全套课件·微型计算机原理与接口技术(第二版)1.ppt

1、第1章 微型计算机基础 1.1 微型计算机概述 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 计算机中数和字符的表示 1.4 二进制运算 习题与思考1.1 微型计算机概述 1.1.1 微型计算机的产生与发展 1.1.2 微型计算机的特点 1.1.3 微型计算机的分类 1.1.4 微型计算机系统的主要性能指标 1.1.5 微型计算机的应用1.1.1 微型计算机的产生与发展1计算机的诞生1946年第一台电子数字计算机（ENIAC）于美国宾夕法尼亚大学诞生：18800多个电子管 1500多个继电器 占地面积170平方米 重约30余吨 耗电150千瓦 每秒钟完成5000次加法或400次乘法运算ENIAC的诞生

2、，标识着计算机时代的到来。电子管计算机逻辑元件经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路、甚大规模集成电路多个时代。计算机的运算速度、存储容量、体积、重量、功耗、成本、功能、可靠性、软件功能不断完善，性能价格比越来越高。1.1.1 微型计算机的产生与发展微型计算机的产生与发展晶体管集成电路超大规模集成电路1计算机的诞生1971年第一个微处理器诞生，标志着微型计算机时代的开始。微型计算机以微处理器为标志，主要表现在微处理器的字长、主频、结构和功能等方面。1.1.1 微型计算机的产生与发展微型计算机的产生与发展2微型计算机的产生与发展显示器键盘机箱鼠标1.1.1 微型计算机的产生与发展微型计

3、算机的产生与发展2微型计算机的产生与发展时代起止年份典型微处理器主频4位和8位低档微处理器19711973 Intel 4004 80081 MHz8位中高档微处理器19741977 Intel 8080 808525 MHz16位微处理器19781984 Intel 8086/8088 80286525 MHz32位微处理器19851992 Intel 80386 8048612100 MHz奔腾系列微处理器（32/64位）19932005 Pentium（、4、M）60 MHz3.8GHz酷睿系列微处理器（64位）2006今Core 2 Duo、Core（i7、i5、i3）13.6GHz多

4、核心技术1.1.2 微型计算机的特点1体积小、重量轻、功耗低2功能强3可靠性高4价格低廉5结构灵活、适应性强6使用方便、维护容易1.1.3 微型计算机的分类2按用途分类1按字长分类l 专用机l 通用机l 4位机l 8位机l 16位机l 32位机l 64位机3按结构形式分类台式电脑掌上电脑一体电脑笔记本电脑 平板电脑1.1.3 微型计算机的分类1.1.4 微型计算机系统的主要性能指标1字长2主频3内存容量4运算速度5外设配置6软件配置7性能价格比1.1.5 微型计算机的应用1科学计算2数据处理3过程控制4计算机辅助5网络通信6办公自动化7仪器仪表及家电控制计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（

5、CAM）计算机辅助测试（CAT）计算机辅助教学（CAI）1.2 微型计算机系统的组成 1.2.1 冯诺依曼体系结构 1.2.2 微型计算机的硬件系统 1.2.3 微型计算机的软件系统 1.2.4 微处理器、微型计算机及微型 计算机系统1.2.1 冯诺依曼体系结构美籍匈牙利科学家冯冯诺依曼诺依曼又提出了“存存储程序储程序”思想思想：把程序预先存放在存储器中，运行程序时，按照程序中指令的逻辑顺序，把指令从存储器取到中央处理器逐条执行，自动完成程序所描述的处理工作，随后设计出第一台“存储程序”计算机EDVAC。其核心部分是中央处理器（CPU），计算机所有功能均集中于其中，这种结构被称为“冯冯诺依曼诺

6、依曼体系体系结结构构”，被人们普遍接受并延续至今。计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。计算机内部采用二进制编码表示指令和数据。存储程序的思想：把程序预先存放于计算机的存储器中，运行时按程序顺序逐条执行。1.2.1 冯诺依曼体系结构程序、数据输入设备存储器输出设备计算结果控制器运算器CPU数据流控制流1.2.2 微型计算机的硬件系统微型计算机硬件系统是指构成微型计算机系统的所有实体部件的集合，由微处理器、内存储器、输入/输出接口、外部设备等部件组成，通过系统总线各部件连接并通信。外部设备1外部设备nI/O接口nI/O接口1ROMRAMCPU AB DB CB

