,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,2,章,80 x86,计算机组织,生活家饮食保健孕期选择食用油的学问邢台市第四病院罕见护理应急预案猪气喘病综合防制技术动物营养系列理想蛋白与氨基酸模式的研究进展皮肤病的诊断包括病史体格检查和必要的实验室检查我国有关食物添加剂营养强化剂食物新资本的治理律例与标准,1,第,2,章,80 x86,计算机组织,2.1 80 x86,微处理器,2.2,基于微处理器的计算机系统构成,2.3,中央处理机,2.4,存储器,2.5,外部设备,2,2.2,基于微处理器的计算机系统构成,硬件,软件,3,硬件,图2.1 计算机构造,4,软件,图,2.2,计算机软件层次图,5,2.3,中央处理机,中央处理机CPU的组成,存放器组,6,Intel 80 x86CPU内部构造,图2.3 80 x86CPU内部构造,除高速缓存之外的主要三局部：,算术逻辑部件,工作存放器,控制逻辑,7,80 x86存放器组,图2.4 80 x86CPU存放器分组,8,1通用存放器,1数据存放器可以字或字节的形式访问,共有4个，即存放器AX、BX、CX、DX，用来暂时存放计算过程中所用到的操作数、运算结果或其他信息。但又有各自的专用目的：,AX存放器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。,BX存放器称为基址存放器。常用于存放存储器地址。,CX存放器称为计数器。常用于保存计数值，如一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。,DX存放器称为数据存放器。在做双字长运算时用来存放双字长数据的高16位AX存放低16位。另外，在某些I/O操作中用于存放外设的端口地址。,9,共包括个16位存放器SI、DI、SP、BP，可像数据存放器一样在运算过程中存放操作数，但只能以字为单位使用。更经常用于存放某个存储单元的偏移地址。,SI是源变址存放器，DI是目的变址存放器，SI和DI都具有自动增量或减量的功能。在串处理指令中，SI和DI作为隐含的源变址和目的变址存放器，此时SI和DS联用，DI和ES联用，分别到达在数据段和附加段中寻址的目的。,SP为堆栈指针存放器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址；BP为基址指针存放器，可作为堆栈区中的一个基地址以便访问堆栈中的信息，也可与堆栈段存放器SS联用来确定堆栈段中某一存储单元的地址。,1通用存放器续,2变址或指针存放器,10,2段存放器,80 x86CPU的个16位的段存放器分别称为代码段存放器CS，数据段存放器DS，堆栈段存放器SS，附加数据段存放器ES。段存放器用来确定该段在内存中的起始地址。,代码段用来存放程序的指令序列。CS存放代码段的段首址，指令指针存放器IP指示代码段中指令的偏移地址。,11,3指令指针存放器,80 x86CPU中的指令指针存放器IP，用来存放代码段中的偏移地址。在程序运行的过程中，它始终指向下一条指令的首地址，它与CS联用确定下一条指令的物理地址。也就是说它总是保存下一次将要从主存中取出指令的偏移地址，偏移地址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。在目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件自动设置，程序不能直接访问IP，但一些指令却可改变IP的值，如转移指令、子程序调用指令等。,12,4.标志存放器,80 x86CPU中有一个很重要的16位标志存放器，它包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后，CPU所处的状态信息及运算结果的特征。,1条件标志,2状态控制标志,3系统标志,13,1,条件标志,1进位标志CF。有进位/借位CF=1,2零标志ZF。运算结果为零ZF=1,3符号标志SF。结果为负SF=1,4溢出标志 OF。运算溢出OF=1,5奇偶标志 PF。1的个数为偶PF=1,6辅助进位标志AF：,半字节有进位/借位AF=1,14,2,控制标志,也称方向标志DF，在串处理指令中控制处理信息的方向。该位为1时使串处理从高地址向低地址方向处理，为0那么相反。,15,3,系统标志,主要用到一下两种：,1中断允许标志IF,2追踪标志TF,16,2.4,存储器,存储单元的地址和内容,实模式存储器寻址,保护模式存储器寻址,17,存储单元的地址和内容,存储单元的地址：8086系统中，为了标识和存取每一个存储单元，给每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址，也叫物理地址，每一个字节单元都有一个唯一的存储器地址，该地址从0开场编号，顺次加1，成线性增长。,存储单元的内容：一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。,18,存储单元的地址和内容,当机器字长为16位时，大局部数据都是以字为单位表示的。,一个字存入存储器要占有相继的两个字节，存放时低位字节存入低地址，高位字节存入高地址。,字单元的地址采用它的低地址来表示，双字单元的内容由其最低字节的地址指定。