微机原理 第四章16位微处理器
微机原理 第四章16位微处理器
AH AL
通
BH BL
用
CH CL
寄
DH DL
存
SP
器
BP
DI
SI 数据总线
AX BX CX DX
16 位
运 算 寄 存器
地址加法器
20 位
段
寄 存
CS
器
DS
SS
ES
指令指针
IP
内部暂存器
16 位
总线接 口单元
（BIU）
总线 控制
ALU
标志寄存器
执行单元
执行 控制 电路
（EU）
指令对列 8086为 6 字节 12 34
理器芯片80486，其地址总线仍然为32位。它相当于把
80386、80387及8KB高速缓冲存储器(Cache)集成在一块芯片 上，性能比80386有较大提高。
3
5. 第五代——64位高档微处理器
第五代微处理器的典型产品是1993年Intel公司推出的
Pentium(奔腾，Intel 586)以及IBM、Apple和Motorola三家公 司联合生产的Power PC。
16 位
总线 控制
外部总线
逻辑
8088 8位 8086 16位
ALU 标志寄存器
执行
指令对列
控制 12 34
电路
8086为 6 字节
（（5(）3241)）在在每当执执当指行行E令8转指U0准列8移令6备已的指执满指令时行，令时，一而队，需条且列指要指E中令访U令又有队问时没两列M或，有个中I它总空的/O会线字原设从访节有备指问（内，令时8容E0U队，8被会8列B有自请I取U一动求指清 除令便个，BI，进空BUI，然入字U会完后空节接成用闲）着访几状时往问个态，指内时。BI令存钟U就队或周会列I期/自中O去端动装执口把入行的指另指操令一令作取个。。到程指序令段队中列的中指。令。
复习知识点16微机原理
复习知识点第1章1、8086是一种16位微处理器，80486是一种32位微处理器。
2、CPU由运算器和控制器组成。
运算器的主要功能是算术运算与逻辑运算。
运算器的逻辑部件为算数逻辑单元。
3、ASCII码表中数字和字母的值。
’0’~’9’的ASCII码为30H~39H，’A’~’Z’的ASCII码为41H~5AH，’a’~’z’的ASCII码为61H~7AH。
4、无符号数，有符号数，数的补码表示。
①11000110为某数的二进制补码,该数的十进制原码为(-58)。
②十进制数+15的二进制补码为00001111。
③十进制数-15的二进制补码为11110001。
④现有8位二进制内容：00111001B，如果把它看成一个无符号整数，则它表示十进制数57；如果把它看成一个有符号的数，则它表示+57，这时它的最高位表示数的正负，为0表示正数，为1表示负数，且这个数用补码表示；如果把它看成一个ASCII码表示的字符，则它表示字符'9'；如果把它看成一个组合的BCD码，则它表示十进制数39。
5、微处理器通常包括运算器和控制器，一个微机系统应该由运算器、控制器、存储器和输入输出接口电路组成。
第2章1、8086有14个寄存器，4个数据寄存器为AX,BX,CX,DX，这四个16位的寄存器，每一个又可以分为2个8位的寄存器，分别称为AH,AL;BH,BL;CH,CL;DH,DL。
2、标志寄存器有9个标志位，其中状态标志有6个，控制标志有3个，各自的含义，哪些指令影响标志位，影响哪些标志位？，哪些指令不影响标志位？6个状态标志：AF：辅助进位标志CF：进位标志ZF：零标志SF：符号标志OF：溢出标志PF：奇偶标志3个控制标志：IF：中断允许标志DF：方向标志TF：单步执行标志一般算数逻辑指令会影响状态标志，但各个指令影响的标志位个数不同。
①8086CPU中零标志ZF=0表示运算结果不为0。
ZF=1表示运算结果为0。
微机原理与接口技术课后习题参考答案
《微机原理与接口技术》李华贵主编课后习题参考答案第1章（1.6 习题）1．简述名词的概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统。
答：（1）微处理器：微处理器（Microprocessor）简称µP或MP，或CPU。
CPU 是采用大规模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）、控制部件CU（Control Unit）和寄存器组R（Registers）等三个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片上构成的电子器件。
（2）微型计算机：微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，简称微机。
（3）微型计算机系统：微型计算机系统由硬件与软件两大部分组成，分别称为硬件（Hardware）系统与软件（Software）系统。
