微機(jī)原理第1章-概述

參考教材微型計算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第五版）周明德主編從過時的8086芯片學(xué)起的原因IA-32結(jié)構(gòu)是完全兼容的

8088/8086是Intel80x86系列芯片的基礎(chǔ)

構(gòu)造一個小型系統(tǒng),要采用8086(8088)

PC機(jī)的存儲器容量已經(jīng)很大,但是基本存儲單元的工作原理沒有變,構(gòu)成存儲器的原理沒有變,存儲器與CPU的接口原理、接口方法也沒有變

PC機(jī)的外設(shè)越來越豐富，但是PC機(jī)與外設(shè)的接口方法并沒有變，中斷的工作原理及中斷處理方法也沒有變

PC機(jī)主板上已用兩塊專用芯片代替以前大量的接口芯片和中小規(guī)模集成電路，但是它們?nèi)匀痪哂?255A、8250、8353（8254）、8259和8237等芯片的作用。并且在自行構(gòu)造系統(tǒng)時，仍然要使用這些通用的接口芯片

第一章概述1.080X86系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概要歷史微型計算機(jī)的發(fā)展微型計算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展來表征的微處理器的集成度每隔18個月就會翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍

------摩爾定律1971年～1977年是微處理器發(fā)展的早期階段:字長為4位或8位，集成度約為3000～10000晶體管/片，微處理器的主頻為0.1～5MHz。1971年：Intel4004，是世界上第一片單片微處理器4位微處理器，尋址空間為4096個半字節(jié),指令系統(tǒng)包括45條指令1972年：Intel8008，是世界上第一片8位微處理器。8008采用了10

m生產(chǎn)工藝，集成度為3500個晶體管，工作頻率為200KHz。1974年：Intel8080采用了6

m生產(chǎn)工藝，集成度為6000個晶體管，主頻為2MHz。1975年4月，MITS公司推出了以8080為CPU的世界上第一臺個人計算機(jī)Altair8800。值得一提的是，Altair8800的BASIC語言解釋器是BillGates編寫的1976年：Intel8080Intel公司生產(chǎn)的最后一種8位通用微處理器，8085的工作頻率提高到5MHz，指令系統(tǒng)的指令數(shù)上升到246條。微型計算機(jī)的發(fā)展第一代：8086/8088（1978年-1981年）1978年--8086采用了3

m工藝，集成了29,000個晶體管，工作頻率為4.77MHz。它的寄存器和數(shù)據(jù)總線均為16位，地址總線為20位，從而使尋址空間達(dá)1MB。同時，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有很大的改進(jìn)，采用了流水線結(jié)構(gòu)，并設(shè)置了6字節(jié)的指令預(yù)取隊列1979年--8088除了它的數(shù)據(jù)總線為8位以外，其余均與8086相同。8088采用8位數(shù)據(jù)總線是為了利用當(dāng)時現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯片。由于8088內(nèi)部支持16位運(yùn)算，而與I/O之間傳輸為8位，故8088稱為準(zhǔn)16位微處理器。1981年8月，IBM公司推出以8088為CPU的世界上第一臺16位微型計算機(jī)IBM5150PersonalComputer，即著名的IMBPC。X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第二代：80286（1982年-1984年）采用1.5

m工藝，集成了134,000個晶體管，工作頻率為6MHz。80286的數(shù)據(jù)總線仍然為16位，但是地址總線增加到24位，使存儲器尋址空間達(dá)到16MB。1985年IBM公司推出以80286為CPU的微型計算機(jī)IBMPC/AT，并制定了一個新的開放系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，這就是的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（ISA）。該結(jié)構(gòu)提供了一個16位、高性能的I/O擴(kuò)展總線。80年代中期到90年代初，80286一直是微型計算機(jī)的主流CPU。在這一時期，還誕生了世界上最早的芯片組（chipsets）。X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第三代：80386（1985年-1988年）第一個實用的32位微處理器，采用了1.5

m工藝，集成了275,000個晶體管，工作頻率達(dá)到16MHz。80386的內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)總線和地址總線都是32位的。通過32位的地址總線，80386的可尋址空間達(dá)到4GB。這時由32位微處理器組成的微型計算機(jī)已經(jīng)達(dá)到超級小型機(jī)的水平。80386的其他一些版本：80386SX，包含16位數(shù)據(jù)總線和24位地址總線，尋址空間為16MB；80386SL／80386SLC，包含l6位數(shù)據(jù)總線和25位地址總線，尋址空間為32MB。由于這些微處理器由于與I/O之間傳輸為16位，故也稱為準(zhǔn)32位微處理器。X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第四代：80486（1989年-1992年）采用1

