IBM-PC汇编语言程序设计第2章 80X86计算机组织

1、第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织第第二二章章 80X86计算机计算机2.1 80X86微处理器微处理器2.2 基于微处理器的计算机系统构成基于微处理器的计算机系统构成2.3 8086CPU和寄存器组和寄存器组2.4 存储器物理地址的形成存储器物理地址的形成2.5 外部设备外部设备开开 始始第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.1 80X86计算机组织计算机组织 计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备构成。构成。20世纪世纪70年代初期，由于大规模集成电路技术的发展，年代初期，由于大规

2、模集成电路技术的发展，已经开始把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理已经开始把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理机机（CPU），），80X86就是这样一组微处理系列。就是这样一组微处理系列。 CPU配上一定容量的存储器，再配上输入输出设备和系配上一定容量的存储器，再配上输入输出设备和系统软件等就构成微型计算机系统，如统软件等就构成微型计算机系统，如80386微处理器芯片构成微处理器芯片构成构成的微机称为构成的微机称为386微机，微机，80486微处理器芯片构成构成的微微处理器芯片构成构成的微机称为机称为486微机等。微机等。返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 80 80X

3、86X86计算机组织计算机组织2.2 基于基于微处理器的计算机系统构成微处理器的计算机系统构成2.2.1 硬硬 件件2.2.2 软软 件件返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.2.1 硬件硬件典型的计算机结构包括由微处理芯片构成的中央典型的计算机结构包括由微处理芯片构成的中央处理机（处理机（CPU）、）、存储器（存储器（MEMORY）、）、和输和输入输出（入输出（I/O）、）、子系统三个主要组成部分，用子系统三个主要组成部分，用系统总线把它们连接在一起。系统总线把它们连接在一起。 系统总线包括：数据总线系统总线包括：数据总线 地址总线地址总线 控

4、制总线控制总线 第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.2.2软件软件 计算机软件是计算机系统的重要组成部分，它可以计算机软件是计算机系统的重要组成部分，它可以分成系统软件和应用软件两部分分成系统软件和应用软件两部分 。 系统软件是由计算机生产厂家提供给用户的一组程系统软件是由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，是执行用户程序所必须的。系统软件的核心为操作序，是执行用户程序所必须的。系统软件的核心为操作系统，操作系统是系统程序的集合，其主要部分是常驻系统，操作系统是系统程序的集合，其主要部分是常驻监督程序，包括：监督程序，包括：I/O驱动程序，文件管理程序，文件编驱动程序

5、，文件管理程序，文件编辑程序，翻译程序，连接程序，装入程序，调试程序，辑程序，翻译程序，连接程序，装入程序，调试程序，系统程序库。系统程序库。 应用软件是用户自行编制的各种程序应用软件是用户自行编制的各种程序第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.3 8086CPU和寄存器组和寄存器组2.3.1 Intel8086CPU内部结构内部结构2.3.2 8086寄存器组寄存器组2.3.3 标志寄存器标志寄存器返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.3.1 Intel8086CPU内部结构内部结构图1.2 8086CPU内部结构图图1

6、.2 8086CPU内部结构内部结构返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.3.2 8086寄存器组寄存器组图图1.3 8086CPU寄存器分组寄存器分组第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织1通用寄存器通用寄存器（1）数据寄存器）数据寄存器数据寄存器共有数据寄存器共有4个寄存器个寄存器AX、BX、CX、DX，用来保用来保存操作数或运算结果等信息。存操作数或运算结果等信息。 AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。运算以及与外设传送信息等。BX寄存器称为基

7、址寄存器。常用于存放存储器地址。寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令中寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。的隐含计数器。DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高16位，或存放外设端口地址。位，或存放外设端口地址。第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织变址和指针寄存器包括变址和指针寄存器包括SI、DI、SP、BP个个16位寄存器，位寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏移地址。主要用于存放某个存储单元的偏移地址。SI是源变址寄存器，是源变址寄存器，

8、DI是目的变址寄存器，在字符串操是目的变址寄存器，在字符串操作中作中，SI和和DI都具有自动增量或减量的功能。都具有自动增量或减量的功能。 SP为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址；移地址；BP为基址指针寄存器，用于存放堆栈段中某一为基址指针寄存器，用于存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。存储单元的偏移地址。 （2）变址和指针寄存器）变址和指针寄存器第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2段寄存器段寄存器8086CPU的个的个16位的段寄存器分别称为代码段位的段寄存器分别称为代码段寄存器寄存器CS，数据段寄存器数

9、据段寄存器DS，堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS，附加数据段寄存器附加数据段寄存器ES。段寄存器用来确定该段在段寄存器用来确定该段在内存中的起始地址。内存中的起始地址。代码段用来存放程序的指令序列。代码段用来存放程序的指令序列。CS存放代码存放代码段的段首址，指令指针寄存器段的段首址，指令指针寄存器IP指示代码段中指指示代码段中指令的偏移地址。令的偏移地址。第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织3指令指针指令指针8086CPU中的指令指针中的指令指针IP，它总是保存下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

10、所在段段首址的字节距离。在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，目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件自动的内容由微处理器硬件自动设置，程序不能直接访问设置，程序不能直接访问IP，但一些指令却可改但一些指令却可改变变IP的值，如转移指令、子程序调用指令等。的值，如转移指令、子程序调用指令等。返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.3.3 标志寄存器标志寄存器8086CPU中有一个很重要的中有一个很重要的16位标志寄存器，它位标志寄存器，它包含包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后，个标志位，主要用于保存一条指令执行后，CPU所处状

