寻址方式和指令系统书课件.ppt

1、优秀精品课件文档资料第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 第2章 IBM PC计算机组织 2.1 80X86 微处理器 2.2 计算机系统概述2.3 存储器 2.4 中央处理器 2.5 外部设备 开开 始始第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.1 80 x86 微处理器 计算机主要由运算器，控制器，存储器，和输入输出设备构成。把运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理器（CPU）。由80386微处理器芯片构成的微机称386微机 由80486微处理器芯片构成的微机称486微机 晶体管数：指芯片中所包含的晶体管数，它说明器件的集成度返回本章首

2、页返回本章首页第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 主频：芯片所使用的主时钟频率。数据总线：负责计算机中数据在各组成部分之间的传送。地址总线：指专用于传送地址的总线宽度。根据这个数值可确定处理器可访问的存储器的最大范围。一般存储器以字节为存储信息的基本单位，用符号B来表示 第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.2 计算机系统概述2.2.1 硬件硬件 2.2.2 系统软件和用户软件系统软件和用户软件 2.2.3 存储器存储器 2.2.4 实模式存储器寻址实模式存储器寻址 返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织

3、计算机组织 计算机系统包括两部分：硬件，软件计算机系统包括两部分：硬件，软件硬件：电路，插件板，机柜等硬件：电路，插件板，机柜等软件：为了运行，管理和维护计算机而编软件：为了运行，管理和维护计算机而编制的各种程序的总和制的各种程序的总和.第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.2.1 硬件中央处理器总线控制逻辑存储器 接口 接口 大容量存储器 I/O 设备 I/O子系统 第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 计算机结构包括中央处理器CPU，存储器，输入/输出子系统三个主要组成部分，用系统总线把它们连接在一起。1存储器是计算机的记忆部件。存放程序

4、，程序中所用的数据，信息及中间结果。2中央处理机包括运算器和控制器两部分。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 运算器执行所有的算术和逻辑运算指令 控制器负责全机的控制工作，它负责把指令逐条从存储器中取出，经译码分析后向全机发出取数，执行，存数等控制命令以保证完成程序所要求的功能。3I/O子系统 包括I/O设备及大容量存储器两类外部设备。I/O设备是指负责与计算机的外部世界通信的输入/输出设备，如显示终端，键盘，打印机等多种类型的外部设备。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 大容量存储器：外存储器磁盘，磁带，光盘机器内部的存储器则称为内存储器，

5、简称内存。内外存的关系：内存小 外存大 速度快 速度慢 一般程序是存放在外存，运算时把它从外存传送到内存的某个区域，再由中央处理器控制执行。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 4系统总线：数据线，地址线和控制线。系统总线：数据线，地址线和控制线。系统总线把系统总线把CPU，存储器和存储器和I/O设备连接起设备连接起来，用来传送各部分之间的信息。它由总线来，用来传送各部分之间的信息。它由总线控制逻辑指挥工作。控制逻辑指挥工作。(1)数据线传送数据信息数据线传送数据信息(2)地址线指出信息的来源和目的地。地址线指出信息的来源和目的地。(3)控制线则规定总线的动作，如方向等

6、控制线则规定总线的动作，如方向等 第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 5.IBM PC机简介：机简介：1981年美国年美国IBM公司推出了个人计公司推出了个人计算机算机IBMPC。机中的机中的CPU由一个微处理由一个微处理器芯片器芯片8088组成，其主要性能是：组成，其主要性能是：系统时钟系统时钟 4.77MHz基本指令基本指令99条条机内字长机内字长16位，数据线位，数据线8根根寻址能力寻址能力1M字节，地址线字节，地址线20根根平均运算速度为平均运算速度为0.65MPs第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 PC机有机有1M字节随即存取的存储

7、器及字节随即存取的存储器及40KB字节只读存储器。字节只读存储器。ROM里存里存放有放有BASIC解释程序及基本输入解释程序及基本输入/输输出系统软件出系统软件BIOS，它们是只允许读它们是只允许读出而不允许用户写入或修改的。出而不允许用户写入或修改的。IBM PC机提供了三种基本外设接口。机提供了三种基本外设接口。它们是键盘，扬声器和盒式磁带。它们是键盘，扬声器和盒式磁带。外部设备：显示器，磁盘，软盘，外部设备：显示器，磁盘，软盘，打印机等。打印机等。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.2.2 2.2.2 系统软件和用户软件系统软件和用户软件 1系统软件：是由计