m工藝，集成了120萬個晶體管，工作頻率為25MHz。80486微處理器由三個部件組成：一個80386體系結(jié)構(gòu)的主處理器，一個與80387相兼容的數(shù)學(xué)協(xié)處理器和一個8KB容量的高速緩沖存儲器。80486把80386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了修改，大約有一半的指令在一個時鐘周期內(nèi)完成，而不是原來的兩個，這樣80486的處理速度一般比80386快2到3倍。Intel公司還生產(chǎn)過80486的其他一些版本：80486SX，工作頻率20MHz，不包含數(shù)學(xué)協(xié)處理器；80486DX2，采用雙倍時鐘，內(nèi)部執(zhí)行速度達(dá)到66MHZ，內(nèi)存存取速度為33MHz；80486DX4，采用三倍時鐘，內(nèi)部執(zhí)行速度達(dá)到100MHZ，內(nèi)存存取速度為33MHz。X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第五代：Pentium（1993年-1997年）Pentium處理器的發(fā)展分成三代第一代Pentium處理器（以P5代稱，1993年）采用0.8

m工藝技術(shù)，集成了310萬個晶體管，工作頻率為60MHz/66MHz。第二代Pentium處理器（以P54C代稱，1994年）采用0.6

m工藝，工作頻率為90MHz/100MHz。第三代PentiumMMX（以P55C代稱1997年）增加了57條多媒體指令在體系結(jié)構(gòu)上，Pentium在內(nèi)核中采用了RISC技術(shù)，可以說它是CISC和RISC技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第六代：P6（1996-今）PentiumPro、PentiumII、PentiumIII采用0.6m-0.18m工藝，集成度550萬-750萬晶體管，時鐘頻率166MHz-1GHz，采用二級高速緩存，2級超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)，一個時鐘周期可以執(zhí)行3條指令X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展第七代：未來----64位Mecerd（P7）X86系列微型計算機(jī)的發(fā)展1.2計算機(jī)基礎(chǔ):計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成框圖輸入設(shè)備運(yùn)算器控制器輸入信息輸出設(shè)備輸出信息讀出讀出外存儲器寫入內(nèi)存儲器寫入取出指令數(shù)據(jù)信息控制信息微型計算機(jī)CPU+內(nèi)存+I/O接口外圍設(shè)備中央處理器CPU1.2.1馮·諾依曼結(jié)構(gòu)：控制器:負(fù)責(zé)控制并協(xié)調(diào)各部件的工作,使計算機(jī)能自動地執(zhí)行程序。控制器從存儲器順序地取出指令，并對指令代碼進(jìn)行翻譯，然后向各部件發(fā)出相應(yīng)的命令，使指令規(guī)定的操作得以執(zhí)行。因此，控制器是統(tǒng)一指揮和控制計算機(jī)各部件進(jìn)行工作的中央機(jī)構(gòu)。輸入設(shè)備：負(fù)責(zé)把用戶的程序和數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)的存儲器中。

輸出設(shè)備：負(fù)責(zé)從計算機(jī)中取出程序執(zhí)行結(jié)果或其它信息，供用戶查看。

存儲器：是實現(xiàn)記憶功能的部件。數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進(jìn)制形式

