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

微型计算机原理及应用主讲：欧阳俊林联系方式：手机_Mail：dan_oy@126.comQQ：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：标题：班号-姓名-作业号例如：软件141班张三同学第1章作业标题为：软件141-张三-1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Intel8086基本指令系统；

4.掌握微型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。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1.2.2微型计算机的分类(1)按字长分类

4位微型计算机，如Intel40048位微型计算机，如Intel8080/8085，Motorola的M680016位微型计算机，如Intel8086/8088，Motorola的M6800032位微型计算机，如Intel80386，Intel80486，Intel805861.2.2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1.2.2微型计算机的分类(3)按应用环境分类单片机

个人计算机工作站/服务器网络计算机1.2.2微型计算机的分类(4)按制造工艺分类PMOS型微机——P沟道MOS电路制造而成；

NMOS型微机——N沟道MOS电路制造而成；

CMOS型微机——P、N互补MOS电路制造而成；

HMOS型微机——混合MOS电路制造而成。MOS型微机双极型微机STTL型微机——肖特基TTL电路制造而成；ECL型微机——射极耦合电路制造而成；I2L型微机——集成注入式电路制造而成；I3L型微机——平面集成注入式电路制造而成。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μP或MP（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。(2)微型计算机

简称μC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

微型计算机系统（MicrocomputerSystem）,简称μCS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。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内部总线累加器、寄存器控制部件微处理器存储器（ROM/RAM）输入/输出接口系统总线微型计算机外围设备系统软件微型计算机系统(2)微机系统硬件的组成及结构输出设备输入设备输入接口输出接口存储器

微型计算机运算器控制器

微处理器（a）微机系统的硬件组成

（b）微机系统的硬件结构

微处理器CPUROMRAMI/O接口输出设备输入设备地址总线AB数据总线DB控制总线CB(3)微机系统的软件结构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：寻址方式的种类和可执行指令的条数。(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1.4.2码制及其转换(1)BCD码(2)ASCII码(3)汉字内码(4)原码、反码和补码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(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1.5.2微型计算机的应用实例第2章Intel8086/8088微处理器Intel8086/8088采用HMOS工艺制造，29000个晶体管、40引脚、双列直插式。数据总线：8086：16位，8088：8位。地址总线：20位，部分与数据线复用。内存空间：20位、直接寻址1MB空间。寻址方式：7种基本的寻址方式。

8086/8088的主要特性：指令系统：100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，内部还设有硬件乘除法与串处理指令电路。时钟频率：8088：4.7MHz/8086：5MHz/8086-2：8MHz。中断功能：内外部中断源多达256个。工作模式：支持单处理器、多处理器两种模式。

2.18086/8088的编程结构2.1.1总线接口单元BIU（1）功能：负责与M、I/O端口传送数据。

（2）组成 6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列,

指令指针寄存器IP:IP为一个16位的寄存器，

20位的地址加法器 段寄存器：CS、DS、SS、ES 总线控制逻辑:处理器与外界总线联系的转接电路。

指令执行顺序顺序指令执行执行转移指令

（3）三点说明

指令队列8086为6个字节,8088的4个字节。 内存单元的物理地址PA的产生过程2.1.2执行单元EU（2）组成：16位的运算器ALU：包括数据的算数/逻辑运算；16位的标志寄存器（PSW）：9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态；暂存器：辅助ALU完成各种运算，暂存参与运算的数据；通用寄存器组：数据寄存器AX、BX、CX、DX，专用寄存器：BP、SP、SI、DI；EU控制电路：接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，对其译码和向EU内各有关部分发出时序命令信号。（1）功能：负责指令的译码和执行。2.1.3寄存器组成：通用寄存器：8个16位的通用寄存器，通用数据寄存器分别是AX、BX、CX和DX，它们通常可以用来存放16位的数据，这4个寄存器又可以分为8个8位寄存器来使用。通用地址寄存器分别是BP、SP、SI和DI，也因为其特殊用途被分别称为基址指针、堆栈指针、源变址寄存器、目的变址寄存器。功能：存放操作数地址、操作数及中间结果。段寄存器：CS：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16位。DS：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位。ES：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16位。SS：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16位。指令指针IP：IP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CS一起形成下一条待执行指令的起始物理地址。2.28086/8088的工作模式和引脚功能2.2.18086/8088的工作模式2.2.28086/8088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2.2.38086/8088的最小模式(1)8086/8088最小模式的典型配置(2)主要外围芯片的功能2.2.48086/8088的最大模式(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2.38086/8088的总线操作和时序2.3.18086/8088总线周期的概念2.3.28086/8088的典型操作和时序(1)系统的复位和启动操作(2)总线操作(3)中断操作和时序2.48086/8088的存储器组织和I/O组织2.4.18086/8088的存储器组织(1)存储器的标准结构(2)存储器的分段

8086/8088系统中1MB的存储单元按照00000H~FFFFFH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。8086/8088CPU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。实际地址和逻辑地址

实际地址（也称物理地址）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。实际地址的形成当CPU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：实际地址=段地址×10H+偏移量

这个地址的计算工作由CPU内部总线接口部件中的20位地址加法器来完成。如图2.2所示。例如，某存储单元的段寄存器内容为2400H，段内偏移量为0053H，则其实际地址为：2400H×10H+0053H=24053H2.4.28086/8088的I/O组织CPU与外部设备之间是通过I/O接口电路或接口芯片进行联络从而传递信息的。每个接口芯片上都有一个或几个用于寄存信息的寄存器，称为端口，这些寄存器和存储单元一样都有唯一确定的地址，称为端口地址。

统一编址：指将I/O端口地址置于存储器空间中，和存储单元统一编址。对I/O端口有两种编址方式：

覆盖编址：也称单独编址或独立编址。指将I/O端口单独编为一个地址空间，指令系统中设置专门的输入/输出指令。