其中，硬件（Hardware）系统由CPU、内存储器、各类I/O接口、相应的I/O设备以及连接各部件的地址总线、数据总线、控制总线等组成。
软件（Software）系统：计算机软件（Software）是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的程序及程序运行所需要的数据文档资料的总和。
一般把软件划分为系统软件和应用软件。
其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。
而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。
2．简述名词的概念：指令寄存器、地址寄存器、标志寄存器。
答：（1）指令寄存器：指令寄存器（Instruction Register，IR）用来保存计算机当前正在执行或即将执行的指令。
当一条指令被执行时，首先，CPU从内存取出指令的操作码，并存入IR中，以便指令译码器进行译码分析。
（2）地址寄存器：地址寄存器(Address Register，AR)被动地接受IP传送给它的地址值（二进制地址），AR的作用是保持IP送来的地址，并且以并行方式连接输出到CPU的地址引脚上，以便CPU访问指定的内存单元。
清华大学微机原理16位微处理器PPT文档57页
清华大学微机原理16位微处理器
11、用道德的示范造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
《微机原理与接口技术》参考答案完整版
《微机原理与接口技术》习题参考答案习题21.为何说8086CPU是16位CPU？答：16位指的是8086CPU的字长，而字长一般来说和运算器、寄存器、总线宽度一致。
因为8086CPU的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，这决定了它的字长为16位。
2.8086CPU由哪两个单元组成？其中，指令队列在哪个单元中，有何作用？答：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）。
指令队列在BIU中。
它的作用是当EU在执行指令时，空闲的BIU可以从内存读取后续指令到指令队列，这样就可以将取指令工作和执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。
3.8086CPU中8位寄存器和16位寄存器是什么关系？答：8086的通用寄存器包括数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器。
其中数据寄存器包含AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，但他们每个都可以分开作为两个单独的8位寄存器使用。
8086的指针寄存器和变址寄存器不可分割为8位寄存器。
4.8086CPU中的IP寄存器有何用途？答：IP寄存器是指令指针寄存器，用来存放下一条要执行的指令在代码段中的偏移地址。
在程序运行过程中，IP寄存器始终指向下一条指令的首地址，与CS寄存器联合确定下一条指令的物理地址。
8086就是通过IP寄存器来控制指令序列的执行流程。
5.在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？答：有CF、PF、AF、ZF、SF、OF。
它们的含义如下：CF：进位标志。
它记录运算时从最高有效位产生的进位值或结果值。
最高有效位有进位或有借位时CF=1，否则CF=0。
PF：奇偶标志。
它记录运算结果的奇偶检验条件。
当结果操作数中“1”的个数为偶数时PF=1，否则PF=0。
AF：辅助进位标志。
在字节运算时，由低半字节（字节的低4位）向高半字节有进位或借位时，AF=1，否则AF=0。
本科课件-微机原理与单片机应用(完整)
绪论
2、计算机发展趋势
•微型化─ 便携式、低功耗 •高性能─ 尖端科技领域的信息处理，需要超大容量、高速度 •智能化─ 模拟人类大脑思维和交流方式，多种处理能力 •系列化、标准化─ 便于各种计算机硬、软件兼容和升级 •网络化─ 网络计算机和信息高速公路 •多机系统─ 大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、
5．单片机工作原理 6. 单片机汇编语言设计 7. 单片机C语言程序设计 8. 单片机应用技术
微机原理部分
单片机原理部分
微机原理部分的主要内容