運(yùn)算器：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，即數(shù)據(jù)的加工處理。微處理器嚴(yán)格講，微處理器≠CPUCPU指的是計算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域，由算術(shù)邏輯部件(ALU)和控制部件兩大主要部分組成把CPU和一組稱為寄存器（Registers）的特殊存儲器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中，這個器件才被稱為微處理器微型計算機(jī)系統(tǒng)的三個層次微型計算機(jī)以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲器（ROM）、讀寫存儲器（RAM）、輸入／輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計算機(jī)，稱為微型計算機(jī)。將這些組成部分集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上，稱為單片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)。微型計算機(jī)系統(tǒng)以微型計算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備以及控制微型計算機(jī)工作的軟件，就構(gòu)成了完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)。微型計算機(jī)如果不配有軟件，通常稱為裸機(jī)微型計算機(jī)系統(tǒng)組成：微型計算機(jī)外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件程序設(shè)計語言應(yīng)用程序位（bit）是計算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或1的一個二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時記作b字節(jié)（byte）由8個位二進(jìn)制位組成，通常用作計算存儲容量的單位。字節(jié)作為單位時記作B,是衡量計算機(jī)所容納信息量多少的單位。1．位和字節(jié)例如：一張3.5英寸的軟盤容量為1.44MB，即表示該軟盤可存儲：1.44×1024×1024×8≈12079595位二進(jìn)制信息，或者說能存儲：1.44×1024×1024÷2≈752762個漢字。例2數(shù)字編碼計算機(jī)內(nèi)部處理信息二進(jìn)制代碼形式流通、處理信息轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化計算機(jī)中為什么要采用二進(jìn)制？

在計算機(jī)中任何信息均采用二進(jìn)制，計算機(jī)內(nèi)部存儲、處理的只有0和1組成的代碼。主要原因如下：

二進(jìn)制在計算機(jī)中容易實現(xiàn)（只需二種狀態(tài)）；運(yùn)算簡單；如：十進(jìn)制的乘法運(yùn)算，九九表有100條法則，而二進(jìn)制只有4條法則：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1。便于計算機(jī)實現(xiàn)邏輯運(yùn)算；“1、0”兩種狀態(tài)剛好與“真、假”、“是、非”對應(yīng)2、二進(jìn)制編碼常用計數(shù)制的表示方法可用右下角小數(shù)字來表示不同數(shù)制的數(shù)。如：(100)2(100)10(100)16(100)8在計算機(jī)中，通常用數(shù)字后面跟一個英文字母來表示不同數(shù)制的數(shù)。如：110B（二進(jìn)制）5A6H（十六進(jìn)制）685D（十進(jìn)制）235O（八進(jìn)制）在計算機(jī)應(yīng)用中引入十六進(jìn)制數(shù)主要是為了書寫和使用上的方便，在計算機(jī)內(nèi)部信息處理仍是二進(jìn)制數(shù)。注意：因為23=8，24=16，所以，一位八進(jìn)制數(shù)可以用3位二進(jìn)制數(shù)來表示，一位十六進(jìn)制數(shù)可以用4位二進(jìn)制數(shù)來表示。進(jìn)位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制采用的都是進(jìn)位計數(shù)制，進(jìn)位計數(shù)制中用少量數(shù)碼按次序排列成數(shù)位，并按由低到高的進(jìn)位方式進(jìn)行計數(shù)。基數(shù)和權(quán)是進(jìn)位十進(jìn)制的兩個基本要素。基數(shù)是進(jìn)位計數(shù)制中所用數(shù)碼的個數(shù)，基數(shù)為r的進(jìn)位計數(shù)制中需要r個數(shù)碼，每個數(shù)位計滿r就向高位進(jìn)一，即逢r進(jìn)一。在進(jìn)位計數(shù)制表示的數(shù)中，同一數(shù)字處在不同位置表示不同的值，它所表示的值是該數(shù)字乘以一個由它所處位置所決定的常數(shù)，這一常數(shù)就是該數(shù)位所具有的權(quán)。r進(jìn)制數(shù)各位的權(quán)是以r為底的冪。進(jìn)制轉(zhuǎn)換總結(jié)進(jìn)位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換任何一個r進(jìn)制數(shù)N可以表示為：

