《微机原理与应用教学资料》第三章(课件).ppt
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微机原理与接口技术课件微机第三章ppt课件
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8 7 6 5 43 210
1 0 0 0 1 0 D W MOD REG R/M
操作码
0:数据从寄存器传出 1:数据传至寄存器
2.立即数寻址指令的编码 3.包含段寄存器的指令的编码 4.段超越前缀指令的编码
3-3 8086的指令集
8086指令系统按功能可分为6大类型：
1、 数据传输类 2、 算术运算类 3、 逻辑运算和移位类 4、 串操作类 5、 控制转移类 6、 处理器控制类
一、数据传送指令
数据传送指令又可以分成4种：
l 通用数据传送 l累加器专用传送指令 l 目的地址传送 l 标志寄存器转送
指令的共同特点是：
1、除POP和SAHF指令外，这类指令的操作 结果不会影响FR寄存器中的标志。
2、指令中有两个操作数，目的操作数和源 操作数，其执行过程为：
目的操作数 源操作数，
在字符串运算指令中作源变址寄存器用 SI 在间接寻址中作变址寄存器用
在字符串运算指令中作目标变址寄存器用 DI 在间接寻址中作变址寄存器用
BP 在间接寻址中作基址指针用
SP 在堆栈操作中作堆栈指针用
隐含性质 不能隐含 隐含 隐含 隐含 隐含 不能隐含 隐含 隐含 不能隐含 隐含 不能隐含 隐含 不能隐含 隐含 不能隐含 不能隐含 隐含
例: MOV AX , [3E4CH] ；A1 4C 3E MOV [1234H] , AL ；A2 34 12
两个概念
段超越： MOV AX , [3E4CH] MOV AX , ES:[3E4CH]
符号地址： MOV AX , RESULT
如何区分RESULT是立即数还是符号地址？
如果 RESULT EQU 3E4CH; 立即数 MOV AX,RESULT
微机原理与应用教材
2）存取周期时间TM ：把两个独立的存储操作之间的最短延迟时间， 定义为存取周期，它表征存储器的工作速度。常用的存取周期单位是微秒 和毫微秒级。显然，TM>TA。
存储器的速度是一个很重要的指标，当然是越快越好，但速度较快的 存储器通常功耗大，集成度低，因而成本较高，要根据系统的要求统筹考 虑。
第3章 存储器
第3章 存储器
地
A0
址
A1 A2
反
A3
相
A4
器
X 驱·
译
· ·
动
· ·
码 ·器
32×32=1024 存储单元
器 31
31 0
···
31
I/O电路
三态双向缓冲器
输入 控制
Y译码器
电路R/W CSFra bibliotek地址反相器
A5 A6 A7 A8 A9
图3-2 SRAM结构示意图
输出
第3章 存储器
（1）地址译码电路。地址译码器接受来自CPU的地址信号， 并产生地址译码信号，以便选中存储矩阵中某存储单元，使 其在存储器控制逻辑的控制下进行读/写操作。图5-3中把地 址划分成两组：行地址和列地址，每组地址分别译码，两组 译码输出信号共同选择某个存储单元电路。 （2）控制逻辑电路。接受来自CPU或外部电路的控制信号， 经过组合变换后，对存储、地址译码驱动电路和三态双向缓 冲器进行控制，控制对选中的单元进行读写操作。 （3）三态双向缓冲器。使系统中各存储器芯片的数据输入/ 输出端能方便地挂接到系统数据总线上。对存储器芯片进行 读写操作时，存储器芯片的数据线与系统数据总线经三态双 向缓冲器传送数据。不对存储器进行读写操作时，三态双向 缓冲器对系统数据总线呈现高阻状态，该存储芯片完全与系 统数据总线隔离。
存储器的速度是一个很重要的指标，当然是越快越好，但速度较快的 存储器通常功耗大，集成度低，因而成本较高，要根据系统的要求统筹考 虑。
第3章 存储器
第3章 存储器
地
A0
址
A1 A2
反
A3
相
A4
器
X 驱·
译
· ·
动
· ·
码 ·器
32×32=1024 存储单元
器 31
31 0
···
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I/O电路
三态双向缓冲器
输入 控制
Y译码器
电路R/W CSFra bibliotek地址反相器
A5 A6 A7 A8 A9
图3-2 SRAM结构示意图
输出
第3章 存储器
