第三章微机原理与结构
微机原理第03章4
例： Jmp data[si] 如果 data=1000 SI=500 (1500)=2000 Ip=2000
1500 1501 1502 1503
2000
第3章：3.6.2 条件转移指令
条件转移指令Jcc根据指定的条件确定程序 是否发生转移。其通用格式为：
；首先CX←CX－1；然后判断；若CX≠0，转移
JCXZ label
；为0循环指令
：如果CX＝0，则转移
label操作数采用相对短寻址方式 还 有 LOOPZ/LOOPE 和 LOOPNZ/LOOPNE 两 条 指令 dec cx jnz label
第3章：3.6.3 循环指令(p.78) 指令
LOOP OPRD LOOPZ / LOOPE OPRD
功能
CX-1,计数器不为零循环 CX-1,计数器不为零且相等时 循环
循环条件
CX0 CX 0且 ZF=1
LOOPNZ / LOOPNE OPRD CX-1,计数器不为零且不相等 时循环
ADD BX,0 ；增加一条指令
第3章：例3.23 判断是否为字母Y
；寄存器AL中是字母Y（含大小写），则令AH＝0， 否则令AH＝－1 cmp al,’y’ ；比较AL与小写字母y je next ；相等，转移 cmp al,’Y’ ；不相等， ；继续比较AL与大写字母Y je next ；相等，转移 mov ah,-1 ；不相等，令AH＝－1 jmp done ；无条件转移指令 next: mov ah,0 ；相等的处理：令AH＝0 done: ……
第3章：目标地址的寻址范围：段内寻址
段内转移——近转移（near）
微机原理第三章(2)
二、数据传送指令
分类 名称
基本传送指令 进栈指令 出栈指令 交换指令 有效地址送寄存器指令 指针送寄存器及DS指令 指针送寄存器及ES指令 输入指令 输出指令 换码指令 读取标志指令 设置标志指令
格式
MOV DST,SRC PUSH OPRD POP OPRD XCHG DST,SRC LEA REG, SRC LDS REG, SRC LES REG, SRC IN AL, PORT OUT PORT, AL
（3）堆栈操作指令可以使用除立即数以外的其他寻址方式。 （4）CS寄存器可以入栈，但不能随意弹出一个数据到CS （5）每执行一条指令，（SP）自动增减2
（6） 在使用堆栈指令时，要按“先进后出”原则来编写程序
（7）堆栈指令不影响标志位。
堆栈在计算机工作中起着重要的作用，如果在程序 中要用到某些寄存器，但它的内容却在将来还有用，这 时就可以用堆栈把它们保存下来，然后到必要时再恢复 其原始内容。例如： PUSH AX PUSH BX ┇ 其间程序用到AX和BX寄存器 ┆ POP BX POP AX 堆栈在子程序结构的程序以及中断程序中也很有用， 这将在以后加以说明。
数据写入堆栈称为压入堆栈（PUSH），也叫入栈。 数据从堆栈中读出称之为弹出堆栈（POP），也叫出栈。 先入栈的数据由于存放在栈的底部，因此后出栈；而后 入栈的数据存放在栈的顶部，因此先出栈。 微型计算机多在主存储器中开辟堆栈。这种堆栈 称之为外堆栈。外堆栈的主要优点是堆栈容量大，可以 认为堆栈空间是无限的，因此能实现无限制的中断嵌套 和子程序嵌套。但外堆栈的操作速度较慢。 另一类堆栈称之为内堆栈，所谓内堆栈就是在CPU 芯片的寄存器中开辟堆栈。MCS-51的堆栈就是开辟在 内部RAM中。内堆栈的主要优点是操作速度快，但堆 栈容量有限。此外，由于堆栈的占用，也会减少内部 RAM的用户可利用单元
微机原理知识点
微机原理知识点微机原理是指微型计算机的工作原理和运行机制。
微机原理的主要知识点包括：1. 计算机的硬件结构：微型计算机由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等组成。
其中，CPU是计算机的核心，包括运算器和控制器；存储器用于存储数据和程序；输入输出设备用于与外部交互。
2. CPU的工作原理：CPU包含运算器和控制器，运算器负责执行数据运算，控制器负责控制指令的执行和协调各个部件的工作。
CPU的工作周期包括取指令、译码、执行和存储结果等步骤。
3. 存储器的层次结构：计算机存储器包括高速缓存、主存和辅助存储器。
高速缓存作为CPU与主存之间的缓冲区域，存取速度最快；主存用于存储程序和数据；辅助存储器如硬盘和光盘用于长期存储。
4. 输入输出设备的接口方式：计算机与外部设备通过接口进行数据交换，常见的接口方式有并行接口和串行接口。
并行接口传输速度快，适用于高速数据传输；串行接口传输速度较慢，但适用于远距离传输。
5. 计算机的指令系统：计算机通过指令来控制运算和数据处理，指令系统包括算术逻辑指令、数据传输指令、分支跳转指令等。
不同的指令系统可以支持不同的应用需求。
6. 中断和异常处理：中断是计算机在执行某个任务时，被外部事件打断，需要转而处理其他事务。
异常是指指令执行过程中的错误或意外情况，需要进行异常处理。
中断和异常处理能够提高计算机的稳定性和可靠性。
7. 总线的工作原理：计算机内部的各个部件通过总线进行数据和控制信息的传输。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用于传输数据、地址和控制信号。
8. 计算机的时序控制：计算机内部的各个部件需要按照一定的时序和节拍进行工作。
时序控制包括时钟信号的产生和传播，以及各个部件的时序关系和同步机制。
以上是微机原理的一些主要知识点，通过学习这些知识，可以更好地理解和应用微型计算机。
微机原理与接口技术课件微机第三章
常见的高级语言包括C、C、Java、 Python等，可用于开发各种应用程序 和软件。