若r=10，則十進(jìn)制數(shù)，其各位的權(quán)是以10為底的冪；若r=2，則是二進(jìn)制數(shù)，其各位的權(quán)是以2為底的冪；若r=8，則是八進(jìn)制數(shù)，其各位的權(quán)是以8為底的冪，八進(jìn)制中共有八個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7；若r=16，則是十六進(jìn)制數(shù)，其各位的權(quán)是以16為底的冪，十六進(jìn)制中共有16個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。為了明確表示一個數(shù)所采用的進(jìn)位計數(shù)制，可以該數(shù)的后面加上下標(biāo)(B)、(O)、(D)、(H)，分別表示該數(shù)為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制進(jìn)位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換r進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)按照公式展開求和例1.分別把二進(jìn)制數(shù)1011.01和十六進(jìn)制數(shù)F0.C用十進(jìn)制表示十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換步驟：①把r寫成十進(jìn)制數(shù)；②將N除以r，記錄商和余數(shù)，并用r進(jìn)制表示余數(shù)，這余數(shù)便是用r進(jìn)制表示的數(shù)的最低位數(shù)字；③把上次的商進(jìn)行②中所述除以r取余的運(yùn)算，用r進(jìn)制表示余數(shù)；重復(fù)這種運(yùn)算直到商為0，這時的余數(shù)即為十進(jìn)制數(shù)N用r進(jìn)制表示時的最高位數(shù)字。十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制數(shù)例2.把十進(jìn)制數(shù)103用二進(jìn)制表示例3.把十進(jìn)制數(shù)506用十六進(jìn)制表示小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換步驟：①把r寫成十進(jìn)制數(shù)；②將N乘以r，記錄積的整數(shù)部分和小數(shù)部分，并用r進(jìn)制表示整數(shù)部分，該整數(shù)即為轉(zhuǎn)換后r進(jìn)制小數(shù)的最高位；③把上次積的小數(shù)部分進(jìn)行②中所述乘以r取整的運(yùn)算，用r進(jìn)制表示積的整數(shù)部分；重復(fù)這種運(yùn)算直到積的小數(shù)部分為0，或者達(dá)到所要求的位數(shù)，這時的整數(shù)部分即為十進(jìn)制數(shù)N轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制小數(shù)的最低位。十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制數(shù)例4.把十進(jìn)制0.8125用八進(jìn)制表示二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換從二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制時，從小數(shù)點位置開始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每四位二進(jìn)制數(shù)為一組用一位十六進(jìn)制的數(shù)字來表示，不足四位的用0補(bǔ)足，就是相應(yīng)十六進(jìn)制的表示。從二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制時，從小數(shù)點位置開始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每三位二進(jìn)制數(shù)為一組用一位八進(jìn)制的數(shù)字來表示，不足三位的用0補(bǔ)足，就是相應(yīng)八進(jìn)制的表示。例5.把二進(jìn)制1011011010111.11101用十六進(jìn)制表示例6.把八進(jìn)制數(shù)62.31用二進(jìn)制表示數(shù)值數(shù)據(jù)的表示符號數(shù)的表示把二進(jìn)制數(shù)的最高一位定義為符號位，符號位為0表示正數(shù)，符號位為1表示負(fù)數(shù)這種在計算機(jī)中使用的、連同符號位一起數(shù)值化了的數(shù)，稱為機(jī)器數(shù)。機(jī)器數(shù)所表示的真實的數(shù)值，稱為真值。對于符號數(shù)，機(jī)器數(shù)常用的表示方法有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種。數(shù)X的原碼記作[X]原，反碼記作[X]反，補(bǔ)碼記作[X]補(bǔ)。最高位表示符號，數(shù)值位用二進(jìn)制絕對值表示的方法，稱為原碼表示法一個負(fù)數(shù)的原碼符號位保持不變，其余位取反就是機(jī)器數(shù)的另一種表示方法，反碼表示法。正數(shù)的反碼與原碼相同。將負(fù)數(shù)的反碼加1，則得到機(jī)器數(shù)的補(bǔ)碼表示。正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同。補(bǔ)碼定義特點：當(dāng)正數(shù)時，后面的7位為數(shù)碼部分；當(dāng)負(fù)數(shù)時，后面的7位按位取反再加1才是它的二進(jìn)制值；補(bǔ)碼的幾何表示補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則模（module）就是一個計數(shù)系統(tǒng)的最大容量，其大小等于以進(jìn)位計數(shù)制基數(shù)為底，以位數(shù)為指數(shù)的冪。凡是用器件進(jìn)行的運(yùn)算都是有模運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果超過模的部分被運(yùn)算器自動丟棄。補(bǔ)碼的運(yùn)算規(guī)則補(bǔ)碼運(yùn)算的溢出3字符編碼1、ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼） 采用7位二進(jìn)制代來對一個字符進(jìn)行編碼，可表示128個字符。2、編碼表:P4153、

