微机原理及应用CH1 微型计算机概述-CH2 Intel 8086／8088微处理器

1、微机原理及应用 联系方式： 手机E_Mail：dan_ QQ：8069195课程成绩： 平时：40% 期末：60% 实验操作：60% 实验报告：40% 提交作业方式：提交作业方式：标题：班号标题：班号-姓名姓名-作业号作业号例如：软件例如：软件141班张三同学第班张三同学第1章作业章作业标题为：标题为：软件软件141-张三张三-1微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 课程目标1.在总体上建立起微机系统的整体概念；2.掌握微型机硬件系统各部分的构成及工作原理；3.掌握Intel 8086基本指令系统；4.掌握微型

2、机的输入输出技术及常用接口电路；5.掌握基本的汇编语言编程方法；最终目标：要求学生通过课堂教学和实验训练后，初步具有微机应用系统硬件、软件的开发能力。微机原理及应用 1.1 微型计算机发展简史与展望 微型计算机是第四代计算机向微型化方向发展的一个重要分支，它的发展是以微处理器的发展为标志的。自1971年出现微处理器开始到1993年，仅20多年的时间，推出了5代微处理器产品。第1章 微型计算机概述微机原理及应用 1.2 微型计算机的特点及其分类 1.2.1 微型计算机的特点 (1)形小、体轻、功耗低 (2)价格廉 (3)结构简单、性能可靠 (4)灵活性好、适应性强微机原理及应用 1.2.2 微型

3、计算机的分类 (1)按字长分类 4位微型计算机 ，如Intel 40048位微型计算机，如Intel 8080/8085，Motorola的M6800 16位微型计算机，如Intel 8086/8088，Motorola的M6800032位微型计算机，如Intel 80386，Intel 80486，Intel 80586微机原理及应用 1.2.2 微型计算机的分类 (2)按利用形态分类 单片机 单板机 多板机 微机套件 微机系统微机原理及应用 1.2.2 微型计算机的分类 (3)按应用环境分类v单片机单片机 v个人计算机个人计算机v工作站工作站/ /服务器服务器v网络计算机网络计算机微机原理

4、及应用 1.2.2 微型计算机的分类 (4)按制造工艺分类 PMOS PMOS型微机型微机P P沟道沟道MOSMOS电路制造而成；电路制造而成； NMOSNMOS型微机型微机N N沟道沟道MOSMOS电路制造而成；电路制造而成； CMOSCMOS型微机型微机P P、N N互补互补MOSMOS电路制造而成；电路制造而成； HMOSHMOS型微机型微机混合混合MOSMOS电路制造而成。电路制造而成。 MOSMOS型微机型微机双极型微机双极型微机STTLSTTL型微机型微机肖特基肖特基TTLTTL电路制造而成；电路制造而成；ECLECL型微机型微机射极耦合电路制造而成；射极耦合电路制造而成；I I2

5、 2L L型微机型微机集成注入式电路制造而成；集成注入式电路制造而成；I I3 3L L型微机型微机平面集成注入式电路制造而成。平面集成注入式电路制造而成。微机原理及应用 1.3 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 1.3.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统 (1)微处理器 简称P或M P （Microprocessor），是指由一片或几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部件，又称为微处理机。微机原理及应用 (2)微型计算机 简称C或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机（又称主机或微电脑）。(3)微型计算机系统 微型计

6、算机系统（Microcomputer System）, 简称CS或MCS，是指以微型计算机为核心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。微机原理及应用 1.3.2 微型计算机系统的组成 (1)微型计算机系统的组成算术逻辑部件算术逻辑部件内部总线内部总线累加器、寄存器累加器、寄存器控制部件控制部件微处理器微处理器存储器（存储器（ROM/RAM）输入输入/输出接口输出接口系统总线系统总线微型计算机微型计算机外围设备外围设备系统软件系统软件微型计算机系统微型计算机系统微机原理及应用 微机原理及应用 (2)微机系统硬件的组成及结构输输出出设备设备输

7、输入入设备设备输入输入接接口口输输出出接接口口存储器存储器 微型计算机微型计算机运算器运算器控制器控制器 微处理器微处理器（a）微机系统的硬件组成）微机系统的硬件组成 微机原理及应用 （b）微机系统的硬件结构）微机系统的硬件结构 微微处处理理器器CPUCPUROMROMRAMRAMI/OI/O接口接口输出设备输出设备输入设备输入设备地址总线地址总线ABAB数据总线数据总线DBDB控制总线控制总线CBCB微机原理及应用 (3)微机系统的软件结构微机原理及应用 1.3.3 微型计算机系统的主要性能指标 (1)字长：CPU能直接处理的二进制信息的位数。 (2)内存容量：以字节为单位。 (3)指令系统