高级语言具有易学易用、可移植性好 的特点，但执行速度较慢，占用内存 较多。
05
微机操作系统
操作系统定义与功能
操作系统定义
操作系统是计算机系统中用于管 理和控制计算机硬件与软件资源 的系统软件，是计算机系统的核 心组成部分。
微机发展历程
总结词
微机的发展经历了从早期的大型机、小型机到现在的个人计算机和移动设备的演变。
详细描述
微机的发展始于20世纪70年代，最早的微机是苹果电脑和IBM PC。随着技术的不断发展，微机的性能不断提高， 体积不断减小，价格也逐渐降低。同时，随着互联网的普及，微机已经成为人们获取信息、交流沟通、娱乐休闲 的重要工具。
。
执行指令
执行指令是指根据指令的操作 码执行相应的操作，完成指令
的功能。
访存取数
访存取数是指根据指令中的地 址码从内存中读取或写入数据
。
04
微机编程语言
机器语言
机器语言是计算机能够直接执 行的指令集合，由二进制数0和 1组成。
机器语言具有执行速度快、占 用内存少的特点，但编写复杂， 易出错，可移植性差。
实时操作系统
实时操作系统主要用于实时控制系统，要求系统能够快速、准确地响 应外部事件，具有实时性和高可靠性。
网络操作系统
网络操作系统是用于管理网络资源的操作系统，支持网络中计算机之 间的通信和资源共享。
常见微机操作系统介绍
Windows
微软公司开发的桌面操作 系统，广泛应用于个人计 算机领域。
Linux
02
微机硬件组成
中央处理器
中央处理器（CPU）是微机的核心部 件，负责执行指令和处理数据。
微机原理第三章5
(4)SHR AL, 1
29
• 已知(AL)=0B4H=10110100B，(CF)=1。
(1)SAL AL, 1 ;移位后(AL)= 68H=01101000B, CF=1
(2)SAR AL, 1 ;移位后(AL)=0DAH=11011010B, CF=0
(3)SHL AL, 1 ;移位后(AL)= 68H=01101000B, CF=1
3.3.4 串操作指令
• 串操作指令 ：
• 数据传送类指令每次只能传送一个数据，若要传 送大批数据就需要重复编程，这样就浪费了大量的时 间和空间。 为此8086提供了一组处理主存中连续存放数据串 的指令，这就是串操作指令。
•
针对数据块或字符串的操作； 可实现存储器到存储器的数据传送；
待操作的数据串称为源串，目标地址称为目标串。
ROLÖ · Á î µ Ä Ñ º ²³ ó Ò Æ ² Ø ³ ô
D15ò º D7 D0 CF
RORÖ · Á î µ Ä Ñ º ²Ó Ò Ò Æ ² Ø ³ ô
32
通过进位的循环指令图解
CF D15ò º D7 D0
RCLÖ · Á î Ä µ ´ ÷ ¼ ÷ Î º Ñ º ²ó ³Ò Æ ² Ø ³ ô
34
[例 ]
• 循环指令举例
ROL BX，CL
; 将 BX 中的内容不带进位循环左移 CL 中规定 的次数 ROR WORD PTR[SI]，1
;将物理地址为 DS*16+SI单元的字不带进位循 环右移1次
35
[例 ]
• 设CF＝1, AL = 1011 0100B = 0B4H 若执行指令ROL AL, 1 ;则AL=？ CF=？, OF=？ 若执行指令ROR AL, 1 ;则AL= ？ CF=？, OF=？ 若执行指令RCR AL, 1 ;则AL=？ CF=？, OF=？ 若执行指令MOV CL, 3 RCL AL, CL ;则AL=？, CF=？, OF=？
微机原理PPT(第一、二、三章)
格雷码
相邻两个数之间只有一位不同，常用 于模拟量和数字量之间的转换以及误 差检测等场合。
03
微处理器结构与工作原理
微处理器内部结构剖析
微处理器基本组成
流水线技术
包括运算器、控制器、寄存器等基本 部件。
提高指令执行效率的关键技术之一。
指令执行过程
取指、译码、执行、访存、写回等阶 段。
指令系统概述及分类方法
实现不同进制数之间的转换。
计算机中数的表示方法
原码表示法
将最高位作为符号位，其余各位表示 数值本身。
反码表示法
正数的反码与其原码相同，负数的反 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反。
补码表示法
正数的补码与其原码相同，负数的补 码是在其原码的基础上，符号位不变， 其余各位取反后加1。
移码表示法
02
计算机中的数与编码
进制数及其转换方法
十进制数
以10为基数，采用0-9共10个 数字符号组成的数值表示方法
。
二进制数
以2为基数，采用0和1两个数字 符号组成的数值表示方法。
十六进制数
以16为基数，采用0-9和A-F共 16个数字符号组成的数值表示 方法。
进制数转换方法
包括整数部分和小数部分的转换 ，通过除基取余法和乘基取整法
微机原理ppt(第一、二 、三章)
目录 CONTENT
• 绪论 • 计算机中的数与编码 • 微处理器结构与工作原理 • 汇编语言程序设计基础 • 输入输出接口技术与应用 • 中断系统与定时/计数器应用
01
绪论
微机原理课程概述
课程性质
微机原理是一门研究微型计算机 基本组成、工作原理、接口技术
及其应用的课程。
微机原理
第一章ENIAC 的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。
冯·诺依曼（Johe V on Neumman ）提出了“存储程序”的计算机设计方案。
特点是： 1、采用二进制数形式表示数据和计算机指令。
2、指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。
由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。
