计算机基础知识---微处理器76页PPT
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第二章--微处理器PPT课件
第一节 微型计算机的组成及工作原理
微处 理器
8086/ 8088
存储器 RAM
存储器 ROM
I/O 接口
外围Байду номын сангаас备
地址总线AB 控制总线CB 数据总线DB
系统总线 或三总线
图 2.1 微型计算机的组成
2.1.1 CPU的基本概念和组成
微处理器(机)简称CPU，是用来实现运算和控制功 能的部件，由运算器、 控制器和寄存器 3 部分组成。 1) 运算器用于完成数据的算术和逻辑运算。 2) 寄存器用来暂存参加运算的操作数和运算结果。 3) 控制器由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成。 指令是一组二进制编码信息，主要包括两个内容： (1)告诉计算机进行什么操作； (2)指出操作数或操作数地址。 (3) 控制电路根据指令的要求向微型机各部件发出 一系列相应的控制信息，使它们协调有序地工作。
段寄存器在使用中应注意：
（1）在编写汇编语言源程序时，应按上述 规定将程序的各个部分放在规定的段内。
2.2.3 输入/输出设备及其接口电路 输入/输出(缩写为I/O)设备统称外部设备，是微
型计算机的重要组成部分。输入设备的任务是将程序、 原始数据及现场信息以计算机所能识别的形式送到计
算机中，供计算机自动计算或处理用。 微型机中常 用的输入设备包括键盘、鼠标器、 数字化仪、扫描 仪、A/D转换器等。输出设备的任务是将计算机的计 算和处理结果或回答信号以人能识别的各种形式表示
总线接口部件 （BIU)
8086微处理器逻辑框图：分EU与BIU两部分：
执行部件（EU):由ALU、通用寄存器组、状态寄 存器及操作控制器电路组成。 总线接口部件(BIU):由专用寄存器、指令队列 缓冲器、地址加法器等功能部件组成。形成对 外总线，与存储器、I/O接口电路进行数据传输。
《微处理器 》课件
按寻址方式分类
根据指令的寻址方式，可以将指令集分为立即寻址 、寄存器寻址、内存寻址和位寻址等。
按长度分类
根据指令的长度，可以将指令集分为单字节 指令、双字节指令、三字节指令和四字节指 令等。
指令集实现方式
硬编码实现
通过硬件电路实现指令集中的所有指令，这种方 式速度快但灵活性差。
微编程实现
通过微程序控制单元实现指令集中的所有指令， 这种方式灵活性好但速度较慢。
《微处理器》PPT课件
目 录
• 微处理器简介 • 微处理器的体系结构 • 微处理器的指令集 • 微处理器的编程模型 • 微处理器的性能优化 • 微处理器的发展趋势
01
微处理器简介
微处理器的定义
微处理器是一种集成电路芯片， 它包含了计算机的中央处理器（
CPU）的主要功能。
微处理器是计算机系统的核心部 件，负责执行指令和处理数据。
并行计算技术
总结词
并行计算技术是利用多个处理器同时 执行多个任务，以提高整体计算性能 。
详细描述
并行计算技术通过将一个任务分解成 多个子任务，并分配给多个处理器同 时执行，大大加快了计算速度。这种 技术广泛应用于高性能计算、云计算 和大数据等领域。
低功耗技术
总结词
随着移动设备和便携式设备的普及，低功耗技术已成为微处理器发展的另一个重要趋势 。
微处理器的应用领域
01
02
03
04
计算机领域
个人电脑、服务器、超级计算 机等都离不开微处理器的支持
。
通信领域
手机、路由器、交换机等通信 设备中都有微处理器的身影。
工业控制领域
自动化生产线、机器人、智能 家居等都需要微处理器进行控
第五章 微处理器.ppt
缩小与高级语言语义的差异和有利于操作系统的优化
CISC 结构计算机的缺点
指令的使用频度不均衡 限制了机器速度的进一步提谢您的观赏
19
RISC ---- 简化指令系统计算机
RISC 技术的特征
精简指令集，减少指令的执行周期数 计算机执行程序所需的时间
2）常用来保存计数值，如在移位指令、循环指令和串处理指令中
用作隐含的计数器
DX ---- 1）作为通用寄存器使用；
2）在一些指令中，通常用它来存放数据，所以又称为数据寄存器；
3）在做双字长运算时，将DX和AX组合在一起存放双字长数，用DX
存放高位字；
4）对某些I/O操作时，DX用来存放端口的地址
2019-8-29
第五章 微处理器
2019-8-29
谢谢您的观赏
1
CPU的特点
可以进行算术和逻辑运算 保存少量数据 对指令进行译码并执行规定的动作 与存储器、外设交换数据 提供系统所需要的定时和控制 可以响应其它部件发送过来的中断请求
2019-8-29
谢谢您的观赏
2
CPU的内部结构
算术逻辑部件 ( ALU ) 累加器和通用寄存器组 程序计数器、指令寄存
• 零标志ZF：如果上一条指令的运算结果为0，则此标志位置位ZF=1，否则 ZF=0
• 符号标志SF：若运算结果的最高位（字节的D7位，字的D15位）为1，则 SF=1，否则，SF=0
• 溢出标志OF：若发生算数溢出，即运算结果的长度超过了目的单元的容 量，丢失了有效数字，则OF=1，否则OF=0
• 辅助进位标志AF：又称半进位标志，在字节操作时，低四位相高四位有进 位或借位，自操作时，低位字节向高位字节有进位或借位，则AF=1，否 则AF=0