8、算机的生产厂家系统软件：是由计算机的生产厂家提供给用户的一组程序，这些程序是提供给用户的一组程序，这些程序是用户使用机器时为准备和执行用户程用户使用机器时为准备和执行用户程序所必须的。序所必须的。用户软件：用户自行编制的各种程序。用户软件：用户自行编制的各种程序。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 系统软件的核心为操作系统（系统软件的核心为操作系统（OS）操作系统是系统程序的集合，它的主要操作系统是系统程序的集合，它的主要作用是对系统的硬件，软件资源进行合作用是对系统的硬件，软件资源进行合理的管理，为用户创造方便，有效和可理的管理，为用户创造方便，有效和可靠的计算机工

9、作环境。靠的计算机工作环境。操作系统的主要部分是常驻监督程序，操作系统的主要部分是常驻监督程序，只要一开机它就存在于内存中，它可以只要一开机它就存在于内存中，它可以从内存中接收命令，并使操作系统执行从内存中接收命令，并使操作系统执行相应操作相应操作第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2 2I/OI/O驱动程序驱动程序用来对用来对I/OI/O设备进行控制或管理。设备进行控制或管理。当系统程序或用户程序需要使用当系统程序或用户程序需要使用I/OI/O设备设备时，就调用时，就调用I/OI/O驱动程序来对设备发出命驱动程序来对设备发出命令，完成令，完成CPUCPU和和I/OI

10、/O设备之间的信息传送。设备之间的信息传送。3 3文件管理程序文件管理程序 用来处理存储在外存储器中的大量信用来处理存储在外存储器中的大量信息，它可以和外存储器的设备驱动程序相息，它可以和外存储器的设备驱动程序相连接，对存储在其中的信息以文件形式进连接，对存储在其中的信息以文件形式进行存取，复制及其它管理操作行存取，复制及其它管理操作。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 4 4文本编辑程序文本编辑程序 文本是指由字母，数字，符号等组成文本是指由字母，数字，符号等组成的信息，它可以是一个用汇编语言或高级的信息，它可以是一个用汇编语言或高级语言编写的程序，也可以是一组数据

11、或一语言编写的程序，也可以是一组数据或一份报告。份报告。文本编辑程序用来建立，输入或修改文本，文本编辑程序用来建立，输入或修改文本，并使它存入存储器或大容量存储器中。并使它存入存储器或大容量存储器中。如：文本编辑器如：文本编辑器EDITEDIT可用来建立文件，可用来建立文件，修改文件。有删除，插入，编辑和显示等修改文件。有删除，插入，编辑和显示等功能。功能。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 5翻译程序翻译程序 汇编语言是一种符号语言，它几乎和机器语言汇编语言是一种符号语言，它几乎和机器语言一一对应，但在书写时却使用字符串组成的助记符。一一对应，但在书写时却使用字符串

12、组成的助记符。例如：加法在汇编语言中是用助记符例如：加法在汇编语言中是用助记符ADD表示的，表示的，而机器语言则可用而机器语言则可用6位二进制代码（位二进制代码（000010）来表示。）来表示。汇编程序汇编程序：把用户编制的汇编语言源程序翻译成：把用户编制的汇编语言源程序翻译成机器语言程序的一种系统程序。机器语言程序的一种系统程序。IBM PC机中的汇编程序有机中的汇编程序有ASM和和MASM两种。两种。ASM称为小汇编程序，它占有较小的存储区，但功称为小汇编程序，它占有较小的存储区，但功能弱。能弱。MASM称为宏汇编语言，它占有较大存储区，但功称为宏汇编语言，它占有较大存储区，但功能强。能强