工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。
一型计算机的分类字长：有4位、8位、16位、32位、64位微型计算机等 工艺：可分成MOS 工艺、双极型TTL 工艺的微处理器 结构类型：有单片机、单板机、位片机、微机系统等 用途：个人计算机、工作站/务器、网络计算机 体积大小：台式机、携机。
二．微型计算机的性能指标介绍位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。
字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。
字节（Byte ）：是计算机中通用的基本单元，由8个二进制位组成。
字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。
主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。
访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。
指令数：构成微型计算机的操作命令数。
基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。
可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。
兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。
性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。
微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ：1.中央处理单元CPU （Control Processing Unit ）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。
微处理器是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。
微机原理课程总结3章
第3章从8086到Pentium系列微处理器的技术发展由于课时的关系，本章内容一般作为自学或讨论学习的内容。
但是，本章内容对本课程学习的升华具有潜在的意义，故在此也进行提示。
3.1分析教材内容本章主要对80386 CPU,同时也对80486及Pentium微处理器的改进之处和特点进行简单提示。
3.1.1分析重点难点问题1. 80386微处理器1) 80386的特点及其体系结构，请参见教科书P50-52，注意：硬件支持多任务处理。
2) 80386引脚的功能，请参教科书见P53，注意：理解协处理器接口信号。
3) 80386的寄存器组，请参见教科书P54-56，注意：掌握各寄存器的功能。
4) 80386的工作模式，请参见教科书P57，注意：理解三种模式，3种工作模式可以相互转换。
5) 80386中断，请参见教科书P59-60，注意：80386的中断管理机制在实模式和保护模式下是不同的。
2. 80486微处理器1) 80486的主要特点，请参见教科书P60-61。
2) 80486的内部结构，请参见教科书P61-64。
注意和80386的区别。
3. Pentium微处理器1) Pentium体系结构，请参见教科书P65-67，注意Pentium微处理器在486体系结构基础上，还作了哪些增强性的改进。
2) Pentium Ⅱ微处理器，请参见教科书P68。
注意其结构上的特色。
3) Pentium Ⅲ微处理器，请参见教科书P69。
注意其SSE指令。
4) Pentium Ⅳ微处理器，请参见教科书P69。
注意其两组独立工作的ALU。
3.1.2 典型例题解析本章例题主要从微处理机体系结构和新的设计思想出发，以8086微处理机为基础，把重点放在Pentium微处理机的新体系结构和新的设计思想上。
例如Pentium微处理机新体系结构的特点？相对8048体系结构有哪些增强点等？这些问题有助于提高计算机系统结构的水平。
有关这方面的问题，上节已很明确的写出，在此不再赘述。
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MPU RAM
I/O Interface
I/O Device
Address Bus Control bus
Data bus
CCC
运算部件 ALU
进位 CF 寄存器
C 累加器 A
C
PC
00000001
C 00000000
RAM
0000 0000 LDA
0000 0001
7
0000 0010
ADD
0000 0011
10
0000 0100
HLT
C
控制
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
1000 0110(LDA)
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位 CF 寄存器
C 累加器 A
C
PC
00000001
C 00000000
RAM
0000 0000 LDA
0000 0001
7
0000 0010
ADD
0000 0011
10
0000 0100
HLT
C
控制
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
1000 0110(LDA)
8位地址总线 8位数据总线
4. 来自CPU
随
的地址
机
访 问 存
存储单元