8、：寻址方式的种类和可执行指令的条数。微机原理及应用 (4)运算速度：指令平均执行速度；特定指令执行速度；主频并每条指令占用时钟周期数。 (5)容许配置的外设数量 (6)系统软件的配置微机原理及应用 1.4 数制与编码 1.4.1 数制及其相互转换 (1)常用数制 (2)数制转换的一般方法 (3)数制计算 (4)二进制数据的表示范围微机原理及应用 微机原理及应用 1.4.2 码制及其转换 (1)BCD码 (2)ASCII码微机原理及应用 (3)汉字内码 (4)原码、反码和补码微机原理及应用 1.5 微型计算机的应用及实例 1.5.1 微型计算机的应用 (1)科学计算 (2)信息处理和事务管理 (

9、3)过程控制 (4)仪器仪表控制 (5)计算机辅助教学、辅助设计等 (6)计算机网络与通信 (7)家用电器和民用产品控制微机原理及应用 1.5.2 微型计算机的应用实例微机原理及应用 第2章 Intel 8086/8088微处理器 Intel 8086/8088 Intel 8086/8088采用采用HMOSHMOS工艺制造，工艺制造，2900029000个晶体管、个晶体管、4040引脚、双列直插式。引脚、双列直插式。数据总线数据总线： 8086 8086：1616位，位，80888088：8 8位。位。地址总线地址总线：2020位，部分与数据线复用。位，部分与数据线复用。内存空间内存空间：2

10、020位、直接寻址位、直接寻址1 1MBMB空间。空间。寻址方式寻址方式：7 7种基本的寻址方式。种基本的寻址方式。8086/80888086/8088的主要特性：的主要特性：微机原理及应用 指令系统指令系统：100100条基本指令除能完成数据传送、算数运算、条基本指令除能完成数据传送、算数运算、逻辑运算、控制转移和处理器控制功能外，内部还设有硬逻辑运算、控制转移和处理器控制功能外，内部还设有硬件乘除法与串处理指令电路。件乘除法与串处理指令电路。时钟频率时钟频率：80888088： 4.7 4.7MHzMHz/ 8086 8086： 5MHz 5MHz/ 8086-2 8086-2：8MHz8

11、MHz。中断功能中断功能：内外部中断源多达：内外部中断源多达256256个。个。工作模式工作模式：支持单处理器、多处理器两种模式。：支持单处理器、多处理器两种模式。微机原理及应用 2.1 8086/8088的编程结构 2.1.1 总线接口单元BIU（1 1）功能：功能：负责与负责与 M、I/O I/O 端口传送数据。端口传送数据。 （2 2）组成组成q 6 6字节（字节（80868086）或）或4 4字节（字节（80888088）的指令队列）的指令队列, , q 指令指针寄存器指令指针寄存器IP:IPIP:IP为一个为一个1616位的寄存器，位的寄存器， q 2020位的地址加法器位的地址加法

12、器q 段寄存器：段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESESq 总线控制逻辑总线控制逻辑 : :处理器与外界总线联系的转接电路。处理器与外界总线联系的转接电路。 微机原理及应用 微机原理及应用 指令执行顺序指令执行顺序 顺序指令执行顺序指令执行 执行转移指令执行转移指令 （3 3） 三点说明三点说明 指令队列指令队列 8086 8086 为为6 6个字节个字节,8088 ,8088 的的4 4个字节。个字节。微机原理及应用 内存单元的物理地址内存单元的物理地址PAPA的产生过程的产生过程微机原理及应用 2.1.2 执行单元EU （2 2） 组成：组成：q1616位的运算器位的运算器ALU

13、ALU ：包括数据的算数：包括数据的算数/ /逻辑运算；逻辑运算；q1616位的标志寄存器（位的标志寄存器（PSWPSW）：）：9 9个标志位，其中个标志位，其中6 6个条件标志个条件标志位用于存放结果状态；位用于存放结果状态；q暂存器：辅助暂存器：辅助ALUALU完成各种运算，暂存参与运算的数据；完成各种运算，暂存参与运算的数据；q通用寄存器组通用寄存器组 ：数据寄存器：数据寄存器 AXAX、BXBX、CXCX、DXDX， 专用寄存专用寄存器：器：BPBP、SPSP、SISI、DIDI；qEUEU控制电路控制电路 ：接受从总线接口单元的指令队列中取来的指：接受从总线接口单元的指令队列中取来的