13、。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 高级语言的翻译程序有高级语言的翻译程序有两种两种方式：方式：一种是先把高级语言程序翻译成机器语言程一种是先把高级语言程序翻译成机器语言程序，然后再在机器上执行，这种翻译程序称为序，然后再在机器上执行，这种翻译程序称为编编译程序译程序FORTRAN。另一种是直接把高级语言另一种是直接把高级语言程序在机器运行，一边解释一边执行，这种翻译程序在机器运行，一边解释一边执行，这种翻译程序称为程序称为解释程序解释程序BASIC。系统程序中的翻译程序包括汇编程序，系统程序中的翻译程序包括汇编程序，BASIC解释程序及各种高级语言的编译程序。解释

14、程序及各种高级语言的编译程序。6连接程序连接程序 用来把要执行的程序与库文件或其他已经翻用来把要执行的程序与库文件或其他已经翻译的子程序连接在一起，形成机器能执行的程序。译的子程序连接在一起，形成机器能执行的程序。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.2.32.2.3 存储器存储器计算机存储信息的基本单位是一个二进制位，计算机存储信息的基本单位是一个二进制位，一位可存储一个二进制数：一位可存储一个二进制数：0 0或或1 1，每，每8 8位组成位组成一个字节。一个字节。80868086，8028680286的字长为的字长为1616位，由位，由2 2个字节组成；个字节组

15、成；8038680386到到PentiumPentium机的字长为机的字长为3232位，由位，由4 4个字个字节组成。还有一种由节组成。还有一种由8 8个字节组成的即字长为个字节组成的即字长为6464位，为位，为4 4个字。个字。8038680386及其后继机型可处理及其后继机型可处理4 4字即字即8 8个字节。个字节。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 每个字节单元有一个二进制数表示地址，每个字节单元有一个二进制数表示地址，1616位二进制数可表示的位二进制数可表示的2 21616个字节单元的个字节单元的地址，即地址，即65536=6465536=64K K地址，用

16、十六进制地址，用十六进制编号为编号为:00000000FFFFHFFFFH一个存储单元中存放的信息为该存储单一个存储单元中存放的信息为该存储单元的内容，如果元的内容，如果4 4号字节单元号字节单元中存放的中存放的信息为信息为7878H H，则表示为则表示为（00040004）7878H H 0004H 0004H 78H第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 一个字存入存储器要占有相继的两个字节，一个字存入存储器要占有相继的两个字节，存放时低位字节存入低地址，高位字节存存放时低位字节存入低地址，高位字节存入高地址，这样二个字节单元就构成了一入高地址，这样二个字节单元就构成

17、了一个字单元，字单元地址采用它的低地址来个字单元，字单元地址采用它的低地址来表示。表示。4 4号字单元号字单元内容为内容为56785678H H表示为表示为（00040004）56785678H H 0004 0004H H 0005H 0005H 内存中内存中 0004H 0005H0004H 0005H78567856第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 双字单元由其最低字节的地址指定，双字单元由其最低字节的地址指定，4 4号双字单元内容（号双字单元内容（00040004）1234567812345678H H同一个地址既可以看作字节单元的地址，同一个地址既可以看作

18、字节单元的地址，又可看作字单元，双字，又可看作字单元，双字，4 4字单元。字单元。字单元地址可以是偶数，也可以是奇数。字单元地址可以是偶数，也可以是奇数。在在80868086中，访问存储器是字为单位进行的，中，访问存储器是字为单位进行的，字单元地址是以偶地址开始。字单元地址是以偶地址开始。字节内容（字节内容（0004）=78H 0004H字内容（字内容（0004）=5678H 0005H双字内容（双字内容（0004）=12345678 H 0006H 0007H78H56H34H12H第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 在内存中：0004H 0005H 0006H 0

19、007H 0008H 78563412第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.2.4 2.2.4 实模式存储器寻址实模式存储器寻址 8080 x86x86微处理器可以在实模式下和保护模式下微处理器可以在实模式下和保护模式下工作。工作。1 1存储器地址的分段存储器地址的分段 实模式下内存允许的最大寻址空间为实模式下内存允许的最大寻址空间为1 1MBMB 80888088的地址总线宽度为的地址总线宽度为2020位，位，2 220201048576104857610241024K K1M1M 其最大寻址空间为其最大寻址空间为1 1M M而其他微处理器则在实模式下只能访问前而