（1）地址译码电路。地址译码器接受来自CPU的地址信号， 并产生地址译码信号，以便选中存储矩阵中某存储单元，使 其在存储器控制逻辑的控制下进行读/写操作。图5-3中把地 址划分成两组：行地址和列地址，每组地址分别译码，两组 译码输出信号共同选择某个存储单元电路。 （2）控制逻辑电路。接受来自CPU或外部电路的控制信号， 经过组合变换后，对存储、地址译码驱动电路和三态双向缓 冲器进行控制，控制对选中的单元进行读写操作。 （3）三态双向缓冲器。使系统中各存储器芯片的数据输入/ 输出端能方便地挂接到系统数据总线上。对存储器芯片进行 读写操作时，存储器芯片的数据线与系统数据总线经三态双 向缓冲器传送数据。不对存储器进行读写操作时，三态双向 缓冲器对系统数据总线呈现高阻状态，该存储芯片完全与系 统数据总线隔离。
微机原理与应用
第五代：64位机的诞生和发展阶段（1992- ） 代表产品：Intel Pentium（外部数据线是32位，但内部具有64 位的结构）、Itanium 特点：外部数据64位字长，32位以上地址总线，增加了虚拟现 实等多媒体能力和通信上的应用。 应用：办公自动化，网络服务器。
1.3 微型计算机的工作原理
代表：采用8088CPU的IBM PC机，是计算机发展的第二个里 程碑，进一步推动了微型计算机的发展和普及，带动了全社会 的微型计算机热。
二、微型计算机的发展历程
第四代：32位机发展阶段（1985-1993） 代表产品：Intel 80386、80486 特点：内存容量达到1M以上，硬盘技术不断提高，发展了32 架构和32位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如COMPAQ、 DELL等以及国内的一些名牌产品。 应用：办公自动化、网络环境。
一、计算机的发展历程
第四代：大规模集成电路计算机时代 大规模集成电路，集成度越来越高；软件上采用数据库和
软件工程，把软件设计提高到工程设计高度提出了规范化设计 方法。
第五代：“非冯。诺伊曼”计算机时代。 冯。诺伊曼结构具有程序存储和程序的顺序执行的特点。
第六代：神经网络计算机时代，光计算机时代，生物计算机时 代。
系统软件依赖于机器，应用软件更接近用户业务。
1.3 微型计算机的工作原理
四、计算机的基本操作过程
计算机的硬件是运行程序的基础，存储器既能存 储程序又能存储数据。
指令的操作包括： 基本运算 存储器之间的信息交换 存储器与外设的信息交换
一、基本概念
指令——计算机的每种基本运算或操作称为一条指令。
①计算机能直接完成两数加、减、逻辑乘、逻辑或以及数的取反、 取负、传输等许多基本运算和操作。 ②指令在微处理器中以代码形式出现并实施控制。
1.3 微型计算机的工作原理
代表：采用8088CPU的IBM PC机，是计算机发展的第二个里 程碑，进一步推动了微型计算机的发展和普及，带动了全社会 的微型计算机热。
二、微型计算机的发展历程
第四代：32位机发展阶段（1985-1993） 代表产品：Intel 80386、80486 特点：内存容量达到1M以上，硬盘技术不断提高，发展了32 架构和32位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如COMPAQ、 DELL等以及国内的一些名牌产品。 应用：办公自动化、网络环境。
一、计算机的发展历程
第四代：大规模集成电路计算机时代 大规模集成电路，集成度越来越高；软件上采用数据库和
软件工程，把软件设计提高到工程设计高度提出了规范化设计 方法。
第五代：“非冯。诺伊曼”计算机时代。 冯。诺伊曼结构具有程序存储和程序的顺序执行的特点。
第六代：神经网络计算机时代，光计算机时代，生物计算机时 代。
系统软件依赖于机器，应用软件更接近用户业务。
1.3 微型计算机的工作原理
四、计算机的基本操作过程
计算机的硬件是运行程序的基础，存储器既能存 储程序又能存储数据。
指令的操作包括： 基本运算 存储器之间的信息交换 存储器与外设的信息交换
一、基本概念
指令——计算机的每种基本运算或操作称为一条指令。
①计算机能直接完成两数加、减、逻辑乘、逻辑或以及数的取反、 取负、传输等许多基本运算和操作。 ②指令在微处理器中以代码形式出现并实施控制。
微机原理-第三章ppt课件
当S= 0 而R= 1 时, Q= 0( Q= 1) 称为复位。R 端称为复位端,
当S=1而R=1时，输出保持
符号：为了作图方便, 用方块来表示。
.
5
改进型式：时标RS 触发器——RS 触发器外 加的时标脉冲, 如图下图 所示。 图中的CLK 即为时标脉冲。
S
＆
QS Q
CLK
R＆
QR Q
功能：无论是置位还是复位, 都必须在时标脉 冲端为高电位时才能进行。
.