CISC 结构计算机的缺点
指令的使用频度不均衡 限制了机器速度的进一步提谢您的观赏
19
RISC ---- 简化指令系统计算机
RISC 技术的特征
精简指令集，减少指令的执行周期数 计算机执行程序所需的时间
2）常用来保存计数值，如在移位指令、循环指令和串处理指令中
用作隐含的计数器
DX ---- 1）作为通用寄存器使用；
2）在一些指令中，通常用它来存放数据，所以又称为数据寄存器；
3）在做双字长运算时，将DX和AX组合在一起存放双字长数，用DX
存放高位字；
4）对某些I/O操作时，DX用来存放端口的地址
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第五章 微处理器
2019-8-29
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1
CPU的特点
可以进行算术和逻辑运算 保存少量数据 对指令进行译码并执行规定的动作 与存储器、外设交换数据 提供系统所需要的定时和控制 可以响应其它部件发送过来的中断请求
2019-8-29
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2
CPU的内部结构
算术逻辑部件 ( ALU ) 累加器和通用寄存器组 程序计数器、指令寄存
• 零标志ZF：如果上一条指令的运算结果为0，则此标志位置位ZF=1，否则 ZF=0
• 符号标志SF：若运算结果的最高位（字节的D7位，字的D15位）为1，则 SF=1，否则，SF=0
• 溢出标志OF：若发生算数溢出，即运算结果的长度超过了目的单元的容 量，丢失了有效数字，则OF=1，否则OF=0
• 辅助进位标志AF：又称半进位标志，在字节操作时，低四位相高四位有进 位或借位，自操作时，低位字节向高位字节有进位或借位，则AF=1，否 则AF=0
《微处理器 》PPT课件_OK
• 8086/8088和总线控制器8288共同形成系统总线信号 • 构成较大规模的应用系统
• 以8086为例，具体介绍一下最小模式下和最大模式下 各位引脚功能，如出现功能不同的引脚再具体讲解
23
GND
01
40 VCC（5V）
AD14/A14 02 8086/8088 39 AD15/A15
AD13/A13 03
2）组成：
（1）四个16位通用数据寄存器：AX、BX、CX、DX， 可以存放16位的操作数，也可分别分为两个8位的寄存 器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。 其中AX称为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数 寄存器，DX称为数据寄存器。
（2）指针和变址寄存器：存放地址指针。
•8086/8088 CPU有20条地址线，可以寻址多达220(1M)个 存储单元，即可以配置1MB的存储器，地址编号为 00000H~0FFFFFH
•存储空间按8位二进制位进行组织，即每个存储单元可 以存储一个字节的数据，若存放“字”数据(16bits)，则 存放在两个相邻的存储单元中，高字节数据存放在高地 址存储单元中，低字节存放在低地址单元中
19
2 、堆栈
堆栈主要用于暂存数据和在过程调用或处理中断时暂 存断点信息和现场数据保护。
（1）堆栈的概念
堆栈是在存储器中开辟的一片数据存储区，这片存储 区的一端固定，另一端活动，且只允许数据从活动端 进出。采用“先进后出”的规则 。
（2）堆栈的组织
堆栈指示器SP，它总是指向堆栈的栈顶。堆栈的伸展 方向既可以从大地址向小地址，也可以从小地址向大 地址。8086/8088的堆栈的伸展方向是从大地址向小 地址。
SP堆栈指针寄存器：指示当前堆栈段顶部的偏移地址
• 以8086为例，具体介绍一下最小模式下和最大模式下 各位引脚功能，如出现功能不同的引脚再具体讲解
23
GND
01
40 VCC（5V）
AD14/A14 02 8086/8088 39 AD15/A15
AD13/A13 03
2）组成：
（1）四个16位通用数据寄存器：AX、BX、CX、DX， 可以存放16位的操作数，也可分别分为两个8位的寄存 器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。 其中AX称为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数 寄存器，DX称为数据寄存器。
（2）指针和变址寄存器：存放地址指针。
•8086/8088 CPU有20条地址线，可以寻址多达220(1M)个 存储单元，即可以配置1MB的存储器，地址编号为 00000H~0FFFFFH
•存储空间按8位二进制位进行组织，即每个存储单元可 以存储一个字节的数据，若存放“字”数据(16bits)，则 存放在两个相邻的存储单元中，高字节数据存放在高地 址存储单元中，低字节存放在低地址单元中
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2 、堆栈
堆栈主要用于暂存数据和在过程调用或处理中断时暂 存断点信息和现场数据保护。