20、其他微处理器则在实模式下只能访问前1 1M M的存储地址。的存储地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 实模式就是为实模式就是为80888088而设计的工作方式，而设计的工作方式，它要解决在它要解决在1616位字长的机器里提供位字长的机器里提供2020位地址位地址的问题，故而采用存储器地址分段方式对存的问题，故而采用存储器地址分段方式对存储器分段。储器分段。2 2装入程序装入程序 用来把程序从外存储器传送到内存储器，用来把程序从外存储器传送到内存储器，以便机器执行。以便机器执行。例如：计算机开机后就需要立即启动装入例如：计算机开机后就需要立即启动装入程序把常驻监督程

21、序装入存储器，使机器运程序把常驻监督程序装入存储器，使机器运转起来转起来。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 3.3.调试程序调试程序 是系统提供给用户的能监督和控制是系统提供给用户的能监督和控制用户程序的一种工具，它可以装入，修用户程序的一种工具，它可以装入，修改，显示或逐条执行一个程序。改，显示或逐条执行一个程序。4.4.系统程序库和用户程序库系统程序库和用户程序库程序库程序库:各种标准程序，子程序及一些文各种标准程序，子程序及一些文件的集合称为程序库。件的集合称为程序库。它可以被系统程序或用户程序调用。它可以被系统程序或用户程序调用。第第2 2章章 IBM PC

22、IBM PC计算机组织计算机组织 2.3 存储器存储器2.3.1 存储单元的地址和内容存储单元的地址和内容 2.3.2 存储器地址分段存储器地址分段 2.3.3 保护模式存储器寻址保护模式存储器寻址 返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.3.1 存储单元的地址和内容存储单元的地址和内容 计算机存储信息的基本单位是一个二进计算机存储信息的基本单位是一个二进制位，一位可存储一个二进制数：制位，一位可存储一个二进制数：0或或1.每每8位组成一个字节，位编号如下所示：位组成一个字节，位编号如下所示：7 6 5 4 3 2 1 0IBM PC机的字长为

23、机的字长为16位，由位，由2个字节组成，位编号如个字节组成，位编号如下所示：下所示：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 在存储器里以在存储器里以字节字节为单位存储信息。为单位存储信息。为了正确地存放或取得信息，每一为了正确地存放或取得信息，每一个字节单元给以一个个字节单元给以一个存储器地址存储器地址，地，地址从址从0 0开始编号，顺序的每次加开始编号，顺序的每次加1 1，在，在机器里，地址也是用二进制数来表示机器里，地址也是用二进制数来表示的。当然它是无符号整数，书写格式的。当然它是无符号整数

24、，书写格式为十六进制数。为十六进制数。一个存储单元中存放的信息称为该一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容存储单元的内容 。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 如图表示了存储器里存放的信息的情况如图表示了存储器里存放的信息的情况。34 12 1EH 2FH0000H000100020003000400051234H1235H第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 在内存中：0000 0001 0002 0003 0004 0005 1234 1235 1236 123734121E2F第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机

25、组织 1.1.4 4号号“字节字节”单元单元存放的信息为存放的信息为3434H H，即即4 4号单元中的内容为号单元中的内容为3434H H，表示为（表示为（00040004）3434H H 2.2.但机器字长是但机器字长是1616位，大部分数据都是以位，大部分数据都是以 字为单位表示的。字为单位表示的。一个字存入存储器要占有相继的两个字一个字存入存储器要占有相继的两个字节，存放时，节，存放时，低位字节存放低地址，高位低位字节存放低地址，高位字节存放高地址字节存放高地址，也就是说以相反的次序，也就是说以相反的次序存入的。存入的。这样两个字节单元构成了一个字单元，这样两个字节单元构成了一个字单元

26、，字单元采用它的低地址进行存取。字单元采用它的低地址进行存取。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 4号号“字字”单元的内容为单元的内容为1234H，表示为：表示为：（0004）1234H 同一地址可看成字节单元同一地址可看成字节单元/字单元地址，应字单元地址，应据使用情况来定。据使用情况来定。3字地址可以是偶数或奇数。字地址可以是偶数或奇数。机器是从偶地址访问存储器的机器是从偶地址访问存储器的，对奇地址，对奇地址单元，要取一个字需访问单元，要取一个字需访问 2 次存储器次存储器。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 4.如用如用0004表示字地