ASCII碼表特點4漢字編碼◆其實，所有漢字輸入法都是根據(jù)漢字的特點（字形、筆劃、聲音等）對漢字進(jìn)行編碼，這些都屬于外部輸入碼，簡稱外部碼或輸入碼?！魹榱擞脩糨斎敕奖愣O(shè)計的特定外部輸入碼，必須通過特定的輸入字典或特定的轉(zhuǎn)換函數(shù)，投影到對應(yīng)的內(nèi)部碼上，這樣一來，不管你用什么方法輸入同一個漢字，存入計算機(jī)的都是與字形發(fā)生器嚴(yán)格一一對應(yīng)的內(nèi)部碼。在計算機(jī)中存放的、處理過程中采用的都是唯一的內(nèi)部碼。輸入設(shè)備輸入碼輸出設(shè)備輸入字典內(nèi)部處理內(nèi)部碼輸出字典字形表示1.2.3、指令程序和指令系統(tǒng)指令：將計算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫下來，稱為指令指令＝操作碼＋操作數(shù)程序：能實現(xiàn)某種功能的（算法）指令集合。程序＝算法＋指令指令系統(tǒng)：計算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令。1011000000000111機(jī)器語言程序語言代碼特點不利于查錯、記憶利于查錯十六進(jìn)制表示機(jī)器語言匯編（助記符）利于查錯、記憶B0H07HMovAL，07H1.2.4初級計算機(jī)微型計算機(jī)的工作過程就是執(zhí)行程序的過程，而程序由指令序列組成，因此，執(zhí)行程序的過程，就是執(zhí)行指令序列的過程，即逐條地從存儲器中取出指令并完成指令所指定的操作。由于執(zhí)行每一條指令，都包括取指、譯碼和執(zhí)行三個基本步驟，所以，微型計算機(jī)的工作過程，也就是不斷地取指令、譯碼和執(zhí)行的過程，直到遇到停機(jī)指令時才結(jié)束機(jī)器的運(yùn)行。微型計算機(jī)的工作過程運(yùn)算器的組成例1:(A)+(C)->A,其中(A)=5,(C)=3控制器的組成組合邏輯控制器微程序控制器控制器的組成組合邏輯控制器和微程序控制器，兩種控制器各有長處和短處。組合邏輯控制器設(shè)計麻煩，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦設(shè)計完成，就不能再修改或擴(kuò)充，但它的速度快。微程序控制器設(shè)計方便，結(jié)構(gòu)簡單，修改或擴(kuò)充都方便，修改一條機(jī)器指令的功能，只需重編所對應(yīng)的微程序；要增加一條機(jī)器指令，只需在控制存儲器中增加一段微程序，但是，它是通過執(zhí)行一段微程。具體對比如下：組合邏輯控制器又稱硬布線控制器，由邏輯電路構(gòu)成，完全靠硬件來實現(xiàn)指令的功能。控制器的組成組合邏輯控制器的設(shè)計步驟①設(shè)計機(jī)器的指令系統(tǒng)：規(guī)定指令的種類、指令的條數(shù)以及每一條指令的格式和功能。②初步的總體設(shè)計：如寄存器設(shè)置、總線安排、運(yùn)算器設(shè)計、部件間的連接關(guān)系等。③繪制指令流程圖：標(biāo)出每一條指令在什么時間、什么部件進(jìn)行何種操作。④編排操作時間表：即根據(jù)指令流程圖分解各操作為微操作，按時間段列出機(jī)器應(yīng)進(jìn)行的微操作。⑤列出微操作信號表達(dá)式，化簡，電路實現(xiàn)。控制器的組成組合邏輯控制器微程序控制器控制器的組成微程序控制(簡稱微碼控制)的基本思路是：用微指令產(chǎn)生微操作命令，用若干條微指令組成一段微程序?qū)崿F(xiàn)一條機(jī)器指令的功能(為了加以區(qū)別，將前面所講的指令稱為機(jī)器指令)。內(nèi)存儲器的結(jié)構(gòu)主機(jī)的運(yùn)行原理執(zhí)行第0條指令執(zhí)行第1條指令執(zhí)行第2條指令執(zhí)行第3條指令1.2.5尋址方式1.2.5.1立即尋址操作數(shù)所在的地址直接包含在指令中。指令的操作數(shù)部分就是操作數(shù)本身。

AHALAX...B83412...代碼段

(存儲器中)操作碼(B8)操作數(shù)(1234H)

