80X86计算机组织概说

1978年,Intel公司开发出16位的8086微处理芯片,这标志着Intel公司80X86微处理芯片的开发历史由此开始;本文从80X86微处理器、基于微处理器的计算机系统构成、中央处理机、存储器、外部设备几点作重要知识梳理。

一:80x86微处理器

1、80x86是一组把运算器和控制器集成在一个芯片上的中央处理器(cpu)的微处理器系列;

2、把微处理器作为中央处理器,配上存储器、输入输出设备和系统软件就构成了微计算机系统,如由80386微处理器芯片构成的微机称为386微机等;

二:基于微处理器的计算机系统构成

1、从计算机系统构成的硬件方面来讲,微机由中央处理机、存储器、输入输出设备三个主要组成部分,并用系统总线把它们连接在一起;中央处理机由运算器和控制器两部分组成;存储器是计算机的记忆部件;外部设备包括I/O设备及大容量存储器两类外部设备组成;

2、计算机系统构成的软件方面来讲,软件包括系统软件和用户软件(用户自己编写的软件),其中系统软件的核心是操作系统包括I/O驱动程序、文件管理程序、文本编辑程序等;

3、计算机唯一能够识别的语言是机器语言,所以计算机系统就需要有一种把汇编语言或者其他高级语言翻译成机器语言的功能;翻译语言包括汇编程序、解释程序和编译程序;汇编程序是将汇编语言翻译成机器语言的一种系统程序;解释程序是将高级语言翻译称机器语言后在系统上统一执行的程序;编译程序是将高级语言的每一条指令直接在机器上运行,执行一边解释一边执行操作的系统程序;

4、连接程序:用来把要执行的程序与库文件或其他已经翻译好的子程序连接在一起,形成及其能够执行的程序;装入程序:用来把外存储器的程序装入到内存储器的程序;调试程序:系统提供给用户用来监督和控制用户程序的一种工具;

三:中央处理机

1、中央处理机由算逻单元、控制逻辑、工作寄存器三部分组成;

2、工作寄存器包括可见寄存器和不可见寄存器,可见寄存器包括通用寄存器和专用寄存器;通用寄存器按照存储单位位数可以分为两类,一类是可以以16位形式访问也可以以8位形式访问的寄存器,称为数据寄存器,包括AX,BX,CX,DX;另一种是只能以16位形式访问的寄存器,这类存储器通常提供偏移地址使用,可称为指针或变址寄存器;

3、数据寄存器的用法不同,AX(accumulator)作为累加器使用,是算术运算的主要寄存器,另外所有的I/O设备都指定该寄存器与外部设备传送信息;BX(base)经常做基址存储器;CX(count)常用来保存计数值;DX(data)作双字长运算时与AX组合使用,并用来存储高位字;,另外可以用来存放I/O的端口地址;数据寄存器以八位形式使用时,例如AX可以用AH代表高位字节,AL用来代表低位字节;

4、指针或变址寄存器也可以在运算过程中存放操作数但只能以16位为单位使用;各寄存器如下:SP(stack pointer)称为堆栈指针寄存器;BP(base pointer)称为基址指针寄存器;SI(source index)称为源变址寄存器;DI(destination index)称为目的变址寄存器;SI、BI通常和SS(stack statement)堆栈段寄存器连用,SI用来表明段顶的偏移地址、DI用来表明堆栈段中一个基地址用来访问堆栈中的信息;DI和SI通常和数据段寄存器DS(Data Segment)连用,用来访问数据段内的信息;

5、专用寄存器,IP(instruction pointer)与代码段寄存器CS(code segment)连用表示下一条指令的首地址;FLAGS为标志寄存器,用来存放条件码标志、控制标志、和系统标志;段寄存器也属于专用寄存器,用来直接或间接地存放段地址,CS(code segment)代码段寄存器,用来存放当前正在运行的程序;DS(data segment)数据段寄存器,用来存放当前运行程序使用的数据,另外串处理的源操作数也存放在该段中;SS(stack segment)堆栈段寄存器,定义了堆栈所在的区域;ES(extral segment)附加段寄存器,为附加的数据段,是一个辅助的数据段,可用来作为串操作的目的操作数存放区;

6、条件码标志用来记录程序中运行结果的状态信息,由cpu自动设置;OF(overflow flag)溢出标志,为1时表示运算时结果或者操作数超出了机器能够表示的范围,否则为零;SF(sign flag)符号标志,运算结果为负值,值为1,否则为0;ZF(zero flag)零标志,运算结果为零时值为1,否则为0;CF(carry flag)进位标志,最高有效位进位时置为1,否则为0;AF(anxiliary carry flag)辅助进位标志,半个字节有进位时置为1,否则为零;PF(parity flag)奇偶标志,结果操作数1的个数为偶数置为1,否则为0;

7、控制标志位为方向标志DF(direction flag),在串操作时使用,值为1时表示从高位向地位方向处理,值为零时方向相反;系统标志位不牵扯故不赘述;


寄存器

四:存储器

1、机器字长为16位时,一个字在存储器内的存储方式为低字节存放在低位,高字节存放在高位;

2、为解决16位字长的机器提供20位地址的问题,采用存储器地址分段的方法,机器规定;从零地址开始,每16个字节为一个小段;这个规定的特征是采用十六进制表示时,最后一位为0;在这种方法下物理地址的计算方法是:物理地址=段地址*10H+偏移地址;

3、

五:外部设备

外部设备是通过外设接口与CPU进行联系的。每个外设接口包括一组寄存器,数据寄存器存放外设和CPU要传的数据;状态寄存器存放外设的状态信息,忙或闲命令;寄存器存放CPU给外设的命令读写命令;

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