27、址，（表示字地址，（0004）表示）表示0004单元的内容，如果单元的内容，如果0004单元中存放单元中存放着着1234H，即：即：(0004H)=1234H,而而1234H又是一个地址，又是一个地址，(1234H)2F1EH则：则：(0004H)=(1234H)2F1EH第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.3.2 存储器地址分段存储器地址分段 1前面已提到前面已提到16位字长的机器可以访问的最位字长的机器可以访问的最大存储空间为大存储空间为64K字节，而字节，而PC机的最大存储容机的最大存储容量为量为1M字节。字节。要访问要访问1M字节空间的存储器必须有字节空间

28、的存储器必须有20位地址。位地址。用用16进制表示进制表示1M的地址范围的地址范围00000FFFFF，在在16位字长的机器里，用存储器地址分段的方位字长的机器里，用存储器地址分段的方法来提供法来提供20位地址。位地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2 2程序员在编制程序时要把存储程序员在编制程序时要把存储器划分成段，每个段的大小可达器划分成段，每个段的大小可达6464K K，这样段内地址可用这样段内地址可用1616位表示。位表示。PCPC机段的起始地址是从任一小段的机段的起始地址是从任一小段的首地址开始。首地址开始。规定：从规定：从0 0地址开始，每地址开始，

29、每1616个字节个字节为一为一小段小段。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 下面列出了存储器最低地址区的三个小段下面列出了存储器最低地址区的三个小段地址区间。每行为一小段：地址区间。每行为一小段：0000000000，0000100001，00002 00002,0000,0000E,0000FE,0000F00010,00011,00012,00010,00011,00012,0001E,0001F,0001E,0001F00020,00021,00022,00020,00021,00022,0002E,0002F,0002E,0002F其中，第一列就是每个小段的首

30、地址。其中，第一列就是每个小段的首地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 特征：在特征：在1616进制表示的地址中，最低为进制表示的地址中，最低为0 0（即（即20 20 位地址的低位地址的低4 4位为位为0 0）。）。在在1 1M M字节的地址空间里，共有字节的地址空间里，共有6464K K个小段首地址。个小段首地址。表示如下：表示如下：00000 00000H H 00010H 00010H 41230H 41230H 41240H 41240H FFFE0H FFFE0H FFFF0H FFFF0H第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织

31、3 3在在1 1M M字节的存储器里，每一个存储单元都字节的存储器里，每一个存储单元都有唯一的有唯一的2020位地址，称为该位地址，称为该存储单元的物理存储单元的物理地址地址。CPUCPU访问存储器时，必须确定所要访问的存储访问存储器时，必须确定所要访问的存储单元的物理地址才能存取该单元中的内容。单元的物理地址才能存取该单元中的内容。2020位位物理地址物理地址由由1616位位段地址段地址和和1616位位偏移地址偏移地址组成。组成。段地址段地址是指每一段的起始地址，是指每一段的起始地址，由于它必须由于它必须是小段的首地址，所以其低是小段的首地址，所以其低4 4位是位是0 0，这样就，这样就规定

32、段地址只取段起始地址的高规定段地址只取段起始地址的高1616位值位值。偏移地址偏移地址则是指在段内相对于段起始地址的则是指在段内相对于段起始地址的偏移值。偏移值。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 0000 +即：把段地址在移即：把段地址在移4 4位再加上偏移地址就形位再加上偏移地址就形成物理地址。成物理地址。写成：写成：1616d d段地址偏移地址物理地段地址偏移地址物理地址址显然每个显然每个存储单元地址存储单元地址由不同的段地址由不同的段地址和不同的偏移地址组成和不同的偏移地址组成 1616位位段地址段地址 1616位位偏移地址偏移地址 2020位位物理地址物理地

