第02章-IBMPC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

第2章IBM-PC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

2.1CPU的功能結(jié)構(gòu)

CPU在處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序時(shí)，總是有規(guī)律地按以下步驟工作：（1）從存儲(chǔ)器中取出一條指令；（2）分析指令的操作碼；（3）（如果需要）從存儲(chǔ)器讀取操作數(shù)；（4）執(zhí)行該指令；（5）（如果指令要求）將結(jié)果寫入存儲(chǔ)器；（6）重復(fù)（1）~（5）。2.1.1執(zhí)行單元與接口部件單元

執(zhí)行單元EU包括：一個(gè)16位算術(shù)/邏輯單元ALU；一個(gè)16位狀態(tài)標(biāo)志寄存器；一組數(shù)據(jù)寄存器；一組指針和變址寄存器以及數(shù)據(jù)暫存器和EU控制電路。

EU不直接同外部總線相連，它從總線接口單元BIU的指令隊(duì)列中獲取指令。執(zhí)行指令時(shí)，若需要訪問存儲(chǔ)器或外部設(shè)備，EU就向BIU發(fā)出操作請求，由BIU完成相應(yīng)的操作。2.1.1執(zhí)行單元與接口部件單元

總線接口單元BIU包括：一組16位段寄存器（CS、DS、ES、SS）；一個(gè)16位的指令指示器；指令隊(duì)列（類似一個(gè)先進(jìn)先出的棧）；地址加法器；總線控制電路。

BIU始終“提前”從存儲(chǔ)器中預(yù)取出下面可能被執(zhí)行的指令填入隊(duì)列。2.1.1執(zhí)行單元與接口部件單元

寄存器1）通用寄存器（1）數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX）（2）地址指針（BP，SP）及變址寄存器（SI，DI）2）段寄存器（CS，DS，SS，ES）3）指令指示器IP4）程序狀態(tài)字寄存器PSW4）程序狀態(tài)字寄存器PSW2.2存儲(chǔ)器的組織

2.2.1存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容位（bit）：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的基本單位；字節(jié)（byte）：每8位組成一個(gè)字節(jié)；字（word）：2字節(jié)組成一個(gè)字（即8086/8088CPU的字長為16位）；

另外，還有雙字、四字等。存儲(chǔ)單元：存儲(chǔ)器中的一個(gè)字節(jié)、字、雙字等。存儲(chǔ)單元的地址：指定存儲(chǔ)器中某單元的位置。存儲(chǔ)單元的內(nèi)容：存儲(chǔ)器中某單元所存儲(chǔ)的內(nèi)容。2.2存儲(chǔ)器的組織

2.2.28086/8088存儲(chǔ)器的組織1）存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

8086/8088CPU具有1MB（1兆字節(jié)）的尋址能力，也即可以有220

個(gè)存儲(chǔ)單元（字節(jié)單元）來存放信息。

8086CPU具有16位寬的數(shù)據(jù)總線，在訪問存儲(chǔ)器時(shí)，可以直接訪問字，也可以訪問字節(jié)。

2.2存儲(chǔ)器的組織

2.2.28086/8088存儲(chǔ)器的組織2）存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)

8086/8088寄存器的長度為8或16位，16位地址可以訪問的最大存儲(chǔ)空間為64KB。而該微機(jī)系統(tǒng)的最大存儲(chǔ)容量為1MB，對每個(gè)字節(jié)單元編址需要20位的地址信息。

如何解決這一矛盾？

2.2存儲(chǔ)器的組織

2.2.28086/8088存儲(chǔ)器的組織2）存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)物理地址：標(biāo)志每個(gè)存儲(chǔ)單元的實(shí)際位置（20位）邏輯地址：段地址（16位）和偏移地址（16位，亦稱地址偏移量、偏移量）段地址×16d+偏移量=物理地址2）存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)

每個(gè)單元均有一個(gè)惟一確定的物理地址，但邏輯地址不惟一，如右圖所示。

2.2.28086/8088存儲(chǔ)器的組織3）堆棧堆棧是微型計(jì)算機(jī)中很重要的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，用它可暫存一些在某些特殊程序運(yùn)行中需要保護(hù)的數(shù)據(jù)或地址。堆棧最典型的用途是在調(diào)用子程序時(shí)，為實(shí)現(xiàn)子程序的正確返回，將斷點(diǎn)（也即調(diào)用位置）的地址和調(diào)用程序中的一些數(shù)據(jù)暫存起來。2.3Intel80x86系統(tǒng)高檔微處理器簡介2.3.180286微處理器超級16位微處理器，與8086保持向上兼容。2.3.280386微處理器是一個(gè)高性能全32位微處理器，功能相對完善，可靠性高，是CPU發(fā)展的一個(gè)里程碑。2.3Intel80x86系統(tǒng)高檔微處理器簡介2.3.380486微處理器第二代32位微處理器，是80386的換代產(chǎn)品。

2.3.4Pentium微處理器寄存器的長度為32位，包含有64位數(shù)據(jù)總線，32位地址線。由于采用了很多新技術(shù)，指令系統(tǒng)更加豐富，規(guī)模更加龐大。2.4外部設(shè)備

1）外部設(shè)備是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。外部設(shè)備與主機(jī)之間的信息交換是通過接口進(jìn)行。2）接口的組成（一組寄存器和其他輔助電路）（1）數(shù)據(jù)寄存器用來保存在外部設(shè)備和CPU之間傳遞的數(shù)據(jù)，起數(shù)據(jù)緩沖或鎖存的作用。（2）狀態(tài)寄存器用來保存外部設(shè)備或接口的狀態(tài)信息。（3）控制寄存器用來接收并存放CPU發(fā)出的各種控制命令及其他信息。2.4外部設(shè)備

3）訪問方式

給予外部設(shè)備中的每一個(gè)寄存器一個(gè)端口地