6
3.2.2 D 触发器
基本构成：D 触发器是在RS 触发器的基础上 引伸出来的, 它只需一个输入端口, 下图 为D 触发器的原理。
D
QS Q
QR Q
功能：当D 端为高电位时, S 端为高电位,
称为置位。
当D 端为低电位时, S 端为低电位,
称为复位。
.
7
改进型式：增加两个与门就可以接受 时标脉冲CLK 的控制。
第三章 微型计算机的基本组成电路
3.1 算术逻辑单元(ALU) 3.2 触发器( Trigger ) 3.3 寄存器( Register ) 3.4 三态输出电路 3.5 总线结构 3.6 译码器、数据选择器 3.7 存储器(Memory)
.
1
3.1 算术逻辑单元( ALU)
功能： 二进制数的四则运算, 布尔代数的逻辑运算。
⋯⋯ 第七时钟后沿到 Q= 111 第八时钟后沿到 Q= 000
在第八个时钟脉冲到时, 计数器复位至0, 因 此这个计数器可以计由0 至7的数。
如8 位计数器可计由0至255 的数, 12
位计数器可计由0 至4095 的数, 16 位
则可计由0 至65535 的数。
当S=1而R=1时，输出保持
符号：为了作图方便, 用方块来表示。
.
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改进型式：时标RS 触发器——RS 触发器外 加的时标脉冲, 如图下图 所示。 图中的CLK 即为时标脉冲。
S
＆
QS Q
CLK
R＆
QR Q
功能：无论是置位还是复位, 都必须在时标脉 冲端为高电位时才能进行。
.
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3.2.2 D 触发器
基本构成：D 触发器是在RS 触发器的基础上 引伸出来的, 它只需一个输入端口, 下图 为D 触发器的原理。
D
QS Q
QR Q
功能：当D 端为高电位时, S 端为高电位,
称为置位。
当D 端为低电位时, S 端为低电位,
称为复位。
.
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改进型式：增加两个与门就可以接受 时标脉冲CLK 的控制。
第三章 微型计算机的基本组成电路
3.1 算术逻辑单元(ALU) 3.2 触发器( Trigger ) 3.3 寄存器( Register ) 3.4 三态输出电路 3.5 总线结构 3.6 译码器、数据选择器 3.7 存储器(Memory)
.
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3.1 算术逻辑单元( ALU)
功能： 二进制数的四则运算, 布尔代数的逻辑运算。
⋯⋯ 第七时钟后沿到 Q= 111 第八时钟后沿到 Q= 000
在第八个时钟脉冲到时, 计数器复位至0, 因 此这个计数器可以计由0 至7的数。
如8 位计数器可计由0至255 的数, 12
位计数器可计由0 至4095 的数, 16 位
则可计由0 至65535 的数。
微机原理与接口技术——第三章.ppt
常数
出现在汇编源程序中的固定值，即其在运行期间不会变化 字符串常数 是由单引号括起来的一串字符。汇编程序把它们表示成一 个字符序列，一个字节对应一个字符，把引号内的字符翻 译成ASCII码 。 ’218’——32H，31H，38H
11
表达式
由操作数和运算符组合的序列，它在汇编时能产生一个值。 算术运算符 ＋、－、*、/、MOD
SIZE
DATA5
LENGTH DATA9
SIZE
DATA9
;结果为1000H ;结果为0001H ;结果为1 ;结果为1 ;结果为1 ;结果为3 ;结果为3
24
PTR 运算符
合成运算符PTR可以由已存在的存储器操作数声名一个段和 偏移量相同，而类型不同的新的存储器操作数，格式如下:
类型 PTR 表达式
0123H、0456H、0789H、0ABCH
CODE SEGMENT
程序4.1
ASSUME CS:完CO成D4E个数
MOV AX, 0123H
相加
ADD AX, 0456H
ADD AX, 0789H
ADD AX, 0ABCH
MOV AX, 4C00H
INT 21H
CODE ENDS
END
32
顺序程序设计
2
常数与表达式
3
标识符
4
数据定义
5
与数据相关的操作符
6
符号定义
9
常数
出现在汇编源程序中的固定值，即其在运行期间不会变化
数值常数
按其基数的不同，可以有二进制(B)、八进制(O)、十进 制(D)、十六进制数(H)等不同的表示形式
00101100B 1234D 1234 255O 56H 0BA12H
微机原理及接口技术第三章-3-文档资料
操作类型举例： AND AL, 0FH
；寄存器 ∧ 立即数
AND CX, DI
; 寄存器 ∧ 寄存器
AND SI, MEM_NAME ; 寄存器 ∧ 存储器
AND ALPHA [DI], AX ; 存储器 ∧ 寄存器
AND WORD PTR [BX][SI], 0FFFEH ; 存储器 ∧ 立即数
信息学院自动化仪表研究所
例：判断A单元中数据的奇偶性
设： （A ）= 0AEH
程序：MOV AL，A
；(AL)=0AEH
TEST AL，01H