7、1微处理器2内存储器3外部设备4输入/输出接口5系统总线1.2.2 微型计算机的硬件系统是微型计算机的核心部件，由控制器、运算器、寄存器组和内部总线组成。主要负责指令的执行，根据具体指令的要求，完成算术运算和逻辑运算，控制微型计算机其他各部件协调工作。计算机存储器系统用于存储计算机工作所需的程序和数据，包括内存储器和外存储器。内存被用来存放计算机工作时必须的程序和数据，而更多的程序和数据则是存放于外存中，在需要时由外存调入内存。内存分为RAM和ROM。外部设备是人机交互的必要设备，分为输入设备和输出设备。外部设备并不能与微处理器直接相连，而由I/O接口电路负责在微处理器与外部设备之间进行信息中

8、转。是微型计算机与外部设备通信联系的主要装置，负责数据的缓冲和格式转换，协调主机与外设间数据传输的速度差异，完成数据的中转。不同外设都有相应的I/O接口电路支持。总线是计算机各部件之间信息传输的一组物理信号线及相关的控制电路，是系统信息传输的公共通路。系统总线分为数据总线、地址总线、控制总线。1.2.3 微型计算机的软件系统1系统软件指控制计算机的运行、管理计算机的各种资源、支持应用软件的开发和运行的软件。(1)操作系统：DOS、Windows、UNIX、Linux等(2)语言处理程序：机器语言、汇编语言、高级语言 翻译程序（汇编、编译、解释）(3)数据库管理系统：MySQL、Access、F

9、oxPro等(4)系统服务程序：编辑程序、连接程序、调试程序2应用软件为支持某一应用领域、解决某个实际问题，使用各种程序设计语言而开发的软件。(1)应用软件包：Microsoft Office、WPS Office(2)用户程序：针对某具体应用问题定制的专用软件1.2.4 微处理器、微型计算机及微型计算机系统微处理器是由一片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器芯片。微处理器的特性基本上反映了微型计算机的性能。微型计算机又称主机或微机，是以微处理器为核心部件，再配上内存储器、输入/输出接口电路及系统总线所构成的计算机。微型计算机系统是指以微型计算机为核心，配以相应的外部设备、电

10、源、辅助电路以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。1.2.4 微处理器、微型计算机及微型计算机系统硬件系统软件系统主机微型计算机系统 微处理器 内存储器 I/O接口运算器控制器ROMRAM地址总线数据总线控制总线外部设备输入设备输出设备外存储器系统软件应用软件操作系统语言处理程序数据库管理系统系统服务程序应用软件包用户程序1.3 计算机中数和字符的表示 1.3.1 进位计数制 1.3.2 不同数制之间的转换 1.3.3 计算机中数值信息的表示 1.3.4 数的定点及浮点表示 1.3.5 计算机中文字信息的表示1.3.1 进位计数制计数制基数 第r位的权有效数码进位规则表示方法二进制22

11、 r0 1逢二进一借一当二(1011.1)2或1011.1B八进制88 r0 1 2 3 4 5 6 7逢八进一借一当八(702.03)8或702.03Q十进制1010 r0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十进一借一当十(6801.2)10或6801.2D十六进制1616 r0 1 2 3 4 5 6 7 8 9A B C D E F逢十六进一借一当十六(2C9.E)16或2C9.EH计算机中常用的几种计数制1.3.2 不同数制之间的转换【例1.1】将二进制数(1011.0101)2转换为十进制数1二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数转换过程：1011.0101B=123+022

12、+121+120+02-1+12-2+02-3+12-4=23+21+20+2-2+2-4=8+2+1+0.25+0.0625=11.3125D（按位权展开求和法）2十六进制数转换为十进制数1.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换（按位权展开求和法）【例1.2】将十六进制数(70B.A8)16转换为十进制数转换过程：70B.A8H=7162+0161+B160+A16-1+816-2=7256+016+111+100.0625+816-2=1792+0+11+0.625+0.03125=1803.65625D3八进制数转换为十进制数1.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换（按位