14、指令代码，对其译码和向令代码，对其译码和向 EU EU 内各有关部分发出时序命令信号。内各有关部分发出时序命令信号。 （1 1） 功能功能：负责指令的译码和执行。负责指令的译码和执行。微机原理及应用 2.1.3 寄存器 组成：组成：q通用寄存器通用寄存器 ：8 8个个1616位的通用寄存器，位的通用寄存器， 通用数据寄存器分别是通用数据寄存器分别是AXAX、BXBX、CXCX和和DXDX，它们通常它们通常可以用来存放可以用来存放1616位的数据，这位的数据，这4 4个寄存器又可以分为个寄存器又可以分为8 8个个8 8位寄存器来使用。位寄存器来使用。 通用地址寄存器分别是通用地址寄存器分别是BP

15、BP、SPSP、SISI和和DIDI，也因为其也因为其特殊用途被分别称为基址指针、堆栈指针、源变址寄存特殊用途被分别称为基址指针、堆栈指针、源变址寄存器、目的变址寄存器。器、目的变址寄存器。功能功能：存放操作数地址、操作数及中间结果存放操作数地址、操作数及中间结果 。微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 q段寄存器段寄存器 ： CS CS：代码段寄存器，用于存放正在或正待处理代码段寄存器，用于存放正在或正待处理的一般代码段的起始地址的高的一般代码段的起始地址的高1616位。位。DSDS：数据段寄存器，用于存放正在或正待处理数据段寄存器，用于存放正在或正待处理的一般数据段的起始地址的高

16、的一般数据段的起始地址的高1616位。位。ESES：附加数据段寄存器，用于存放正在或正待附加数据段寄存器，用于存放正在或正待处理的附加数据段的起始地址的高处理的附加数据段的起始地址的高1616位。位。 SS SS：堆栈数据段寄存器，用于存放正在或正待堆栈数据段寄存器，用于存放正在或正待处理的堆栈数据段的起始地址的高处理的堆栈数据段的起始地址的高1616位。位。 q指令指针指令指针IP IP ：IPIP指令指针，它的内容始终是下一条待执行指令指令指针，它的内容始终是下一条待执行指令的起始偏移地址，与的起始偏移地址，与CSCS一起形成下一条待执行指令的一起形成下一条待执行指令的起始物理地址。起始物

17、理地址。微机原理及应用 2.2 8086/8088的工作模式和引脚功能 2.2.1 8086/8088的工作模式 2.2.2 8086/8088的引脚功能 (1)地址线(20位) (2)数据线(16位) (3)状态线 (4)控制线 (5)供电线微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 2.2.3 8086/8088的最小模式微机原理及应用 (1)8086/8088最小模式的典型配置 (2)主要外围芯片的功能微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 2.2.4 8086/8088的最大模式

18、 (1)8086/8088最大模式的典型配置 (2)多处理器系统 (3)总线控制器、协处理器及其与8086/8088的连接微机原理及应用 2.3 8086/8088的总线操作和时序 2.3.1 8086/8088总线周期的概念 2.3.2 8086/8088的典型操作和时序微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 (1)系统的复位和启动操作 (2)总线操作微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 微机原理及应用 (3)中断操作和时序微机原理及应用 2.4 8086/8088的存储器组织和I/O组织 2.4.1 8086/8088的存储器组织 (1)存

19、储器的标准结构微机原理及应用 (2)存储器的分段 8086/8088系统中1MB的存储单元按照00000HFFFFFH来编址。但CPU的内部寄存器都是16位的，显然用寄存器不能直接对1M字节的内存空间进行寻址，为此引入了分段、物理地址和逻辑地址的概念。 分段的实现 8086/8088中将1MB内存分为若干个段（称为逻辑段），每个段最多包含64KB。8086/8088 CPU设置了4个段寄存器（CS、DS、SS、ES），段的位置不受任何限制，段与段之间可以是连续的，可以是间断的，也可以是部分重叠的，甚至可以是完全重叠的。微机原理及应用 微机原理及应用 实际地址和逻辑地址 实际地址（也称物理地址）

20、是指CPU和存储器进行数据交换时所用的地址，对8086/8088来说，是用20位二进制或5位十六进制表示的地址码。 逻辑地址是指产生实际地址所用到的两个地址分量：段地址和偏移量，它们都是用无符号的16位二进制或4位十六进制表示的地址码。段地址就是段寄存器的内容，即段起始地址的高16位；偏移量是段内某单元相对于段起始地址的距离。微机原理及应用 实际地址的形成当当CPU访问任何一个存储单元时，可由下式计算该访问任何一个存储单元时，可由下式计算该单元的实际地址：单元的实际地址：实际地址实际地址=段地址段地址10H+偏移偏移量量 这个地址的计算工作由这个地址的计算工作由CPU内部总线接口部件中内部总线接口部件中的的20位地址加法器来完成。如图位地址加法器来完成。如