00
00单元
01
01单元
02
02单元
储
03
地址译
器
码器
从CPU来的 控制信号
C
FF
控制
FF单元
往返于CPU
8位地址总线 8位数据总线
1
00000100
存储单元
00
地址译
码器
04
10010111
2
读
FF
控制
3
10010111
8位地址总线 8位数据总线
第三章 微机原理与8086CPU
一、术语 二、微机的工作原理 三、8086/8088微处理器的结构 四、8086/8088存储器和I/O的组织
内容要求：
1. 理解微机的基本结构和整机工作流程。 2. 掌握 Intel 8086 / 8088 CPU 的内部逻辑结构。 3. 掌握 Intel 8086 / 8088 CPU 的编程模型。 4. 理解总线周期。 5. 理解高档微机（Intel286~Pentium）的内部结构特点。
一、术语
1.存储程序的概念
程序：计算机完成具体工作的一组指令。 指令：告诉计算机执行的操作。
2.计算机位、字节和字
位（bit）：二进制信息的最小单位（0或1）。
字节（Byte）：由8位二进制数组成，可以存放在一个存储 单元中。 字（Word）：计算机中作为一个整体来处理和运算的一组二 进制数，是字节的整数倍。通常它与计算机内部的寄存器、 算术逻辑单元、数据总线宽度相一致。
重点和难点：
• Intel 8086/8088 CPU内部逻辑结构 • 存储器分段访问的思想 • 逻辑地址和物理地址的概念
冯.诺伊曼结构：
（1）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部 分组成。
（2）数据和程序以二进制代码形式不加区别的存放在存储器中， 存放位置由地址指定，地址码也为二进制。
（4）程序计数器：控制指令在程序中执行的顺序。任何时 刻，它均指示要取的下一字节存储单元。
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位
CF
寄存器
C 累加器 A
C 程序计数器 PC
C 地址寄存器
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
数据寄存器
C
地址总线 数据总线
C
RAM
C
I/O
微型计算机
ADD
ALU
IN1
C 累加器 A
C
PC
00000000
C 00000000
RAM
0000 0000
LDA
0000 0001
7
0000 0010
ADD
0000 0011
10
0000 0100
HLT
C
控制
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
数据寄存器
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
1
00000011
存储单元
00
03
地址译 码器
01010010
3
写
FF
控制
2
01010010
6.取指—执指
开始
取一条指令
执行 该条指令
二、 微机的工作原理
（1）运行程序 （2）取指阶段 （3）执指阶段 （4）停机
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位 寄存器 CF
C 累加器 A
C 程序计数器 PC
C 地址寄存器
RAM
0000 0000
LDA
0000 0001
7
0000 0010
ADD
0000 0011
10
0000 0100
HLT
C
控制
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
数据寄存器
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位 寄存器 CF
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位 CF 寄存器
C 累加器 A
C
PC
00000001
C 00000000
RAM
0000 0000 LDA
0000 0001
7
0000 0010 ADD
0000 0011
10
0000 0100 HLT
C
控制
取指-执指控制
OUT IN2
00001001
累加器A
（操作数1）=9
00000111
数据寄存器
（操作数2）=7
CCC
ALU
IN1
OUT IN2
00010000
累加器 A 和=16
00000111
数据寄存器 （操作数2）=7
4.存储器：
是指内存储器（主存或内存）。它是微型计算 机的存储和记忆装置，用来存放指令、原始数据、 中间结果和最终结果。
控制器 指令译码器
时钟
1000 0110(LDA)
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU
CCC
运算部件 ALU
进位 CF 寄存器
C 累加器 A
3.微处理器（MPU)
（1）算术逻辑运算单元（ALU）：把传送到微处理器的数 据进行算术或逻辑运算。
（2）累加器：是微处理机中最常用的寄存器。在算术和逻 辑运算时，它具有双重功能。运算前，它保存一个操作数， 运算后，它保存结果。
（3）地址寄存器：是保存正在执行的操作要用到的存储单 元或I/O设备的地址的暂存单元。
进位 寄存器 CF
C 累加器 ACPC00000001C 00000000
RAM
0000 0000 LDA
0000 0001
7
0000 0010 ADD
0000 0011
10
0000 0100 HLT
C
控制
取指-执指控制
控制器
时钟
指令译码器
数据寄存器
C
微型计算机 工作流程
地址总线 数据总线
微处理器 MPU