13、权展开求和法）【例1.3】将八进制数(123.24)8转换为十进制数转换过程：123.24Q=182+281+380+28-1+48-2=164+28+31+20.125+48-2=64+16+3+0.25+0.0625=83.3125D4十进制数转换为二进制数1.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换【例1.4】将十进制数(11.3125)10转换为二进制数转换过程：（整数部分的转换采用“除2取余”法）（小数部分的转换采用“乘2取整”法）所以11D=1011B，0.3125D=0.0101B。11.3125D=1011.0101B5十进制数转换为十六进制数1.3.2 不同数制之间的转换

14、不同数制之间的转换【例1.5】将十进制数(1803.65625)10转换为十六进制数转换过程：（整数部分的转换采用“除16取余”法）（小数部分的转换采用“乘16取整”法）所以1803D=70BH，0.65625D=0.A8H。1803.65625D=70B.A8H6十进制数转换为八进制数1.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换【例1.6】将十进制数(83.3125)10转换为八进制数转换过程：（整数部分的转换采用“除8取余”法）（小数部分的转换采用“乘8取整”法）所以83D=123Q，0.3125D=0.24Q。83.3125D=123.24Q7二进制与十六进制、八进制的相互转换1.3

15、.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换计算机中常用进制的对应关系十进制二进制十六进制八进制十进制二进制十六进制八进制0000000810008101000111910019112001022101010A123001133111011B134010044121100C145010155131101D156011066141110E167011177151111F171.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换所以1101011.001B=6B.2H【例1.7】将二进制数(1101011.001)2转换为十六进制数转换过程：所以1101011.001B=153.1Q【例1.8】将二进制数

16、(1101011.001)2转换为八进制数转换过程：7二进制与十六进制、八进制的相互转换二进制与十六进制、八进制的相互转换1.3.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换所以27D.6H=1001111101.011B【例1.9】将十六进制数(27D.6)16转换为二进制数转换过程：所以1175.3Q=1001111101.011B【例1.10】将八进制数(1175.3)8转换为二进制数转换过程：7二进制与十六进制、八进制的相互转换二进制与十六进制、八进制的相互转换1.3.3 计算机中数值信息的表示1无符号二进制数2带符号二进制数没有符号位的二进制编码把二进制编码的最高位作为符号位，0表示“正

17、数”，1表示“负数”，其余各位为数值位，表示数的大小。常用编码：原码、反码、补码、过余码字长表示范围8028-1（0255）160216-1（065535）n02n-1（1）原码1.3.3 计算机中数值信息的表示计算机中数值信息的表示最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，其余各位表示数值的绝对值大小。以8位字长为例：+0D原=+0000000B原=00000000B-0D原=-0000000B原=10000000B+1D原=+0000001B原=00000001B-1D原=-0000001B原=10000001B+127D原=+1111111B原=01111111B-127D原=-11111

18、11B原=11111111B（2）反码1.3.3 计算机中数值信息的表示计算机中数值信息的表示最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，正数的反码与原码的表示相同，负数的反码为其原码除符号位之外的其余各位按位取反。以8位字长为例：+0D反=+0000000B反=00000000B+1D反=+0000001B反=00000001B+127D反=+1111111B反=01111111B-0D反=+0D反按位取反=00000000B=11111111B-1D反=+1D反按位取反=00000001B=11111110B-127D反=+127D反按位取反=01111111B=10000000B（3）补码1

19、.3.3 计算机中数值信息的表示计算机中数值信息的表示正数的补码与原码的表示相同，负数的补码为其原码除了符号位之外的各位按位取反后，再加1。以8位字长为例：+0D补=+0000000B补=00000000B+1D补=+0000001B补=00000001B+127D补=+1111111B补=01111111B-0D补=+0D补按位取反+1=00000000B+1=00000000B-1D补=+1D补按位取反+1=00000001B+1=11111111B-127D补=+127D补按位取反+1=01111111B+1=10000001B（4）过余码1.3.3 计算机中数值信息的表示计算机中数值信

