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ch1基本组成

层次

  • 微处理器 (CPU):(8086, 80286)

    控制器, 运算器(ALU), 寄存器组, 系统总线

    控制器分为:

    • 指令寄存器IR (Instruction Register)
    • 指令译码器ID (Instruction Decoder)
    • 定时与控制电路

    寄存器组分为:

    • 累加器 AX
    • 数据缓冲寄存器 DX
    • 计数寄存器 CX
    • 地址缓冲寄存器 BX
    • 程序计数器 IP
    • 状态标志寄存器 PSW
    • 通用寄存器组 AX ~ DX
    • 暂存器

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segment_address

系统总线(BUS)外部分为:

  • 控制总线

    一般为单向

  • 地址总线

    地址为n位宽,那么将有2^n个地址(即0~(2^n)-1),对应存储单元2^n Bytes

  • 数据总线

    双向传送

  • 微型计算机 (增加Cache,主存储器:内存)

    Cache RAM,RAM,ROM, I/O接口(即输入输出接口电路)

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    输入输出接口电路用芯片如:

    • 缓冲器:74LS244、74LS245
    • 锁存器:74LS373
    • 可编程中断控制器8259A
    • 可编程计数器/定时器8253
    • 可编程并行/串行接口芯片8255A/8250A
    • DMA控制器8237A模/数和数/模转换器

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  • 微型计算机系统 (MCS) (增加外存,外设)

    I/O设备,软件系统

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硬件结构

  • 冯·诺依曼结构

    • 地址码(2进制)-> data && program(2进制) 存放地址 [data && program不分开存]

    • 程序计数器(PC)-> 指令序列(即程序)-> 控制器工作

      具体过程:

      • 码段寄存器CS及指令指针寄存器IP -> 控制器 (取指)
      • 控制器取 -> 指令代码 in 内存
      • CPU中对代码 分析 (译码)
      • 控制器send该指令功能对应控制信号 - > 各个部件
      • 各个部件执行 (执行)

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  • 哈佛结构

    • 存储器:程序存储器,数据存储器
    • 总线分为:程序总线,数据总线

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  • 现代计算机

    • 主存储器:冯·诺依曼结构

      指令和数据合用

    • 高速缓冲存储器(Cache):哈佛结构

      指令Cache,数据Cache

分段编址

  • 分为代码段、数据段、堆栈段和附加段,一段最大 2^ 16 = 64KB

    段地址分别由CS/DS/SS/ES四个寄存器给出

    memory_address

    • 串操作:源串DS:SI ,目的串ES:DI
  • 分段编址好处

    • 大部分指令只涉及16位地址:在2 ^16 = 64kB的段内寻址 => 减小了指令长度、提高了执行速度
    • 便于程序的浮动加载:程序本身是可浮动的,与物理地址(段地址无关),只与偏移地址有关
  • 8086的固定用途存储区 [物理地址 20 bits]

    00000H-003FFH,1KB 中断向量表;

    B0000H-B0F9FH, 4KB 单色显示器显示缓冲区;

    B8000H-BBF3FH,16KB 彩色显示器显示缓冲区;

    FFFF0H-FFFFFH,16B 复位程序入口;

  • 8086的I/O编址

    端口:I/O接口电路中可被访问存储单元 (8086可以访问64KB的I/O端口)

    • I/O端口和存储器统一编址

      可以用对存储器的指令来 => 对IO端口的访问

    • I/O端口单独编址

      • 使用MOV指令访问存储器,M/$\overline{IO}$ = 1

      • 使用IN/OUT指令访问端口,M/$\overline{IO}$ = 0

        输入-IN, $\overline{RD}$=0

        输出-OUT,$\overline{WR}$=0