第一章：数制、 二进制数的运算及其加法电路、复习 数码（ASCII码、BCD码）、二进制有符号数的的表示 方法及运算 第二章： 三态输出电路、 总线结构、存储器 第三章：基本工作原理，以一个简单的模型机为例， 系统的介绍微机的基本结构。
微机原理与单片机应用
吴栋 南京师范大学物理科学与技术学院
课程简介
《微机原理与单片机应用》课程是电子与通信工程等工科学 生学习和掌握微机及单片机知识的课程。通过学习，使学生 从理论上掌握微机及单片机的基本组成、工作原理、接口电 路及功能部件的连接，通过微机系统或单片机相关的具体实 践，使同学们具有微机及单片机系统软硬件开发的初步能力。
绪论22计算机发展趋势?微型化便携式低功耗?高性能尖端科技领域的信息处理需要超大容量高速度?智能化模拟人类大脑思维和交流方式多种处理能力?系列化标准化便于各种计算机硬软件兼容和升级?网络化网络计算机和信息高速公路?多机系统大型设备生产流水线集中管理独立控制故障分散资源共享绪论输入输出接口piosioctcadcdac
教材、参考书
微型计算机原理及应用（第四版）郑学坚主编，清华大学出版社 单片机原理与应用技术 高惠芳主编，科学出版社
微型计算机原理及应用第三版课后答案
微型计算机原理及应用第三版课后答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。
(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。
(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。
(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。
(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。
(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。
地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。
(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。
它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。
(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。
1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。
其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。
1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。
【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。
第2章(微机原理) 16位和32位微处理器1
方向标志DF(Direction 方向标志DF(Direction Flag)
控制字符串操作指令的步进方向。 DF=1时，地址自动递减； DF=0时，地址自动递增。 STD使DF=1。 CLD使DF=0。
跟踪(陷阱)标志TF(Trap 跟踪(陷阱)标志TF(Trap Flag)
为调试程序的方便而设置的。 TF=1，则处于单步工作方式； TF=0 ，将正常执行程序。 例如，在系统调试软件DEBUG中的T命 令，就是用该标志位来进行程序的单步跟 踪的。
★ 进位标志 进位标志CF ★ 奇偶标志 奇偶标志PF ★ 辅助进位标志 辅助进位标志AF ★ 零标志 零标志ZF ★ 符号标志 符号标志SF ★ 溢出标志 溢出标志OF
进位标志CF(Carry 进位标志CF(Carry Flag)
加法时，最高位（字节操作时的D7位，字操 作时的D15位）是否有进位 进位产生。 进位 减法时，最高位（字节操作时的D7位，字操 作时的D15位）是否有借位 借位产生。 借位
16位，用来反映CPU运算的状态特征或存放控 位 制标志。
3)通用寄存器组 3)通用寄存器组
图2.1
4个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX 4个16位指针与变址寄存器： 堆栈指针寄存器SP(Stack Pointer) 基址指针寄存器BP(Base Pointer) 源变址寄存器SI(Source Index) 目的变址寄存器DI(Destination Index)
1)段寄存器 1)段寄存器
图2.1
