code：CS，Stack：SS，Data：DS，Extra:ES书P20偏移地址偏移地址-寻址方式寻址方式18东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口访问存储器类型访问存储器类型 约定段约定段寄存器寄存器偏移量偏移量物理地址物理地址取指令取指令CSIPCS*16+IP堆栈操作堆栈操作SSSPSS*16+SP访问变量访问变量DS偏移量偏移量DS*16+偏偏源字符串源字符串DSSIDS*16+SI目的字符串目的字符串ESDIES*16+DI以以BP为基址为基址RSS偏移量偏移量SS*16+偏偏访问存储器类型与逻辑地址来源关系访问存储器类型与逻辑地址来源关系19东南大学东南大学微机系统与接口微机系统与接口例：例：MOVAX，2000H默认：默认：MOVAX，DS:2000H逻辑地址：逻辑地址：(DS)=4000H,偏移量偏移量=2000H物理地址：物理地址：40000H*16+2000H=42000H例：例：