20、息的表示又称移码，是将真值在数轴上往正方向平移2n-1后得到的编码。即将真值加上一个正数2n-1，这个加上去的正数称为过余量。以8位字长为例：+0D过余=128+0=128=10000000B+1D过余=128+1=129=10000001B+127D过余=128+127=255=11111111B-0D过余=128-0=128=10000000B-1D过余=128-1=127=01111111B-128D过余=128-128=0=00000000B3补码与真值的转换1.3.3 计算机中数值信息的表示计算机中数值信息的表示正数的补码等于其真值，即正数补码的真值就等于正数补码本身的二进制值。以8

21、位字长为例：X补=01010011B时，正数，即X=+1010011B+83X补=10101101B时，负数，将X补按位取反再加1，得到01010011B83，即X-83对于负数的补码首先确定其符号位，然后将补码按位全部取反再加1，即得到其真值的绝对值。1.3.4 数的定点及浮点表示小数点位置固定不变。小数点位置可以改变。1 1定点数定点数2 2浮点数浮点数定点整数：小数点隐含于最末位之后定点小数：小数点隐含于最高位（符号位）之后符号位符号位阶码阶码尾数尾数MsEM1.3.5 计算机中文字信息的表示美国标准信息交换码（American Standard Code for Information

22、 Interchange）是计算机中最常用的字符编码，由7位二进制编码组成，共计128（27）个，包括：26个大写字母、26个小写字母、10个数字、1个空格、32个标点符号和运算符号（这些字符有确定的结构形状，在键盘上能找到相应的键位）。33个控制字符（在通信、打印、显示输出时起控制作用）。1 1ASCIIASCII码码2.BCD码用4位二进制数来表示1位十进制数的编码方法称为二进制编码的十进数或称为二十进制数，简称BCD码。1.3.5 计算机中文字信息的表示计算机中文字信息的表示111170111111060110110150101110040100101130011ABCDEF101020

23、01091001100018100000000十进制数8421BCD码十进制数8421BCD码这 6 种 编码在BCD码中不允许出现8421-BCD编码表3.汉字编码1.3.5 计算机中文字信息的表示计算机中文字信息的表示国标码打印汉字显示汉字搜狗拼音输入五笔字型输入自然码输入区位码输入机内码字形码1.3.5 计算机中文字信息的表示计算机中文字信息的表示 国标码（交换码）输入码（机外码）机内码 字形码3.汉字编码国 家 汉 字 编 码 标 准GB2312-80，收录7445个图形符号和常用汉字（其中3755个一级汉字，3008个二级汉字）。分为数字码、音码、形码、音形码。好的汉字输入码应具有简

24、单、易学、易记、编码短和重码少等特点汉字信息在计算机系统内部存储、处理、传输的编码，机内码=国标码+8080H处理器与外部设备之间进行信息中转表示汉字形状的编码。对字形数字化，存储于汉字字库中，用于汉字的显示和打印。如4848点阵汉字，占用288存储空间1.4 二进制运算 1.4.1 二进制算术运算规则 1.4.2 二进制逻辑运算规则 1.4.3 补码的加减法运算1.4.1 二进制算术运算规则加法运算减法运算乘法运算除法运算0+0=00-0=000=001=01+0=11-0=110=011=10+1=10-1=1（有借位）01=0（0不能作除数）1+1=0（有进位）1-1=011=1【例1.

25、23】计算二进制数0011与1001之和，0101与0011之差【例1.24】计算二进制数11010011和10001011011的值1.4.1 二进制算术运算规则1.4.2 二进制逻辑运算规则与运算或运算异或运算非运算00=000=000=00=110=010=110=11=001=001=101=111=111=111=0【例1.25】计算二进制数0011与1010相与、相或、相异或的结果1.4.2 二进制逻辑运算规则X补-Y补=X补+-Y补X+Y补=X补+Y补X-Y补=X补-Y补1.4.3 补码的加减法运算【例1.26】X=26，Y=30，分别计算X补+Y补和X补-Y补，要求用二进制8位

