汇编语言与接口技术(第二章)

1、汇编语言与接口技术,主讲教师 张玉琢,第二章 80 x86微处理器,教学目标及要求： 80 x86cpu的内部结构；存储器结构、存储地址，存储分段及物理地址的生成。,教学重点和难点： 熟练掌握80 x86/80 x88cpu各寄存器的作用 存储器分段及存储单元物理地址的计算,教学时数：2,2.1 Pentium微处理器的功能结构, 总线接口单元 实现微处理器与系统总线的连接，包括64位数据线，32位地址线和众多信号线，实现微处理器与外部的信息交换。 分段单元和分页单元 分段单元将程序提供的逻辑地址转换为线性地址，分页单元将线性地址转换为物理地址。 U流水线和V流水线 指令Cache与数据Cac

2、he 减少指令预取和数据存取操作之间发生的冲突,2.1.1 内部结构,指令预取单元、指令译码单元和控制ROM 指令预取单元从指令Cashe中预取两条指令；经指令译码单元译码后（若是复杂指令，转换为一条或多条微指令后)，分别送到U和V流水线执行。 控制单元 控制U和V两条流水线、浮点处理单元的正常运行。 分支转移目标缓冲器 预测分支转移指令是否发生转移 浮点处理单元,2.1.1 内部结构,1、超标量流水线,2.1.2 Petium微处理器的先进技术,超标量：配置多个执行部件和指令译码电路，能同时执行 多条指令。,Pentium由三个执行单元组织而成，一个执行浮点指令，另两个执行整型指令（U流水线

3、和V流水线），这意味着Pentium同时可以执三条指令。,Pentium的整数运算流水线含5个流水线级，浮点运算流水线含8个流水线级。,2、分支转移的动态预测 可加速程序的执行。,3、独立的指令Cashe和数据Cashe,2.1.2 Petium微处理器的先进技术,能迅速地将指令或数据的线性地址转换为物理地址,4、重新设计的浮点单元,1. 寄存器结构,指令指针IP 段寄存器CS,DS,SS,ES,FS,GS 通用寄存器EAX,EBX,ECX,EDX 变址寄存器ESI,EDI 指针寄存器EBP,ESP 标志寄存器FLAGS 控制寄存器0(CR0),CR0的第0位叫保护允许位(PE)， PE用于对

4、实模式和保护模式进行 切换，PE置0时选择实模式运行,2.2 pentium 的寄存器,通用寄存器共8个：AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI，均为16位。 AX,BX,CX,DX均可分成高8位和低8位，作为独立的8位寄存器使用：AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL AX累加器，BX基址寄存器 CX计数寄存器，DX数据寄存器 SP堆栈指示器，BP基址指示器 SI源变址寄存器，DI目的变址寄存器,1.通用寄存器参与算术与逻辑运算,EIP 硬件电路，能自动跟踪指令地址。 在开始执行程序时,赋给EIP第一条指令的地址,然后每取一条指令,EIP的值就自动指向下一条将要执行的指令的地

5、址。,2.指令指示器EIP(instruction point),EIP的低16位是IP，可单独使用,当微处理器工作在实地址方式下，EIP就是16位的IP,9个标志位，其中6个状态标志，3个控制标志,3.状态标志寄存器(status flags)（p28图1-13）,进位标志位CF 加减运算执行后，最高位有进位或借位，CF=1；无进位或借位，CF=0 主要用于多字节加减运算 辅助进位标志位AF 最低4位D3D0位有进位或借位，AF=1；无进位或借位，AF=0 用于BCD数的算术运算(调整)指令,（1）状态标志,反映cpu执行算术或逻辑运算后的结果,溢出标志位OF 运算结果超出了机器数所能表示的

6、数的范围OF=1；反之，OF=0 该标志表示运算结果是否产生了溢出 符号标志位SF 结果为负数，SF=1；结果为正数，SF=0 零标志位ZF 结果为0，ZF=1；结果不为0，ZF=0 奇偶标志位PF 结果低八位中1的个数为偶数，PF=1；为奇数，PF=0。用于检查数据在传送过程中是否发生错误,方向标志位DF 控制数据串操作指令的步进方向 DF=1,地址增址;DF=0,地址减址 中断允许标志位IF 控制CPU是否开中断. IF=1, CPU开中断 IF=0, CPU关中断 追踪标志位TF（陷阱标志位） TF=1，CPU单步执行程序，常用于程序的调试 TF=0，CPU正常执行程序,（2）控制标志,

7、用于控制CPU的操作。,状态标志寄存器(status flags),汇编程序调试软件DEBUG中提供了测试标志位的方法，标志位0或1是用两个字母来表示的。,用来存放段地址 存储器分段管理，段的起始地址的高16位称该段的段地址,偏离段首址的字节数为偏移地址(16位). CS-代码段寄存器-存放代码段的段地址 SS-堆栈段寄存器-存放堆栈段的段地址 DS-数据段寄存器-存放数据段的段地址 ES-附加数据段寄存器-存放附加数据段的段地址,4.段寄存器段地址和偏移地址,存储器段的划分如图所示： 8086/8088可寻址220=1M字节，分为216=64K个段，每一段最多可寻址216=64K个单元 存储

8、器的分段并不是惟一的 每个段地址的低4位全为0,实地址下存储器分段和物理地址的生成 实地址下存储器分段,存储单元地址的两种表示形式: 物理地址-用唯一的20位二进制数表示.CPU访问时用物理地址 逻辑地址-段地址:偏移地址 程序中使用逻辑地址 物理地址的形成： 段地址左移4位(*10H)+16位偏移地址 例： 0001H：0010H对应的 物理地址为00010H+0010H=00020H,实地址下物理地址的生成,主要用于存放程序和数据,存储单元 单元地址,存储器(memory),【补充】 存储器编址,8086/8088系统中的存储器是以8位(一个字节)为一个存储单元编址的。每一个存储单元用唯一的一个地址码来表示。一个字即16位的数据占据连续的两个单元。这两个单元都有各自的地址，处于低地址的字节的地址为这个字的地址。在存储器中，任何连续存放的两个字节都可以称为一个字。将偶数地址的字称为规则字，奇数地址的字称为非规则字。高地址的字节为高位字节，低地址的字节为低位字节。,【补充】 存储器编址,如：00000H地址中存放一个字2301H，则00000H单元中存放01H，00001H单元中存放23H 字