（1）堆栈的概念
堆栈是在存储器中开辟的一片数据存储区，这片存储 区的一端固定，另一端活动，且只允许数据从活动端 进出。采用“先进后出”的规则 。
（2）堆栈的组织
堆栈指示器SP，它总是指向堆栈的栈顶。堆栈的伸展 方向既可以从大地址向小地址，也可以从小地址向大 地址。8086/8088的堆栈的伸展方向是从大地址向小 地址。
SP堆栈指针寄存器：指示当前堆栈段顶部的偏移地址
《微处理器》幻灯片PPT
IP：指令指针存放器。
本讲回忆
什么是微处理器？其主要性能指标是？ 微处理器的功能有哪些？ 8086CPU的内部构造图。及其组成局部？ 存放器构造？ 专用存放器标志位的含义？
作业：
P39 1，2
Intel CPU 外包装盒
微处理器的主要功能
进展算术和逻辑运算。
承受存储器和I/O接口发来的
数据及发送数据给存储器和 I/O接口
可以少量暂存数据
能对指令系统进展存放、译码
并执行指令所规定的操作。
能提供整个系统所需的定时和
控制信号
可响应I/O设备的中断请求。
从程序设计角度来看： 赋值和算术表达式。 无条件转移。 条件转移以及关系和逻辑表达
微处理器的主要性能指标
字长：一次直接处理的二进制数码的位数。取决于存放
器的位数和数据总线的宽度。
主频：CPU的时钟频率。主频=外频×倍频。从80486开
场，主频=外部总线频率×倍频系数。
MIPS：表示微处理器的性能。每秒钟执行几百万条指令。
iCOMP指数：Intel评价其32位CPU性能的一种指标。
EU控制电路：从BIU指令队列取指令代码，经分析、译
码后形成各种实时控制信号。
总线接口部件BIU
包括：4个段存放器、1个指令指针存放器、1个与EU通
信的内部存放器、指令队列缓冲器、I/O控制电路和20位 的地址加法器。
BIU通过总线控制电路将CPU和内部总线与外部总线相
连，是CPU与外部交换数据的通路。
式。
循环。 数组和其他数据构造。 子程序。 输入和输出。
8086 CPU的内部构造
AX BX CX DX
AH
AL
BH
BL
本讲回忆
什么是微处理器？其主要性能指标是？ 微处理器的功能有哪些？ 8086CPU的内部构造图。及其组成局部？ 存放器构造？ 专用存放器标志位的含义？
作业：
P39 1，2
Intel CPU 外包装盒
微处理器的主要功能
进展算术和逻辑运算。
承受存储器和I/O接口发来的
数据及发送数据给存储器和 I/O接口
可以少量暂存数据
能对指令系统进展存放、译码
并执行指令所规定的操作。
能提供整个系统所需的定时和
控制信号
可响应I/O设备的中断请求。
从程序设计角度来看： 赋值和算术表达式。 无条件转移。 条件转移以及关系和逻辑表达
微处理器的主要性能指标
字长：一次直接处理的二进制数码的位数。取决于存放
器的位数和数据总线的宽度。
主频：CPU的时钟频率。主频=外频×倍频。从80486开
场，主频=外部总线频率×倍频系数。
MIPS：表示微处理器的性能。每秒钟执行几百万条指令。
iCOMP指数：Intel评价其32位CPU性能的一种指标。
EU控制电路：从BIU指令队列取指令代码，经分析、译
码后形成各种实时控制信号。
总线接口部件BIU
包括：4个段存放器、1个指令指针存放器、1个与EU通
信的内部存放器、指令队列缓冲器、I/O控制电路和20位 的地址加法器。
BIU通过总线控制电路将CPU和内部总线与外部总线相
连，是CPU与外部交换数据的通路。
式。
循环。 数组和其他数据构造。 子程序。 输入和输出。
8086 CPU的内部构造
AX BX CX DX
AH
AL
BH
BL
微处理器PPT幻灯片课件
隐含 可代换的 段基地址 段基地址
CS
无
SS
无
DS
CS/ES/SS
DS
CS/ES/SS
ES
无
SS
CS/DS/SS
位移量
IP SP 有效地址 EA SI DI 有效地址 EA
物理地址 计算公式
CS 16＋IP SS 16＋SP DS 16＋EA
DS 16＋SI ES 16＋DI SS 16＋EA
地址 存储器
1.字的存储
00000H
存储器以8位为一个存储单 元编址，每一个存储单元用唯 一的一个地址码来表示。
一个字的两个单元有各自
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
00001H 00002H AB 00003H 12 00004H 00005H 00006H AB
16
[例]：已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，SS=8FF0H DS段有一操作数，其偏移地址=0204H， 1)画出各段在内存中的分布 2)指出各段首地址 3)该操作数的物理地址=？
10550H
解： 各段分布及段首址见右图所示。 操作数的物理地址为：
250AH×10H+0204H = 252A4H
注： 内部结构图是8086，但实际是8088执行过程。
如果是8086，则每次可以读取2个字节
19
20
六字节的指令队列: 取指令与执行指令并行工作，即在一条指令的执行过程中，可以取出下 一条或多条指令，在指令队列中排队。
9
通 AH AL
EU
用 寄
BH BL CH CL DH DL
存
SP
器