26、表示 解：X补=00011010B Y补=00011110B X补+Y补=00011010B+00011110B=00111000B X补-Y补=00011010B-00011110B=11111100B【例1.27】X=126，Y=30，计算X补+Y补，用二进制8位表示 解：X补=01111110B Y补=00011110B X补+Y补=01111110B+00011110B=11111100B1、微型计算机系统由_系统和_系统两部分组成2、计算机软件分为_软件和_软件习题与思考 简述微型计算机系统的组成及各部分作用 填空硬件软件系统应用 举例说明微型计算机的特点及其应用()17H=23D=

27、1100111B()8位二进制补码E6H表示的真值是26()求一个数的补码就是对其求补 判断对错答案答案答案答案答案答案第1章 学习目标本章介绍了微型计算机的发展、应用、特点及主要本章介绍了微型计算机的发展、应用、特点及主要性能指标，概述了微型计算机的工作原理、系统组成、性能指标，概述了微型计算机的工作原理、系统组成、软硬件特点；同时介绍了计算机中各种进制数、数据编软硬件特点；同时介绍了计算机中各种进制数、数据编码、字符编码、二进制数运算码、字符编码、二进制数运算规则。规则。通过通过本章的学习，读者应了解微型计算机的特点、本章的学习，读者应了解微型计算机的特点、分类及应用，掌握微型计算机的系统

28、组成、主要技术指分类及应用，掌握微型计算机的系统组成、主要技术指标，掌握各种进制数及其相互转换，理解带符号数的原标，掌握各种进制数及其相互转换，理解带符号数的原码码、反码、反码、补码以及字符的、补码以及字符的ASCII码、码、BCD码、汉字编码、汉字编码的表示及应用特点，从而为后续内容的学习打下良好码的表示及应用特点，从而为后续内容的学习打下良好的的基础。基础。帮助 再见第2章 Intel微处理器 2.1 Intel 8086微处理器 2.2 Intel 80386微处理器 2.3 Intel 80486微处理器 2.4 Pentium系列微处理器 2.5 酷睿系列微处理器 习题与思考2.1

29、Intel 8086微处理器 2.1.1 8086微处理器的主要特性 2.1.2 8086微处理器的内部结构 2.1.3 8086寄存器结构 2.1.4 8086总线的工作周期 2.1.5 8086的引脚及工作模式 2.1.6 8086的存储器组织及I/O组织 2.1.7 8086的总线操作及时序 2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介2.1.1 8086微处理器的主要特性 数据总线：16位 地址总线：20位 内存空间：CPU可直接寻址1MB内存空间，分段管理内存 端口地址线：16位 指令系统：90多条指令 寻址方式：7种基本寻址方式 时钟频率：4.77MHz、8MHz和10MHz三种

30、中断功能：内部中断、外部中断，256级中断 工作模式：单处理器工作模式、多处理器工作模式 流水线工作方式：取指令、执行指令并行进行 兼容性：与8080、8085兼容2.1.2 8086微处理器的内部结构执行单元（EU）总线接口单元（BIU）总线控制逻辑 指令指针寄存器IP 段寄存器 地址加法器 指令队列缓冲器1、BIU2、EU执行单元（EU）总线接口单元（BIU）2.1.2 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构 算术逻辑单元（ALU）EU控制电路 寄存器组2.1.2 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构执行单元（EU）总线接口单元（BIU）内存储器DBCBAB CPU取指令过程

31、2.1.2 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构执行单元（EU）总线接口单元（BIU）内存储器DBCBAB CPU对指令译码过程2.1.2 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构执行单元（EU）总线接口单元（BIU）内存储器DBCBAB CPU向内存写数据过程38086的内部结构特点 CPUEUBIUBUS取指1忙取指2忙执指1取指3忙执指2取指4忙执指3取指5忙执指4ttt指令的提取与执行分别由BIU和EU两部件完成，二者既独立又相互配合并行工作。执指5忙2.1.3 8086寄存器结构1数据寄存器2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构16位：AX、BX、CX、DX8位：AH、