立即數(shù)一條指令1234MOVAX，1234H1.2.5.2寄存器尋址寄存器中保存的是操作數(shù)的內(nèi)容。例：INCBL操作：使BL中內(nèi)容加1后送回+1BL00011.2.5.3直接尋址操作數(shù)部分直接給出有效地址（EA）。例：MOVAX，[1234H]機(jī)器碼：A13412操作：把偏移量1234H作為EA，在數(shù)據(jù)段中找到相應(yīng)的字單元，再將字單元的內(nèi)容送AX。1.3.3.4寄存器間址尋址寄存器中保存的是操作數(shù)的地址。

例：MOVAX，[BX]機(jī)器碼：8B04操作：以BX的內(nèi)容作為有效地址EA，在數(shù)據(jù)段中找到對應(yīng)的字單元，再將該字單元的內(nèi)容送AX中。1.2.6指令的執(zhí)行過程1.3計算機(jī)的硬件和軟件微型計算機(jī)硬件軟件微型計算機(jī)外圍設(shè)備----系統(tǒng)軟件程序設(shè)計語言應(yīng)用軟件、軟件包、數(shù)據(jù)庫微處理器內(nèi)存儲器輸入/輸出接口電路系統(tǒng)總線運(yùn)算器控制器RAMROM數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線鍵盤/顯示器、打印機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、D/A、A/D轉(zhuǎn)換器監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)匯編程序解釋程序編譯程序機(jī)器語言匯編語言高級語言（1）硬件是基礎(chǔ)，軟件依賴于硬件的存在而發(fā)生作用。（2）軟件是靈魂，是硬件功能的擴(kuò)充和完善。（3）硬件和軟件相互滲透，相互促進(jìn)，并可以相互轉(zhuǎn)化。1.3.1軟硬件之間的相互關(guān)系軟件的概念：電子計算機(jī)為解決某問題而編寫的程序及運(yùn)用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所需的手續(xù)、規(guī)則、文件的總稱。軟件的分類：用戶語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理工具軟件應(yīng)用軟件開發(fā)軟件硬件維護(hù)工具軟件裝配程序調(diào)試程序匯編語言操作系統(tǒng)裸機(jī)1)、系統(tǒng)軟件：充分利用計算機(jī)資源，便于使用、管理、操作維護(hù)計算機(jī)編制的程序的總稱。2)、應(yīng)用軟件：為解決各類實際應(yīng)用問題而編制的程序。1.3.2計算機(jī)的軟件系統(tǒng)3)、支撐軟件：信息數(shù)據(jù)軟件。A、操作系統(tǒng)是管理和控制計算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件資源的大型程序。B、語言處理程序主要有各種語言和它們的匯編程序、解釋程序、編譯程序。C、服務(wù)性程序指為了幫助用戶使用與維護(hù)計算機(jī)，提供服務(wù)性手段而編制的一類程序。系統(tǒng)軟件包括：1、操作系統(tǒng)2、程序設(shè)計語言編寫計算機(jī)程序所用的語言即為程序設(shè)計語言，它是人與計算機(jī)之間交換信息的工具，是軟件系統(tǒng)的重要組成部分。程序設(shè)計語言一般分3類：機(jī)器語言匯編語言高級語言機(jī)器語言機(jī)器語言：是機(jī)器可識別的，不需翻譯，直接供機(jī)器使用。（每一條語句即是一條二進(jìn)制形式的指令代碼）特點：最低級的程序設(shè)計語言，難閱讀、難理解、難編寫和記憶，但執(zhí)行速度最快。匯編語言匯編語言：面向機(jī)器，“符號化”，用助記符代替二進(jìn)制代碼—符號語言。特點：低級語言，比機(jī)器語言易閱讀、易理解、易修改和檢查等，執(zhí)行速度也快。但匯編語言依賴于具體的微處理器型號，故通用性、可移植性較差。高級語言高級語言：采用“自然語言的詞匯，語法也相近的自封閉語法體系”。面向問題求解過程—算法語言或過程語言。特點：更易閱讀和理解，獨立于具體的機(jī)器系統(tǒng)，其通用性、可移植性大大提高。目前，世界上已有上千種高級語言，用得較多的是Fortran、Pascal、C、Prolog、Lisp、VB、VC等數(shù)十種。3、語言處理程序源程序：采用高級語言或匯編語言編寫的程序。目標(biāo)程序：機(jī)器能直接執(zhí)行的用“0”、“1”代碼表示的程序（機(jī)器碼）。語言處理程序語言處理程序的任務(wù)就是把源程序翻譯成目標(biāo)程序。源程序目標(biāo)程序（機(jī)器碼）翻譯將程序轉(zhuǎn)化成機(jī)器語言稱為翻譯；“匯編程序”的功能是將匯編語句（ADD）轉(zhuǎn)化成機(jī)器語言（10000000）；“解釋程序”的功能是將高級語言逐行轉(zhuǎn)化成機(jī)器語言；“編譯程序”的功能是將高級語言一次性轉(zhuǎn)化成機(jī)器語言；編譯可視作“成批處理”，且產(chǎn)生目標(biāo)程序。解釋是逐條執(zhí)行，并且不產(chǎn)生目標(biāo)程序。ADDBASIC語言A＋BFORTRAN、C語言匯編程序解釋程序編譯程序機(jī)器語言（10000000＝ADD）高級語言匯編語言程序計數(shù)器ALUCPU計算機(jī)編好的程序翻譯機(jī)器碼存于存儲器執(zhí)行計算機(jī)程序設(shè)計語言第一代語言