11、态信息及运算结果的特征。所处状态信息及运算结果的特征。 1条件标志条件标志 2状态控制标志状态控制标志 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0OF DF IF TF SF ZF AF PF CF第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织1条件标志条件标志 （1）进位标志）进位标志CF（2）零标志）零标志ZF（3）符号标志）符号标志SF（4）溢出标志）溢出标志 OF （5）奇偶标志）奇偶标志 PF （6）辅助进位标志辅助进位标志AF第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2状态控制标志状态控制标志 （1）方向标志）方向标志DF

12、（2）中断允许标志）中断允许标志IF（3）追踪标志）追踪标志TF返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.4 存储器物理地址的形成存储器物理地址的形成2.4.1 存储器存储器2.4.2 存储器单元的地址和内容存储器单元的地址和内容2.4.3 物理地址的形成物理地址的形成返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.4.1 存储器存储器存储器是计算机的记忆部件，用来存放程序和数存储器是计算机的记忆部件，用来存放程序和数据。按所在的位置，存储器可以分成主存储器和辅助存据。按所在的位置，存储器可以分成主存储器和辅助存储器。储

13、器。主存储器存放当前正在执行的程序和使用的数据主存储器存放当前正在执行的程序和使用的数据，CPU可以直接存取，它由半导体存储器芯片构成，其成可以直接存取，它由半导体存储器芯片构成，其成本高，容量小，但速度快。本高，容量小，但速度快。辅助存储器可用来长期保存大量程序和数据辅助存储器可用来长期保存大量程序和数据,CPU需要通过需要通过I/O接口访问，它由磁盘或光盘构成，其成本低，接口访问，它由磁盘或光盘构成，其成本低，容量大，但速度较慢。容量大，但速度较慢。 返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.4.2 存储器单元的地址和内容存储器单元的地址和内容存储单元地

14、址存储单元地址 ：8086系统中，为了标识和存取每一个存储系统中，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，这就是存储单元地单元，给每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址，地址从址，地址从0开始编号，顺序地每次加开始编号，顺序地每次加1，用二进制表示，用二进制表示，书写格式为书写格式为16进制。进制。16位二进制数可以表示多少个字节单元的地址呢？位二进制数可以表示多少个字节单元的地址呢？存储单元的内容存储单元的内容 ：一个存储单元中存放的信息称为该存储：一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容，以字节为单位存储信息。单元的内容，以字节为单位存储信息。字节和字：字节和字

15、： 第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织图图1.4表明了存储器表明了存储器中部分存储单元存中部分存储单元存放信息情况。从图放信息情况。从图1.4可看到可看到,地址为地址为34560H的字节的存的字节的存储单元中的内容是储单元中的内容是3 4 H ， 而 地 址 为而 地 址 为34561H的字节存储的字节存储单 元 中 的 内 容 是单 元 中 的 内 容 是12H。返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织存储单元的地址和内容：存储单元的地址和内容： 存储器以字节（8 bit）为编程单位 每个字节单元都有唯一的地址编码 地址用无符号整数来

16、表示（编程用十六进制表示） 一个字要占用相继的两个字节 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址 字单元地址用它的低地址来表示 机器以偶地址访问（读 / 写）存储器第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织2.4.3 物理地址的形成物理地址的形成8086CPU的地址线是的地址线是20位的，这样最大可寻址空位的，这样最大可寻址空间应为间应为220=1MB，其物理地址范围从其物理地址范围从00000HFFFFFH。而而8086CPU寄存器都是寄存器都是16位的。那么，这位的。那么，这1MB空间如何空间如何用用16位寄存器表达呢？位寄存器表达呢？根据要求可把根据要求可把1M字节地址空间

17、划成若干逻辑段。字节地址空间划成若干逻辑段。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（简称段首址）必须是16的倍数；二是逻辑段的最大长的倍数；二是逻辑段的最大长度为度为64K。按照这两个条件，按照这两个条件，1M字节地址空间最多可划字节地址空间最多可划分成分成64K个逻辑段，最少也能划分成个逻辑段，最少也能划分成16个逻辑段。逻辑段个逻辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织存储器的逻辑地址与物理地址存储器

18、的逻辑地址与物理地址逻辑地址逻辑地址段地址段地址 : 偏移地址偏移地址 1000 : 0000H 1000 : 0001H1000 : 0002H1000 : 0003H1000 : 0004H1000 : 0005H 10011111 00100110 01001000 10011111 10011111 1010001110000H10001H10002H10003H10004H10005H 物理地址物理地址字节内容：（10000H）9FH（10001H）26H字内容 （10000H）269FH；（10001H）4826H第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织存储器的分

19、段：存储器的分段：20 根地址线： 地址范围 00000H FFFFFH （1MB）机器字长16位：仅能表示地址范围 0000H FFFFH （64KB)小段：每16个字节为一小段，共有64K个小段 小段的首地址 00000 H 0000F H 00010 H 0001F H 00020 H 0002F H FFFF0 H FFFFF H 段起始地址：小段首地址段的大小： 64K 范围内的任意字节第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织【例【例2.1】各独立段的分配情况示例。】各独立段的分配情况示例。设设CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,

20、它们分别为代码段、数据段、堆栈段它们分别为代码段、数据段、堆栈段和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均占占64KB的范围，各段之间互不重叠。如图的范围，各段之间互不重叠。如图1.5所所示。示。第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织【例【例2.2】各段相互重叠情况示例。】各段相互重叠情况示例。设设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为02000H、04000H和和04800H。其中代码段占其中代码段占8KB地址空间，数据段占地址空间，数据段占2KB，堆栈段占堆栈段占256B，SP=0100H。如图如图1.6所示。所示。 第第2 2章章 80 80X86X86计算机组织计算机组织图图1.6 各段重叠存储单元分配图各段重叠存储单元分配图返回本节返回本节第第2 2章章 80 80X86X86计算机