32、BH、CH、DH、AL、BL、CL、DL AX、AL：多用于各种运算、传送和I/O指令中。BX：常用于存放存储器间接寻址时的偏移地址。CX：在循环指令和串操作指令中作为隐含的计数器，在移位指令中约定使用CL存放移位次数。DX：在间接寻址的I/O指令中用于存放端口地址，在双字乘法/除法指令中约定使用DX存放双字型数据的高字部分。2指针及变址寄存器（16位）2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构 BP：基址基址指针寄存器指针寄存器，常用于存放存储器间接寻址时堆栈段内的偏移地址。SP：堆栈堆栈指针寄存器指针寄存器，一般用于存放堆栈段中栈顶的偏移地址，以实现对栈顶单元的数据入栈/出栈操作。SI：源源

33、变址寄存器变址寄存器，在串操作指令中用来存放源串操作数的偏移地址。DI：目的目的变址寄存器变址寄存器，在串操作指令中用来存放目的串操作数的偏移地址。3段寄存器（16位）2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构 代码段寄存器代码段寄存器CS，代码段用来存放程序代码，其段基址存放于CS中。数据段寄存器数据段寄存器DS，数据段主要用于存放程序运行时所需的数据或处理的结果，其段基址存放于DS中。堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS，堆栈段也是保存数据的区域，其段基址由SS给出，CPU根据 SS:SP 对堆栈的栈顶单元读/写操作，也可以根据SS:BP访问堆栈段内任意单元。附加段寄存器附加段寄存器ES，附加段也用

34、于数据的存储，段基址存放于ES中。指令指令2代码段代码段指令指令3指令指令1指令指令44指令指针寄存器IP（16位）2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构程序运行时，每取一次指令IP就自动“增1”，指向下一条指令，从而保证CPU自动、连续地取出并执行指令序列。IPIPIP指令指令2指令指令1指令代码存放于代码段中，CPU取指令时，CS中存放代码段的段基址，IP中存放该指令在代码段内的偏移地址，CS:IP指到哪里，CPU就到哪里取指令。5标志段寄存器（16位）2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构CFPFAFZFSFTFIFDFOF01234567891011121314158086标志寄存

35、器的控制标志位控制标志位功能说明TFTF陷阱标志TF=1，CPU处于单步工作方式TF=0，CPU正常执行程序为单步调试程序而设置IFIF中断允许标志IF=1，允许CPU接受INTR引脚发来的中断请求IF=0，禁止CPU接受INTR引脚发来的中断请求用于控制外部可屏蔽中断请求是否可以被CPU响应DFDF方向标志DF=1，串操作指令按递减顺序对字符串操作DF=0，串操作指令按递增顺序对字符串操作用于控制串操作指令的步进方向5标志段寄存器（16位）2.1.3 8086寄存器结构寄存器结构8086标志寄存器的状态标志位状态标志位功 能说 明CFCF进位标志若运算结果在最高位产生进位或借位，则CF=1，

36、否则CF=0主要受算术运算指令和移位指令的影响，多用于控制转移类指令PFPF奇偶标志若结果的低8位中有偶数个二进制1，则PF=1，否则PF=0主要用于数据传送过程中检查是否有传输错误AFAF辅助进位标志若结果的D3位向D4位有进位或借位，则AF=1，否则AF=0主要用于对BCD码算术运算结果的调整ZFZF零标志若运算结果为零，则ZF=1，若结果非零，则ZF=0主要受算术运算指令和逻辑运算指令的影响，多用于控制转移类指令SFSF符号标志若运算结果为负数，则SF=1，否则SF=0SF与运算结果的最高位始终保持一致。主要受算术运算指令的影响，多用于控制转移类指令OFOF溢出标志若带符号数运算后产生了

37、溢出，则OF=1，否则OF=0主要受算术运算指令的影响，用于判断带符号数的运算结果是否溢出2.1.4 8086总线的工作周期指令周期指令周期：执行一条指令所需的时间。不同指令的指令周期不等长，一个指令周期由一个或多个总线周期构成。总线周期总线周期：CPU访问内存或I/O端口时，存/取一个数据或指令所用的时间，一个基本的总线周期由个时钟周期组成。时钟周期时钟周期：时钟脉冲的重复周期。典型的8086总线周期时序 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 Tw T4 TI TI T1 T2 T3 Tw Tw T4空闲周期CLK等待周期等待周期2.1.5 8086的引脚及工作模式最小模式：单微处理器模