JZ EVEN …
； 结果=0为偶数转EVEN
奇数处理
… EVEN：偶数处理
检测（AL）的最低位是否为0，若为0转EVEN
信息学院自动化仪表研究所
3、OR（Lgical inclusive or )逻辑“或”指令
此处加标题
微机原理及接口技术 第三章-3
眼镜小生制作
微机原理与接口技术
二、 8086/8088的指令系统(续)
内容: 3、逻辑运算和移位指令
（一）逻辑运算指令 （二）移位指令 （三）循环移位指令
4、串操作指令
（一） 与REP相配合工作的MOVS、STOS、LODS指令 （二）与REPE/REPZ和REPNE/REPNZ联合工作的CMPS和
TEST word ptr [BX][DI], 6ACEH
; 寄存器 ∧ 立即数 ；寄存器 ∧ 寄存器 ; 寄存器 ∧ 存储器 ；存储器 ∧ 寄存器 ；存储器 ∧ 立即数
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用途：
微机原理与接口技术
常常用来检测一些条件是否满足，但又不希望改变原有
的操作数的情况下，常在此指令后边加一条 条件转移指令。
《微机原理与应用教学资料》第三章(课件).ppt
例：STRING1 DB ‘OK’ STRING2 DW ‘OK’
STRING1 ‘O’
‘K’
STRING2 ‘K’
‘O’
例：STRING2 DW ‘GOOD’；错误
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17
(2)堆栈、出栈指令 PUSH、POP 格式：PUSH 源
POP 目的 功能：PUSH 将源操作数压到堆栈中，POP将堆栈中数据弹
SS 10 20
SP初值 00 30
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20
入栈操作
堆栈段 起始地
址
栈顶 栈 底
PUSH AX 12 34 PUSH BX 1A B1 10200H 10202H 10204H 10206H 10208H …… 1022CH 1A B1 1022EH 12 34 10230H 00 11
SP 0000 23CE0
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(3) 交换指令 XCHG 格式：XCHG 目的，源 功能：目的操作数与源操作数互换 影响标志位：无
例：XCHG AL，BL XCHG BX，DX XCHG AL，BX；错误
注意： ❖ ① CS、IP 不能做操作数
例：XCHG CS，AX；错误 XCHG IP，BX；错误
（11065H）→AH 若（11064H）=00H，（11065H）=12H，（AX） =1200H
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5
一个字在存储体中相邻的两个字节存放，字单元的地址以低 位地址表示，存入时以低位字节在低地址，高位字节在高 地址
②段超越前缀:若段地址为CS、SS、ES，应在指令中指定段超 越前缀
❖ ② 不能直接交换两个存储单元 例：XCHG [1000H]，[BX]；错误
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寻址方式：说明操作数所在地址的方法。
操作数来源： 指令
CPU内部寄存器
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❖ 一、立即寻址方式
指令中包含操作数，不必执行总线周期，指令执 行速度快 例1： MOV AL，80H；80H→AL，（AL） =80H 例2： MOV AX，1234H；1234H→AX，（AH） =12H，（AL）=34H *加上（ ），表示取寄存器或内存单元的内容 ① 一般用于赋值。源操作数和目的操作数字长应 相同 ② 立即数只能做源操作数，不能做目的操作数 ③ 若是以字母打头的数，例：A0H在编程中必须 表示为0A0H
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3
❖ 二、寄存器寻址
操作数在寄存器中，不必执行总线周期，执行速度快
例1：INC AL ；（AL）+1→AL ，若（AL）=86H，指令执 行完（AL）=87H
例2：MOV AX，CX；（CX）→AX，若指令执行前 CX=3A68H,指令执行后AX= 3A68H
①目的与源操作数都可用寄存器寻址
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❖ 八、其它
①隐含寻址 例：DAA、AAA、AAS、DAS、AAM、 AAD
② I/O端口寻址 例：IN AL，63ห้องสมุดไป่ตู้； OUT 85H，AL； MOV DX，0FF4H； OUT DX，AL；
8
❖ 五、寄存器相对寻址
通过基址或变址寄存器的内容与指令中指定的8位或16位 位移量（Displacement)给出EA，操作数在内存中，需 执行总线周期
①
（SI）
8位
EA= （DI） DS +
disp
（BX）
16位
（BP）：SS
物理地址=段地址*16 +EA