33、址第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 4 4在在PCPC机中，有四个专门存放段地址机中，有四个专门存放段地址 的寄存器，称为段寄存器。的寄存器，称为段寄存器。CS CS：代码段代码段 DS DS：数据段数据段 SS SS：堆栈段堆栈段 ES ES：附加段附加段 每个段寄存器可以确定一个段的每个段寄存器可以确定一个段的起始地址。起始地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 各段的用途：各段的用途：CSCS：代码段存放当前正在运行的程序。代码段存放当前正在运行的程序。DSDS：数据段存放当前运行程序所用的数据数据段存放当前运行程序所用的数据 如果

34、程序中使用了串处理命令，则其如果程序中使用了串处理命令，则其源操作数也存放在数据段中。源操作数也存放在数据段中。SSSS：堆栈段定义了堆栈所在的区域堆栈段定义了堆栈所在的区域 堆栈是一种数据结构，它开辟了一个堆栈是一种数据结构，它开辟了一个比较特殊的存储区域，并以后进先出的方比较特殊的存储区域，并以后进先出的方式来访问这一区域。式来访问这一区域。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 ESES：附加段是一个附加的数据段附加段是一个附加的数据段 辅助的数据区，也是串处理指令的目辅助的数据区，也是串处理指令的目的操作数的存放区。的操作数的存放区。编程时，应按规定把程序的各部分

35、放在规编程时，应按规定把程序的各部分放在规定的区域之内。定的区域之内。一般情况下，各段在存储器中的分配是由一般情况下，各段在存储器中的分配是由操作系统负责的，每个段可以独立的占用操作系统负责的，每个段可以独立的占用6464K K存储区，各段也允许重叠。存储区，各段也允许重叠。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 01500H CS DS 1CD00H SS ES 4200H 段寄存器 B000H 0150H4200H1CD0HB000H存储器存储器 6464K K代码代码 6464K K堆栈堆栈6464K K数据数据 6464K K附加附加数据数据第第2 2章章 IBM

36、 PCIBM PC计算机组织计算机组织 0200H0400H0480H存储器 08K代码 2K数据 256K堆栈段寄存器02000H04800H04000HCSDSSSES第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.3.3 保护模式存储器寻址 虚拟存储器可支持编写的程序具有比虚拟存储器可支持编写的程序具有比主存储器能提供的更大的空间，实际主存储器能提供的更大的空间，实际上，程序将存放在外存储器中，程序上，程序将存放在外存储器中，程序运行时，由操作系统进行管理，把正运行时，由操作系统进行管理，把正在执行的那部分程序调入主存储器而在执行的那部分程序调入主存储器而保护寻址模式则

37、对虚拟存储特性又很保护寻址模式则对虚拟存储特性又很好的支持。好的支持。1逻辑地址逻辑地址 CS IP 段地址偏移地址第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 在实模式存储器寻址时，程序员只要在程序中给出在实模式存储器寻址时，程序员只要在程序中给出存放在段寄存器中的段地址并在指令中给出偏移地存放在段寄存器中的段地址并在指令中给出偏移地址，机器就会自己用段地址左移址，机器就会自己用段地址左移4 4位再加上偏移地址位再加上偏移地址的方法求得存储单元的物理地址。从而取出所要存的方法求得存储单元的物理地址。从而取出所要存储单元的内容。储单元的内容。程序员在编程时只给出逻辑地址，机器自

38、动取得程序员在编程时只给出逻辑地址，机器自动取得物理地址，在保护模式下，仍是由程序员给出逻辑物理地址，在保护模式下，仍是由程序员给出逻辑地址，机器求得物理地址。地址，机器求得物理地址。逻辑地址逻辑地址 CS EIP CS EIP 和实模式区别：偏移地址为和实模式区别：偏移地址为3232位长，最大段长可从位长，最大段长可从6464KBKB扩大到扩大到4 4GBGB 选择器选择器偏移地址偏移地址第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2 2描述符描述符描述符用来描述段的大小，段在存储器中的位置及描述符用来描述段的大小，段在存储器中的位置及其控制和状态其控制和状态 描述符描述符