機(jī)器語言

第二代語言匯編語言第三代語言

高級語言第四代語言

面向問題的語言編程語言的發(fā)展一般所謂的第四代語言(ForuthGenerationLanguage，4GL)，是指不需要專門技術(shù)即可使用的套

裝軟件，通常以句子或圖像(icon)選擇所要的功能。第四代語言提供了功能強(qiáng)大的非過程化問題定義手段，用戶只需告知系統(tǒng)做什么，而無需說明怎么做，因此可大大提高軟件生產(chǎn)率。

1.4微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)微處理器CPU存儲器DMA控制部件輸入/輸出接口部件外設(shè)外設(shè)1.4.1微型計算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)1）地址總線AB（AddressBus）

用于傳送CPU發(fā)出的用于選擇要訪問的器件或部件的地址信息。（在微機(jī)中，除存儲器具有單元地址外，幾乎所有的I/O接口部件都具有地址。）一般處理器有16根、20根或更多。數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）

用于傳送微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的各種類型的數(shù)據(jù)。（數(shù)據(jù)可以由外部流向CPU，也可由CPU流向外部，故是雙向傳輸線。）8位CPU有8根，16位CPU有16根等?？刂瓶偩€CB（ControlBus）

傳送保證微機(jī)同步和協(xié)調(diào)的定時和控制信號。1.4.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1總線接口部件（BIU）與存儲器、I/O接口電路的接口部件組成：指令隊列、段寄存器組、指令指針、地址加法器和總線控制器等組成功能：完成所有外部總線的操作：取指令、讀/寫操作數(shù)、地址變換和總線操作等2累加器和算術(shù)邏輯單元組成：算術(shù)邏輯部件ALU、標(biāo)志寄存器、通用寄存器組等組成。功能：負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。3內(nèi)部寄存器陣列通用寄存器組：通用數(shù)據(jù)寄存器：（16位）AX、BX、CX、DX （8位）AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL指針與變址寄存器：堆棧指針寄存器SP，基址指針寄存器BP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。CPU的工作原理就象一個工廠對產(chǎn)品的加工過程：進(jìn)入工廠的原料（指令），經(jīng)過物資分配部門（控制單元）的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線（邏輯運(yùn)算單元），生產(chǎn)出成品（處理后的數(shù)據(jù)）后，再存儲在倉庫（存儲器）中，最后等著拿到市場上去賣（交由應(yīng)用程序使用）。

CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的比喻1.5多媒體計算機(jī)多媒體技術(shù)利用計算機(jī)來綜合、集成地處理文字、圖形、圖像、聲音、視頻、動畫等媒體，而形成的一種全新的信息傳播和處理技術(shù)。這種技術(shù)包括計算機(jī)屏幕顯示、視頻光盤、CD-ROM以及語言和聲音的綜合，同時在這些部件之間建立邏輯連接，從而使整個系統(tǒng)具有交互性。顯然，多媒體技術(shù)使計算機(jī)進(jìn)一步擺脫了“計算工具”的傳統(tǒng)觀念，成為處理各種信息的強(qiáng)有力工具。多媒體計算機(jī)習(xí)題1.微型計算機(jī)系統(tǒng)有哪三個層次，簡述其內(nèi)涵及其聯(lián)系與區(qū)別2.試述馮

