8086微处理器与存储器的编程结构

1、第3章8086微处理器与存储器的编程结构1教学目的：掌握INTEL80X86微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统 构成,为汇编语言编程奠定基础。2. 教学要求： 了解INTEL80X86微处理器概况 理解基于微处理器的计算机系统构成 熟练掌握汇编语言编程所需的 CPU功能结构、微机存储器（MEM组织和微 机接口组织等基础知识3. 教学重点： 微处理器的功能结构 微存储器组织4. 掌握难点： 微处理器的寄存器组 存储器寻址5. 教学进程安排:P20406. 教学方法： 一般叙述INTEL80X86微处理器概况以及基于微处理器的计算机系统构成 重点讲授微处理器的功能结构和微存储器组织7. 教学

2、内容摘要:3.1 80X86微处理器概述3.1.1微处理器发展简介1.1 ntel 8086微处理器2. I ntel 80386微处理器3. I ntel 80486微处理器4.1 ntel奔腾（Pe ntium处理器5. I ntel奔腾U处理器6. I ntel奔腾川处理器7. I ntel奔腾W处理器3.1.2与微处理器相关的概念1. 芯片集成度2. 微处理器主频3. 系统总线，系统总线一般分三类（1 数据总线（DATA BUS, DB（2 地址总线（ADDRESS BUS, AB（3 控制总线（CONTROL BUS, CB4. 程序存储及存储器组织5. 处理器运算速度3.2基于微处

3、理器的计算机系统构成微型计算机系统包括硬件和软件两部分。321硬件系统图3.1给出了微型计算机组成框图。1. 运算器2. 控制器3. 存储器,(1读操作”是指CPU将存储器中存储的某一部分信息取出来进行处理的操 作。(2写操作”是指CPU用新的信息刷新存储器原来存储的某一部分内容的操 作。(3注意:存储器的读/写操作是以字节为单位按存储器存储单元地址进行的。4输入/输出设备图3.1微型计算机硬件系统组成把运算器、控制器、主存储器和输入/输出接口称为组成计算机硬件系统的 五大部件。计算机硬件的五大部件是通过总线连接起来的，构成了计算机的基本硬 件系统。3.2.2软件系统计算机软件是计算机系统的重

4、要组成部分，它可以分成系统软件和应用软件两 大类。图2.2表示了计算机软件的层次IV1II软件软件包用户理序单用户樣作系统务用户操作荼安网络揀作琨统厂汇緇程样解秤程序编译程序数据備管理帝统广诊断与维护榨库应川找fl软井包用户傑序讥处理料子財M許理忝统掾作系统也川户操作系统 茹川户操怀系统 阿络操作系统汇编程序 解释程序 编谗程序图3.2软件系统的层次3.3微处理器3.3.1微处理器的结构1. 微处理器的概念算术逻辑部件（ARITHMETIC LOGIC UNIT, ALU控制逻辑工作寄存器2. INTEL 8086/8088微处理器结构8086 CPU内部结构如图2.3所示。按功能可分为两部分

5、：总线接口单元BIU(BUS INTERFACE UNIT 和执行单元 EU (EXECUTION UNIT。AHALBLCLDHDLS1DISPBFIBI用舟仔SS迫ex垃fit内部后戦苗-曲I狀总烧佬口单5BIU图3.3 8086CPU内部结构总线接口单元BIU 地址加法器和段寄存器 16位指令指针 IP (INSTRUCTION POINTER 指令队列缓冲器 总线控制逻辑电路执行单元EU 算术逻辑运算单元(ALU 标志寄存器（FLAGS 数据暂存寄存器 通用寄存器组 EU控制电路8086与8088 CPU的主要区别 8086CPU的指令预取队列为6个字节，而8088 CPU只有4个字节

6、。 8086CPU的AD15AD0为地址、数据双向分时复用的；而8088 CPU只有AD7AD0为地址、数据双向分时复用的,A15A8仅用于输出地址信号。在进行16位数据操作时,8086只需一个总线周期就可完成，而8088则需要两个总线周期来完成，因此8088的速 度较8086要慢 些。 8086CPU上的BHE信号在8088CPU上变为SSO。 8086的引脚28为M/IO ,即CPU访问内存时该引脚输出高电平，访问接口时 则输出低电平。对于8088而言，该引脚的状态正好相反，变为IO/M。8086/8088后继机型也包括有准32位和标准32位机,如80836的SX和DX类3.3.2 80X