39、在保护模式下，逻辑地址由选择器和偏移地址两部在保护模式下，逻辑地址由选择器和偏移地址两部分组成，选择器存放在段中但它不能直接表示段基分组成，选择器存放在段中但它不能直接表示段基地址，而由操作系统通过一定方法取得段地址。地址，而由操作系统通过一定方法取得段地址。系统按选择器的内容，根据指定的途径可以找到所系统按选择器的内容，根据指定的途径可以找到所选段对应操作符，从而根据其给出的基地址和界限选段对应操作符，从而根据其给出的基地址和界限值确定所要得存储器所在的段，再加上逻辑地址中值确定所要得存储器所在的段，再加上逻辑地址中指定的偏移地址，就可以找到存储器指定的偏移地址，就可以找到存储器。基地址界限

40、 访问权 附加字段第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.4 中央处理器 2.4.1 中央处理器CPU的组成 2.4.2 8086/8088的寄存器组 返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.4.1 中央处理器中央处理器CPUCPU的组成的组成 CPUCPU的任务的任务是执行存放在存储器里的指令序列。是执行存放在存储器里的指令序列。它由运算器和控制器两部分组成。在机器中它就它由运算器和控制器两部分组成。在机器中它就是一个微处理器芯片是一个微处理器芯片80888088算术逻辑部件算术逻辑部件ALUALU 用来进行算术和逻

41、辑运算用来进行算术和逻辑运算控制逻辑控制逻辑:负责对全机的控制工作，包括负责对全机的控制工作，包括:(1)(1)从存储器取出指令从存储器取出指令 (2)(2)对指令进行译码分析对指令进行译码分析(3)(3)从存储器取得操作数从存储器取得操作数(4)(4)发出执行指令的所有命令发出执行指令的所有命令(5)(5)把结果存入存储器中把结果存入存储器中(6)(6)对总线及对总线及I/OI/O传送的控制等传送的控制等。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 数据寄存器AXBXCX 指针及变址存储器DX AH ALBH BLCH CLDH DL控制逻辑ALU PSWSPBPSIDII

42、P段寄存器CSDSSSES第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 工作寄存器工作寄存器 每一个寄存器相当于运算器中的每一个寄存器相当于运算器中的一个存储单元。一个存储单元。它用来存放计算过程中所需要的它用来存放计算过程中所需要的或所得到的各种信息。或所得到的各种信息。包括操作数地址，操作数及运算包括操作数地址，操作数及运算的中间结果等。的中间结果等。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 2.4.2 8086/8088的寄存器组 数据寄存器数据寄存器 包括包括AXAX，BXBX，CXCX，DXDX四个通用寄存器，四个通用寄存器，用来暂时存放计算过程中

43、所用到的操作用来暂时存放计算过程中所用到的操作数，结果或其他信息。数，结果或其他信息。它们可以以字的形式访问，或者也可以它们可以以字的形式访问，或者也可以以字节的形式访问。以字节的形式访问。例如：对例如：对AXAX可分别访问高字节可分别访问高字节AHAH或低字或低字节节ALALAXAX：累加器，是算术运算的主要寄存器；累加器，是算术运算的主要寄存器；所有的所有的I/OI/O指令都使用这一寄存器与指令都使用这一寄存器与 外设传送信息。外设传送信息。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 BXBX：通用通用R R；在计算存储器地址时用作基址寄在计算存储器地址时用作基址寄存器。

44、存器。CXCX：通用通用R R；在循环在循环LOOPLOOP和串处理指令中用作和串处理指令中用作隐含的计算组。隐含的计算组。DXDX：通用通用R R；在作双字长运算时把在作双字长运算时把DXDX和和AXAX组合组合在一起存放一个双字长数，在一起存放一个双字长数，DXDX存高位字；对存高位字；对I/OI/O操作，操作，DXDX存存I/OI/O的端口地址。的端口地址。指针及变址寄存器指针及变址寄存器包括包括SP,BP,SI,DISP,BP,SI,DI四个四个1616位寄存器。位寄存器。存放操作数以字（存放操作数以字（1616位）为单位使用。位）为单位使用。在段内寻址时提供偏移地址。在段内寻址时提供