,19,图2.5说明了存储器中局部存储单元存放信息的情况。从图中可看到,地址为0004H的字节的存储单元中的内容是78H，而地址为0004H的字存储单元中的内容那么是5678H。,图,2.5,存储单元的地址和内容,20,由此可见,:,如果用X表示某存储单元的地址，那么X单元的内容可以表示为X；假设X单元中存放这Y，而Y又是一个地址，那么可用YX来表示Y单元的内容。如上图中0004H5678H，,5678H2F1EH,那地址为5678H的双字单元的内容是多少呐？,21,实模式存储器寻址,实模式是为,8086/8088,设计的一种工作方式,实模式的作用：解决在,16,位字长的机器里如何提供,20,位地址的问题。,22,1.,存储器地址的分段,8086CPU的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为220=1MB，其物理地址范围从00000HFFFFFH。而8086CPU存放器都是16位的。,解决方法就是把1M字节地址空间划成假设干逻辑段。每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地址简称段首址必须是16的倍数；二是逻辑段的最大长度为64K。按照这两个条件，1M字节地址空间最多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成16个逻辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。,23,物理地址的形成,在1MB的存储器里，每一个存储单元都有一个唯一的20位地址，成为该存储单元的物理地址。CPU访问存储器时，必须先确定所要访问的存储单元的物理地址才能取得或存入该单元的内容。20位物理地址由16位段地址段基地址和16位偏移地址组成。偏移地址是指在段内相对于段起始地址的偏移值。,24,物理地址的形成,(,续,),20位物理地址PA=段存放器内容左移4位+16位偏移地址,也可写成：PA=16D段地址偏移地址,代码段：PA=CS左移4位+IP；指令寻址,堆栈段：PA=SS左移4位+SP,PA=SS左移4位+BP；堆栈寻址,数据段：PA=DS或ES左移4位+偏移地址；数据寻址,25,实模式存储器寻址,图,2.6,实模式存储器寻址,15 0,15 0,26,问题？,物理地址、偏移地址、段存放器的内容、变址存放器如指令指针存放器的内容这四者有何关系？,27,【例1】各独立段的分配情况例如。,设CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆栈段和附加段的段首址。自每个段首址开场，各段均占64KB的范围，各段之间互不重叠。如下图。,28,图,2.7,各段独立存储单元分配图,29,【例2】各段相互重叠情况例如。,设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为02000H、04000H和04800H。其中代码段占8KB地址空间，数据段占2KB，堆栈段占256B，SP=0100H。如下图。,30,图,2.8,各段重叠存储单元分配图,31,保护模式存储器寻址,引出原因：,解决当地址空间增大时如何寻址的问题,；,使微机系统能支持多任务处理,32,先引入“描述符,描述符用来描述段的大小、段在存储器中的位置及其控制和状态信息，它由基地址、界限、访问权和附加字段四局部组成。,描述符的内容是由系统设置的，而不是由用户建立的。,33,物理地址的形成过程：,系统按选择器的内容，根据指定的途径可以找到所选段对应的描述符，从而可以根据其给出的基地址和界限值，确定所要找的存储单元所在的段，再加上逻辑地址中指定的偏移地址，就可找到相应的存储单元。,34,保护模式存储器寻址,图,2.9,保护模式存储器寻址,15 0,31 0,35,与实模式寻址的区别：,逻辑地址由选择器和偏移地址两局部组成，选择器存放在段存放器中，但不能直接表示段基地址，而由操作系统通过一定的方法取得段基地址，再和偏移地址相加，从而求得所选存储单元的物理地址。,偏移地址为32位长，最大段长可从64KB扩大到4GB,36,2.5,外部设备,1.外设与主机的通信是通过外设接口进展的，每个接口包括一组存放器：,数据存放器：用来存放要在外设和主机之间进展传送的数据。实际上起缓冲作用。,状态存放器：用来保存外部设备或接口的状态信息，以便CPU在必要时测试外设状态，了解外设的工作情况如忙闲等。,命令存放器：CPU给外设或接口的控制命令通过此存放器送给外设，如发送启动磁盘工作的命令等。,37,2.5 外部设备续,2.外设中的每个存放器给予一个端口地址端口号，这样就组成了一个独立于内存储器的I/O地址空间。端口可以是8位、16位甚至是32位的，但整个I/O空间不允许超过64K,38,2.5 外部设备续,3.,为方便用户使用外设，,80 x86,提供了两种两种类型的例行程序供用户使用：,BIOS,功能调用,DOS,功能调用,二者都是系统编制的子程序，通过中断方式转入所需要的子程序去执行，执行完后返回原来的程序继续执行。总之，操作系统把一些复杂的外设操作编成例行程序，使用户用简单的中断指令,(INT),就可以进入这些例行程序，完成所需要的外设操作。例如指令,INT x,实际是去执行某种类型的系统子程序。,39,课后作业,