38、式，系统中只有一个8086微处理器，所有的总线控制信号均由CPU直接产生，因此系统中的总线控制电路少，控制信号较少，一般不必接总线控制器。最大模式：多微处理器模式，系统中可包含2个或2个以上微处理器，其中一个8086为主处理器，其他的微处理器为协处理器（如8087、8089）。系统中的控制信号较多，需要通过总线控制器（8288）与总线相连，控制总线驱动能力较强。18086的工作模式2.1.5 8086的引脚及工作模式的引脚及工作模式28086的引脚2.1.5 8086的引脚及工作模式的引脚及工作模式38086最小模式下的典型配置2.1.5 8086的引脚及工作模式的引脚及工作模式48086最大

39、模式下的典型配置2.1.6 8086的存储器组织及I/O组织18086的存储器组织 线性地址 内存线性编址00000H00001H00002H00003H00004H00005H00006H00007H微型计算机内存的信息存储以字节为基本单位，每个字节由8位组成，占用一个存储单元，每个存储单元给定一个惟一的地址，这个地址称为物理地址物理地址以二进制无符号整数形式编号，从0开始，顺序增118086的存储器组织2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织 数据存储例：字节：（01505H）=11H 规则字：（01504H）=1122H 非规则字：（01507H）=3344H 18

40、086的存储器组织2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织 分体结构512K8位奇地址存储体512K8位偶地址存储体00000H00002H00004H.FFFFFH00001H00003H00005H.FFFFFH18086的存储器组织2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织 分体结构在8086系统中，每个存储单元都可以用两种地址表示：l 物理地址（20位）：内存中信息存储的实际地址。l 逻辑地址（段基址:偏移地址）（16位）：允许在程序中编排的地址。物理地址与逻辑地址：8086系统把1MB的内存空间分为若干个段，要求：每段的容量不超过64KB 段

41、内起始地址必须能被16整除各段的功能因具体用途而定，可分为代码段、数据段、堆栈段、附加段。段内起始单元地址的高16位（低4位为0）称为段基址，段内各个单元距首单元的位移量称为偏移地址。18086的存储器组织2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织 分段技术0000 H0001 H0002 H0003 H0004 H12341H12340H12342H12343H12344H物理地址1234 H 段基址段内 偏移地址8086指令系统中给出的地址码为16位，CPU内部存放内存单元地址的寄存器也只有16位。CPU必须按照物理地址对内存进行寻址，访存时先要把逻辑地址转换为物理地址

42、，然后再对内存单元进行访问。18086的存储器组织2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织000016位段基址20位物理地址地址加法器16位段基址16位偏移地址例：逻辑地址1234H:0002H转换为物理地址：00010010001101000000B+000000000000 0010B00010010001101000010B即：即：1234 0 H0002 H12342 H+12342H 分段技术2.1.6 8086的存储器组织及的存储器组织及I/O组织组织28086的I/O组织8086系统与外部设备之间通过I/O接口联系。每个I/O接口电路都包含一个或几个I/O端

43、口（寄存器），每个端口对应一个端口号（又称端口地址），8086系统使用I/O独立编址方式，可管理64KB的I/O端口空间。可访问65536个8位端口，两个相邻的8位端口可以组成一个16位的端口。指令系统提供了IN及OUT指令访问端口，CPU在执行这样的指令时，会从硬件上产生有效的RD信号或WR信号，同时使M/IO信号变为低电平，通过外部逻辑电路的组合产生对I/O端口的读/写信号。2.1.7 8086的总线操作及时序一台微机在运行过程中，需要CPU执行许多操作，8086CPU的操作主要有以下几类：系统复位与启动操作 总线读/写操作 中断操作 最小模式下的总线保持请求/响应操作 最大模式下的总线请

44、求/允许/释放操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序1系统复位与启动操作当RESET信号进入高电平，8086就会结束现行操作，进入内部复位状态，并将CPU内部将全部寄存器置为初值0000H其它寄存器空指令队列0000HES寄存器0000HSS寄存器0000HDS寄存器FFFFHCS寄存器0000H指令指针IP0000H标志寄存器2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序2最小模式下的总线读操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序3最小模式下的总线写操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序4最大模式下的总线读操作2.1.7 8086的总