所有寄存器都是16位的，因此，能够提供的最大 最大 地址空间只能为64 地址空间只能为 KB。 为了寻址1MB，将存储器的空间分成若干段，每 每 段最大为64KB。 段最大为 段寄存器：用来存放段的起始地址(16位)的寄存 段寄存器 器，设有四个段寄存器： CS 代码段寄存器(Code Segment register) DS 数据段寄存器(Data Segment register) SS 堆栈段寄存器(Stack Segment register) ES 附加数据段寄存器(Extra Segment register)
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逻辑
外部总线
8088 8位 8086 16位
4.1 8086的结构
从功能上分为两部分：BIU和EU, 内部结构如图所示。
6
4.2.1 执行单元EU
功能: 执行指令
从指令队列中取指令代码
译码
在ALU中完
成数据的运算
运算结果的特征保存在标志寄存器
FLAGS中。
(1) 算术逻辑单元ALU：完成各种运算。
16 位
总线 控制
外部总线
逻辑
8088 8位 8086 16位
ALU 标志寄存器
执行
指令对列
控制 12 34
电路
8086为 6 字节
（（5(）3241)）在在每当执执当指行行E令8转指U0准列8移令6备已的指执满指令时行，令时，一而队，需条且列指要指E中令访U令又有队问时没两列M或，有个中I它总空的/O会线字原设从访节有备指问（内，令时8容E0U队，8被会8列B有自请I取U一动求指清 除令便个，BI，进空BUI，然入字U会完后空节接成用闲）着访几状时往问个态，指内时。BI令存钟U就队或周会列I期/自中O去端动装执口把入行的指另指操令一令作取个。。到程指序令段队中列的中指。令。
15 8 7
AX
AH
AL
BX
BH
BL
CX
CH
CL
DX
DH
DL
0 累加器
基址
计数
数据
15 SP BP SI DI
0 堆栈指针 基址指针 源变址 目的变址
15 IP PSW
0 指令指针 状态标志
15 CS DS SS ES
0 代码段 数据段 堆栈段 附加数据段
数据寄存器
地址指针寄存器 变址寄存器
控制寄存器
？段
E0000H
1M
DFFFFH
30000H
2FFFFH 2段
20000H 1FFFFH
1段 10000H 0FFFFH
0段 00000H
…
64K
规定：段的首
地址低4位为0 64K ，段首地址的
高16位称为“
？K
段基址”，存 放在段寄存器
DS、CS、ES、
64K SS中，段内的
偏移地址存放
在IP等中。 64K
本书以8086/8088CPU为中心，它是现代微型计算 机的基础，而且，8086的指令系统现在仍然适用。
4
微型计算机硬件系统结构
定时电路
微 处 理 器
(CPU)
RAM
ROM
I/O接口
地址总线AB 输出设备 输入设备
数据总线DB 控制总线CB
主要内容
16位微处理器概述 8086/8088 CPU的结构 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式 8086/8088的主要操作功能
6. 第六代微处理器 (P6核心结构)
• Pentium Pro（高能奔腾） — 64位 - 64条数据线 - 实现了动态执行技术(乱序执行)
• Pentium II（奔腾2） - 是Pentium Pro + MMX - 双独立总线结构
7. 第六代之后的微处理器
Pentium 4 (非P6核心结构) - 超级管道技术 - 简单ALU运行在2倍的处理器核心频率下
(2) 标志寄存器FR：用来保存ALU运算结果的一
些特征信息，如运算是否进位等。
(3) 通用寄存器组：数据寄存器AX,BX,CX,DX， 均16位。
(4) 专用寄存器组：指针与变址寄存器BP,SP,SI 及DI。(P74)
(2) 标志寄存器FR
FR(FLAGS)称为标志寄存器，它是一个16位的寄存器， 但只用了其中9位，这9位包括6个状态标志位，3个控制
5
4.2 8086/8088 CPU的结构
美国Intel公司生产的系列微处理器。
8086是16位的微处理器，有16位数据线和20位地址线， 可寻址220个字节，即： 220 =1MB=1048576B
8088是准16位微处理器，内部为16位，外部数据线为 8位。
8086是本课的重点，它主要分为两个独立的功 能模块，总线接口模块BIU和执行部件EU，它们 可以并行工作。
8080 ， Zilog 公 司 生 产 的 Z80 、 Motorola 公 司 生 产 的 MC6800以及Intel公司1976年推出的8085。它们均为8位微处
理器，具有16位地址总线。 可使用汇编语言及BASIC、FORTRAN等高级语言编写程序。
