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第2章微处理器与总线主要内容:§2.1微型机的基本结构一、微型计算机系统组成微型计算机系统的三个层次核心级——微处理器硬件系统级——微型计算机系统级一、微型计算机的基本结构微型计算机的概念结构主机硬件系统——CPU主机硬件系统——存储器有关内存储器的几个概念内存容量内存操作内存储器的分类主机硬件系统——输入/输出接口接口的功能主机硬件系统——总线BUS2.微型计算机的软件系统3.微型计算机的物理结构主板的主要硬件构成芯片组二、计算机的工作过程存储程序计算机的工作原理执行指令的三个基本步骤:取指、译码和执行例:计算5+8§2.28088微处理器一、概述对于8080与8085及较早的8位微处理器:程序执行由取指令和执行指令的循环来完成的,每条指令执行完后CPU必须等待到下条指令取出来后才能执行。8086/8088取指部分与执行部分是分开的。在一条指令的执行过程中可以取出下一条(或多条)指令,指令在指令队列中排队;在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令,减少CPU为取指令而等待的时间,提高CPU的利用率和整个运行速度。8086/8088微处理器:BIU和EU分开,取指和执行可以重迭,大大减少了等待取指所需的时间,提高CPU的利用率。重迭操作技术:一方面提高了整个执行速率,另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度的要求。指令预取队列(IPQ)8088的流水线操作结论返回8088/8086CPU的特点8088CPU的两种工作模式最小模式引脚最大模式引脚二、8088CPU的引线及功能·地址/数据线主要引线(最小模式下)主要的控制和状态信号[例]:READY信号(输入):中断请求和响应信号总线保持信号三、8088CPU的内部结构外部总线执行部件四个段寄存器:CS、DS、SS、ESCS管理代码段;DS管理数据段SS管理堆栈段;ES管理附加段.执行单元EU执行单元包括总线接口单元BIU8088的内部寄存器通用寄存器数据寄存器数据寄存器特有的习惯用法地址指针寄存器BX与BP在应用上的区别变址寄存器段寄存器控制寄存器四、存储器寻址物理地址存储器分段2-3-3、存储器地址分段:8086/8088有20条地址总线,直接寻址能力为220=1M字节。用16进制数表示1M字节的地址范围应为00000H~FFFFFH(1)、8086/8088内部20位物理地址形成(2)、逻辑地址与物理地址(1)、8086/8088内部20位物理地址形成存储器地址分段8086地址总线是20位的,CPU中的寄存器是16位的,20位地址无法用16位寄存器表示,必须分段。程序员在编制程序时把存储器划分成段。段内地址16位,每个段的大小最大可达64KB;实际可以根据需要来确定段大小,可以是1,100,1000,在64K范围内的任意字节数。IBMPC机对段的起始地址有限制,即段不能从任意地址开始:必须从任一小段(paragraph)的首地址开始。小段的概念从0地址开始每16字节为一小段,对于16位地址总线,段内存储器小段地址如下:如:0000H,0001H,0002H,……,000EH,000FH一个小段0010H,0011H,0012H,……,001EH,001FH0020H,0021H,0022H,……,002EH,002FH……FFF0H,FFF1H,FFF2H,……,FFFEH,FFFFH其中:第一列就是每个小段的首地址。每个小段首地址特征:在16进制表示的地址中,最低位为0H(即20位地址的低4位为0000B)。在1M字节的地址空间,共有64K个小段其首地址为:00000H00010H…41230H41240H…FFFE0HFFFF0H20位物理地址形成物理地址:在1M字节存储器里,每个存储单元都有一个唯一的20位地址作为该存储单元的物理地址。CPU访问存储器时,必须先确定所要访问的存储单元的物理地址才能取出(或存入)该单元中的内容。20位物理地址形成:由16位段地址和16位偏移地址组成。段地址:只取段起始地址高16位值。偏移地址:指在段内某内存单元物理地址相对段起始地址的偏移值。物理地址计算方法:即把段地址左移4位再加上偏移地址值形成物理地址,写成:物理地址=16d段地址+偏移地址。*每个存储单元只有唯一的物理地址。但可由不同的段地址和不同的偏移地址组成。(2)、逻辑地址与物理地址逻辑地址与物理地址概念逻辑地址与物理地址概念如下页图所示。逻辑地址:由段基址和段内偏移地址组成的地址,段基址和段内偏移地址都是16位的无符号二进制数,在程序设计时使用。物理