45、偏移地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 SPSP：堆栈指针堆栈指针R RBPBP：基址指针基址指针R R SP,BP SP,BP可与可与SSSS寄存器联用来确定堆栈段中的寄存器联用来确定堆栈段中的某一存储单元。某一存储单元。SPSP用来指示栈顶的偏移地址，用来指示栈顶的偏移地址，BPBP作为堆栈区中的一个基地址以便访问堆栈作为堆栈区中的一个基地址以便访问堆栈中的其他信息。中的其他信息。SISI：源变址源变址R RDIDI：目的变址寄存器目的变址寄存器 一般与一般与DSDS联用，用来确定数据段中某一存联用，用来确定数据段中某一存储单元地址，这两个变址寄存器有自动增

46、量储单元地址，这两个变址寄存器有自动增量/减量的功能。减量的功能。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 在串处理指令中，在串处理指令中，SISI和和DIDI作为隐含的源作为隐含的源变址和目的变址寄存器，此时变址和目的变址寄存器，此时SISI和和DSDS联用，联用，DIDI和和ESES联用，分别达到在数据段和附加段联用，分别达到在数据段和附加段中寻址的目的。中寻址的目的。段寄存器：包括段寄存器：包括CS,DS,SS,ESCS,DS,SS,ES控制寄存器：专用寄存器（控制寄存器：专用寄存器（IP,SPIP,SP和和FLAGSFLAGS三个寄存器）三个寄存器）IP,PCWIP

47、,PCW两个两个1616位寄存器。位寄存器。IP:IP:指针寄存器，它用来存放代码段中的偏指针寄存器，它用来存放代码段中的偏移地址。移地址。在程序运行的过程中，它始终指向下一在程序运行的过程中，它始终指向下一条指令的首地址，它与条指令的首地址，它与CSCS寄存器联用确定寄存器联用确定下一条指令的物理地址。下一条指令的物理地址。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 地址地址 存储器存储器 控制器取下一控制器取下一条要执行的指令，而控制器一旦取得这条指条要执行的指令，而控制器一旦取得这条指令就马上修改令就马上修改IPIP的内容，使的内容，使IPIP指向下一条指指向下一条指令

48、的首地址。令的首地址。作用：控制指令序列的执行流程。作用：控制指令序列的执行流程。【PCWPCW】FLAGS FLAGS为标志寄存器为标志寄存器程序状态寄存器，程序状态寄存器，1616位，由条件码和控制码标位，由条件码和控制码标志构成。志构成。条件码标志：记录程序中运行结果的状态信息。条件码标志：记录程序中运行结果的状态信息。这些状态信息往往作为后继条件转移，指令这些状态信息往往作为后继条件转移，指令的转移控制条件叫条件码，包括的转移控制条件叫条件码，包括6 6位。位。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 OFOF：溢出标志溢出标志 OFOF1 1，不溢出不溢出 OF=

49、0OF=0 在运算过程中，操作数超出了机器能表在运算过程中，操作数超出了机器能表示的范围。示的范围。SFSF：符号标志符号标志 SFSF1 1，结果为结果为0 0，否则，否则SFSF0 0ZFZF：零标志零标志 ZFZF1 1，结果结果0 0，否则，否则ZFZF0 0CFCF：进位标志进位标志 CFCF1 1，最高有效位有进位，最高有效位有进位，否则否则CF=0CF=0记录运算时从最高有效位产生的进位值。记录运算时从最高有效位产生的进位值。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 AFAF：辅助进位标志辅助进位标志，记录运算时第三位（半，记录运算时第三位（半个字节）产生的进

50、位值个字节）产生的进位值例如：执行加法指令时第三位有进位时置例如：执行加法指令时第三位有进位时置1 1PFPF：奇偶标志奇偶标志 当结果操作数中的个数为偶当结果操作数中的个数为偶数时置数时置PF=1PF=1，奇数奇数PF=0PF=0用来为机器中传送中传送信息时，可能出现用来为机器中传送中传送信息时，可能出现的代码出错情况提供检验条件。的代码出错情况提供检验条件。第第2 2章章 IBM PCIBM PC计算机组织计算机组织 控制标志：（3个）（1 1）DFDF：方向标志方向标志，在串处理指令中控制处理信息的方向用。DFDF1 1，变址变址R R的的SI/DISI/DI减量，从高地址向低地址方向；