45、线操作及时序的总线操作及时序5最大模式下的总线写操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序6中断操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序7最小模式下总线保持请求/响应操作2.1.7 8086的总线操作及时序的总线操作及时序8最大模式下总线请求/允许/释放操作2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介1、CPU及辅助器件构成的CPU子系统2、ROM和RAM构成的存储器子系统3、各种I/O接口芯片构成的I/O子系统4、连接各种外设适配卡的I/O扩展槽BM PC/XT的核心是一块安装在机箱底部的系统板（又称主板），系统板上的电路可以分成4个主要功能模块：2.1.8 I

46、BM PC/XT微型计算机简介微型计算机简介1CPU子系统2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介微型计算机简介2存储器子系统DBIR1键盘接口电路IR2.IR7来自I/O扩展槽上的扩展板2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介微型计算机简介3I/O子系统I/O扩展槽内存8284828880888282828682538255A8259A8237AS2S1S0CLKMEMRMEMW用户保留DREQ1软盘数据传送DREQ2硬盘数据传送DREQ3DRAM刷新定时DREQ0OUT1PAPCPBGATE2PB0PB1OUT2控制音调CLK0CLK1CLK2PCLK二分频后1.19MHZ 1.1

47、9MHZHLDAHRQRQ/GT0INTAINTAINTRINT74LS138CSCSCSCSAB系统板上RAM由DRAM4164(64K1位)构成，共4个存储体，每体9片(8个数据位，1个奇偶校验位)，即36片4164构成256KB常规RAM。4164DRAM要求每2ms对内部刷新一次，因此要求每两次刷新操作的时间间隔为2ms128=15s（每片512个单元为一组同时刷新，共128组）（36片同时刷新）。由8253计数通道1（方式2，计数初值为18，每隔181.19MHz=15s向8237通道0发出一次刷新请求信号。由8237A向CPU请求DMA，对DRAM进行周期性的刷新。8253计数通道

48、0工作于方式3，计数初值为0，每隔655361.19MHz=55ms向8259A的IR0请求一次中断。8259A的IR0请求一次中断，CPU调用一次08H中断，进行系统时间修改。计算机自检后8255A的A口输入键盘扫描码；C口输入系统各类工作状态；PB0、PB1及8253的计数通道2控制扬声器发声。8237A的通道2、通道3用作软盘数据传送及硬盘数据传送。IR0OUT0电子时钟基准定时2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介微型计算机简介3I/O子系统I/O子系统I/O控制8255A定时计数器8253中断控制器8259ADMA控制器8237APA口：方式0，先输出当前检测点标志，之后输入键

49、盘扫描码PB口：方式0，输出系统各控制信号PC口：方式0，输入系统各工作状态计数器0：电子时间基准，送8259A的IR0计数器1：DRAM刷新定时信号，送8237A的DREQ0计数器2：送扬声器，控制发声音调IR0：来自8253计数通道0的OUT0IR1：来自键盘接口电路IR2IR7：来自I/O扩展槽上的各适配卡通道0：控制DRAM刷新通道1：用户保留通道2：控制软盘数据传送通道3：控制硬盘数据传送2.1.8 IBM PC/XT微型计算机简介微型计算机简介4I/O扩展槽在IBM PC/XT系统板上有58个PC总线标准的I/O扩展槽，扩展槽上可以插接不同功能的适配卡，以扩充系统的功能。2.2 I

50、ntel 80386微处理器 2.2.1 80386的主要特点 2.2.2 80386的工作模式 2.2.3 80386的内部结构2.2.1 80386的主要特点 微处理器内部和外部数据总线都是32位。可配合片外80387协处理器增强浮点运算能力。拥有32位地址总线，可直接寻址4GB的内存空间，虚拟存储能力达64TB。使用片外高速缓冲存储器Cache，大大提高指令的执行速度和工作效率。有3种工作模式：实模式、保护模式、虚拟8086模式。即实地址模式，当80386系统上电启动或复位时，自动进入实模式。实模式相当于高速的8086，只使用32位地址总线的低20位，可寻址的内存空间为1MB。在开机或复