例：MOV AX，[BX+1000H]；（DS:[BX+1000H]）→ AL，
物理地址=段地址*16 +EA
默认的段地址：只需出现BP，即为SS，其余为DS
例：MOV AX， [BX+SI]；（DS：[BX+SI]）→AL，（DS：[BX+SI+1]） →AH
MOV AX， [BX][SI]
MOV AX， [SI+BP]；（SS：[SI+BP]）→AL，（SS：[SI+BP+1]） →AH
第三章 8086的寻址方式和指令系统
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1
❖
3-1 8086寻址方式
指令：操作码：给出此指令应完成何种操作。告诉计算机 做什么
操作数：该指令的操作对象。告诉计算机对谁做
指令格式：操作码 目的操作数，源操作数 源操作数：数据从何而来。操作过程中原值不变。 目的操作数：送到哪里去。操作数原值不保留。
例：MOV AX， [BX+SI+1000H] ；（DS：EA） AL，（DS：[EA+1]） AH
MOV AX， 1000H [BX][SI]
若 DS=2000H，BX=1500H，SI=0300H，disp=1000H， (22800H)=26BFH
则 EA=1500H+0300H+1000H =2800H， 物理地址=20000H+2800H=22800H， AX=26BFH
（DS:[BX+1001H]）→ AH
MOV AX，1000H[BX]
②也可以通过指定超越前缀，改变段基地址
例：MOV AX，ES:10电0气0学院H学[习B部X资]料库
9
❖ 六、基址加变址寻址
由一个基址寄存器（BX或BP）和一个变址寄存器（SI或DI） 之和给出EA
①
[BX] [SI]
EA=
+
[BP] [DI]
物理地址，来获得操作电数气。学院学习部资料库
4
❖三、直接寻址
指令中直接给出操作数的有效地址EA，操作数在内存中， 需执行总线周期
有效地址EA：操作数的偏移地址
物理地址=段地址*16+EA ①默认段地址为DS，指令中有效地址EA加[ ]，以区别于立 即数。
*加上[ ]，表示里面的内容是内存中偏移地址 例1： MOV AL，[1064H] ；若（DS）=1000H，则 （11064H）→AL 例2: MOV AX，[1064H] ；（11064H）→AL，
（11065H）→AH 若（11064H）=00H，（11065H）=12H，（AX） =1200H
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一个字在存储体中相邻的两个字节存放，字单元的地址以低 位地址表示，存入时以低位字节在低地址，高位字节在高 地址
②段超越前缀:若段地址为CS、SS、ES，应在指令中指定段超 越前缀
MOV AX， [BP+SI]
例： MOV AX， [BX+BP] ；电错气误学院，学习B部X资、料库BP均为基址寄存器
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❖ 七、相对基址加变址寻址
由一个基址寄存器和一个变址寄存器的内容，再加上一个位 移量，三者之和确定EA
[BX] [SI] 8位 EA= + + disp
[BP] [DI] 16位
②注意数据匹配，源与目的操作数的长度必须一致
例：MOV AX，BL； 错误。
③可用于寄存器寻址的寄存器包括：4个通用寄存器，4个专用 寄存器
16位操作数：AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP
8位操作数： AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL
从第三种开始，指令的操作数都在内存中，须用不同的方法求出操作数的
指令中通过寄存器给出有效地址EA ，寄存器中为地址，操作 数在内存中，需执行总线周期
①可以用于寄存器间接寻址的寄存器有：SI、DI，BX、BP 变址寄存器 基址寄存器
寄存器名称外面必须加[ ]
② （SI） EA= （DI） DS（默认） （BX） （BP）：SS
物理地址=段地址*16+EA
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例： MOV AX，ES：[1064H]；将ES段中[1064H]的内容 →AX ES：MOV AX，[1064H]
③符号地址（给存储单元起一名字，变量名） 例：MOV AX，AREA1； 从符号地址为AREA1的存储单元 中取一个字 → AX 符号地址也允许段超越
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6
❖ 四、寄存器间接寻址
7
例：MOV BX, [SI];若（DS）=1000H，（SI） =2000H，（12000H）=318BH。则（BH）=31H， （BL）=8BH
③ 也可以通过指定超越前缀，改变段基地址 例：MOV BX，DS:[BP] ;（DS:[BP]）→BL ，(DS:[BP+1]）→BH
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