7、86寄存器组图 3.4 80X86的程序寄存器组1.通用寄存器2.专用寄存器3.段寄存器32位名称通用名称累加器EAX EBX ECX EDX ESP EBP EDI ESIEIP EFLAGS注:1.对于 8086/88或 80286CPU 图中阴影区寄存器是不存在的；2. FS和GS寄存器无专用名称图3.5 80X86的标志寄存器表3-2标志位的符号表示低位字节t慕志窖标志为】标志为0溢岀（是佃OVNVDF方向（减址/增凰DMUPIF中赫（充许/关闭ELDISF 符号（负/ jR）NGPLZF零（是/否）ZRNZAF辅助越位（是/杏）ACNAPF枷他i佩 /.? 1.PFpn3.4存储器3

8、.4.1存储单元的地址和内容76543210 N地址（a字节高位字节低位字节N+1 N地址（b字|高位了节地址（c双字N+7 N+6 N+5 N+4 N+3 N+2 N+1 N 地址（d 4字图3.6数据类型 在存储器里以字节为单位存储信息。为了正确地存放或取得信 息，每一个字节单元给以一个惟一的存储器地址，称为物理地址。地址从 0开始 编号，顺序地每次加1,因此存储器的物 理地址空间是呈线性增长的。在机器里， 地址也是用二进制数来表示的，当然它是无符号整数，书写格式使用十六进制数形式。存储器有这样的特性：它的内容是取之不尽的。也就是说，从某个单元取 出其内容后，该 单元仍然保存着原来的内容不

9、变，可以重复取出，只有存入新的 信息后，原来保存的内容就自 动丢失了。3.4.2实模式存储器寻址1.存储器地址的 分段（1）实模式下允许的最大寻址空间为 1MB o （2）要解决在16位字长的机 器里怎么提供20位地址的问题，而解决的办法是采用存储器地 址分段的方法。（3）物理地址的形成 物理地址二段地址X16D+偏移地址（4）实模式存储器寻址15 0逻辑地址15 0偏移地址15段地址+ 0 0 16位段地址15 0000 0 16位偏移地址 0 20位物理地址段寄存器0000加法器19 19 20位物理地址（A）物理地址形成过 程（B）物理地址计算方法图3.8实模式存储器寻址时物理地址的形成

10、与计算过 程15段地址15偏移地址+所选存储单元 所选段 最大64KB 0 0000段基地址0存 储器图3.9实模式存储器寻址2.段寄存器（1）代码段CS:存放当前正在运行的 程序；、（2）数据段DS、数据段存放当前运行程序所用的数据，如果程序中使 用了串处理指令，则其 源操作数也存放在数据段中（3）堆栈段SS堆栈段定义了堆栈的所在区域（4）附加段ES附加段是附加的数据段，它是一个辅助的数据 区，也是串处理指令的目的操作 数存放区 在80386及其后继的80X86中新增段寄 存器（1） FS （2） GS，在80X86中，段寄存器和与其对应存放偏移地址的寄存 器之间有一种默认组合关系，如表 3

11、-3和表3-4所示：有时候程序需要改变段寄存 器和偏移地址的缺省组合，具体改变方法在指令中说明。在这种默认组合下，程序中不必专门指定其组合关系，但程序如用到非默认的组合关系，则必须用段跨越前缀加以说明。这一点将在第 3章中说明。8086/8088,表3-3 8086/8088, 80286缺省16位段地址和寄存器偏移地址寻址默认组合段偏移 主要用途CS IP指令寻址SS SP或BP堆栈寻址DS BX、DI，SI或一个1 6位数 数据寻址ES Dl（用 于串指令 串寻址表3-4 80386及其后继机型缺省32位段地址和寄存器偏移地址寻 址默认组合 段偏移主要用途CS EIP指令寻址SS ESP或

12、 EBP堆栈寻址DS EAX、EBX、ECX、EDX、EDI数据寻址ES FS GS ESI一个8位数或一个32位数EDI（用于串指令 无默认 无默认串指令寻址 一般寻址一般寻址 【例3-2】寻址示 例。例MOV AX，ES： BX ； ES作段寄存器，BX做间址寄存器寻址的单元内 容送入AX寄存器中MOV BX，ES： SI ； ES作段寄存器，SI做间址寄存器寻址 的单元内容送入BX寄存器中MOV EAX，DS : BP ； DS作段寄存器，BP做间 址寄存器寻址的单元内容送入 EAX寄存器中3.4.3保护模式存储器寻址1.逻辑地 址（1）选择器和（2）偏移地址2.描述符（1）基地址（BASE部分用来指定段的 起始地址；（2）界限（LIMIT部分存放着该段的段长度；（3）访问权（ACCESSRIGHTS部分用来说明该段在系统中的功能，并给出访问该段的一些控制信息；（4）附加字段部分在386及其后继机型中存在，它用来表示该段的一些属性。系统按选择器的内容