2
3．第三代——16位微处理器
第三代微处理器的典型产品是1978年Intel公司生产的8086、 80286，Zilog公司的Z8000和Motorola公司的MC6800。
10
BIU和EU的管理
BIU和EU可以流水线工作，提高CPU效率。 （ 1）每当8086的指令队列中有两个空字节（8088有一 个空字节）时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。
（2）每当EU准备执行一条指令时，它会从指令队列取指 令，然后用几个时钟周期去执行指令。
（3）在执行指令的时，需要访问M或I/O设备，EU会请 求BIU，完成访问内存或I/O端口的操作。
D7 D6
R0 R1 R2 R3
R4 R5 R6 R7
R8 R9 RA RB RC RD RE RF
D5 D4 D3 D2 D1 D0
11
4.2.3 存储器结构
物理地址
8088：20根地址线，可 寻址220(1MB)个存储单 元
CPU送到AB上的20位的 地址称为物理地址。
存储器分段
地址20位，而地址寄存器只有16位。怎么办？
第四章 16位微处理器
主讲人：彭文娟
4.1 16位微处理器
• 微处理器(MicroProcessor)是微型计算机的核心芯片，它 是将计算机中的运算器和控制器集成在一片硅片上制成的 集成电路。这样的芯片也被称为中央处理单元，简称为 CPU(Central Processing Unit)。
主要包括：
理器芯片80486，其地址总线仍然为32位。它相当于把
80386、80387及8KB高速缓冲存储器(Cache)集成在一块芯片 上，性能比80386有较大提高。
3
5. 第五代——64位高档微处理器
第五代微处理器的典型产品是1993年Intel公司推出的
Pentium(奔腾，Intel 586)以及IBM、Apple和Motorola三家公 司联合生产的Power PC。
64K
2.存储器中的逻辑地址和物理地址
每个逻辑段的首地址的低4位为0，即是16的整数倍，
将段首地址的高16位放在段寄存器中，称
为“段基址”。
而段内的相对地址也是16位，称 为“偏移地址”。
60000H
段首地址
60002H 00H 12H
××× ••• ××× 0000
ห้องสมุดไป่ตู้
段基地址（16位） 物理地址=段基地址×10H+偏移地址
OF(Overflow Flag)——溢出标志位。
ZF(Zero Flag)——零标志位。若当前的运算结果为 0，则ZF为1，否则为0。
7
例 设变量x=11101111B，y=11001000B， X=0101101000001010B，Y=01001100 10100011B，请问分别执 行x+y和X+Y操作后标志寄存器中各状态位的状态如何？
运算器ALU 控制器CU 寄存器组Registers
片内总线等
1
1. 第一代——4位或低档8位微处理器
第一代微处理器的典型产品是Intel公司
1971年研制成功的4004（4位CPU）及1972年
推出的低档8位CPU 8008。
• 2．第二代——中高档8位微处理器
之后逐渐形成以Intel公司、Motorola公司、Zilog公司产品为代 表 的 三 大 系 列 微 处 理 器 。 典型 产 品 有 1974年 Intel公司生产的
注意，8086/8088 CPU的14个寄存器除了这4个16位寄存器 能分别当作两个8位寄存器来用之外，其它寄存器都不能如此使 用。
4.2.2 总线接口单元BIU
功能：
BIU负责与存储器、I/O端口传送数据，由段寄存器、IP、地址加 法器和指令队列缓冲器等组成。
(1)段寄存器:用于存放逻辑段的段基地址(逻辑段的概念后面将要介绍)
AH AL
通
BH BL
用
CH CL
寄
DH DL
存
SP
器
BP
DI
SI 数据总线
AX BX CX DX
16 位
运 算 寄 存器
地址加法器
20 位
段
寄 存
CS
器
DS
SS
ES
指令指针
IP
内部暂存器
16 位
总线接 口单元
（BIU）
总线 控制
ALU
标志寄存器
执行单元
执行 控制 电路
（EU）
指令对列 8086为 6 字节 12 34
11101111B +) 11001000B 自动丢失 1 10110111B
0101101000001010 B
+) 0100110010100011B
1010011010101101 B
CF=1
2)控制标志位
CF=0
控制标志位有3个，用来控制CPU的操作，由程序设置
或清除。
8086/8088CPU内部寄存器结构
1.存储器分段 解决办法：1M空间分 段基址
成16个逻辑段(0~15) +16位地址寄存器的 段基址