諾依曼計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和馮

諾依曼存儲程序工作原理3.將二進(jìn)制數(shù)11011.011轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)4.設(shè)計算機(jī)字長為8位，求機(jī)器數(shù)E3(H)分別為原碼、反碼、補(bǔ)碼、無符號數(shù)、壓縮BCD碼時對應(yīng)的真值5.5.Key：21.25+15.4+21.25=57.9北京郵電大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，白中英，計算機(jī)組成原理[美]KrisJamsa，PCPerformanceTuningandUpgradingTipsandTechniques沈美明，溫冬嬋，IBM-PC匯編語言程序設(shè)計[美]ScottMueller,UpgradingandRepairingPCs參考教材1.1臺式個人計算機(jī)的構(gòu)成（組裝）

PC配件的搭配問題

在裝機(jī)之前，我們必須逐一采購各種配件，然而這些配件必須有機(jī)地配合才能使用。具體來說，大家必須注意五點：CPU與芯片組配合內(nèi)存與主板配合電源與主板配合顯卡與主板配合CPU風(fēng)扇與CPU配合

1.1.1裝機(jī)必備——硬件基礎(chǔ)知識

主板由5部分組成：CPU、存儲器、總線、插槽和電源。它就象一座城市：CPU猶如行政領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)；存儲器類似住宅、賓館、倉庫、廣場；總線則是大街小巷及交通指揮中心；插槽則象車站、碼頭、機(jī)場，代表主板與外界交換數(shù)據(jù)的能力；電源則是供應(yīng)能量的電廠，通常電源在主板上只是一個插座，電源電路不在主板上。主板的總線結(jié)構(gòu)1.1.2、簡潔的最小系統(tǒng)

所謂“最小系統(tǒng)”就是CPU（包含風(fēng)扇）、主板、內(nèi)存、顯卡、電源這五項配件。為了避免反復(fù)裝卸，強(qiáng)烈建議大家在固定主板之前使用“最小系統(tǒng)”驗證系統(tǒng)是否能夠順利點亮。當(dāng)然，在測試時一定要注意防護(hù)靜電。其實，最佳的靜電防護(hù)方法便是使用專用的放靜電帶，并且接地。如果沒有接地設(shè)備，當(dāng)我們要用手接觸板卡時，可以用手觸摸一下自來水管或潮濕的地面，把自己身上攜帶的靜電泄放掉，避免在接觸板卡時人身對板卡放電，造成板卡的損壞。特別是冬季干燥寒冷，我們穿的多為羊毛化纖制品，最容易產(chǎn)生靜電。1.1.3實戰(zhàn)演練——最小系統(tǒng)試驗既然最小系統(tǒng)是構(gòu)成了整個PC的核心，那么我們就從安裝最小系統(tǒng)開始。在安裝時應(yīng)該找一個防靜電帶置于主板的下方，同時將主板放在較為柔軟的物品上，以免刮傷背部的線路，建議使用防靜電包裝袋以及泡沫袋（圖）。1安裝CPU

CPU的安裝并不困難，大家首先要找對方向。注意觀察主板上CPU插槽，其中有些邊角處并沒有針孔，這一位置也應(yīng)該對應(yīng)CPU上缺針的位置。以AMD的AthlonXP或者Duron處理器為例，其針腳有兩個邊角呈“斜三角”（圖），應(yīng)該對準(zhǔn)SocketA插槽上的“斜三角”（圖）。如果方向反了，那么CPU是無法順利嵌入CPU插槽的。至于Intel的Pentium4或者Celeron4（賽揚(yáng)）處理器，只有一個邊角呈現(xiàn)缺口（圖），大家對準(zhǔn)CPU插槽的缺口即可（圖）。安裝CPU時應(yīng)該先輕輕地拉起CPU插槽旁邊的滑桿（圖），此時CPU可以略帶阻尼感地插入CPU插槽，然后放下滑桿，以固定CPU（圖）。整個過程應(yīng)該相當(dāng)輕松，如果遇到很大的阻力，應(yīng)該立即停止，因為這很可能是CPU插入方向錯誤所引起的。一味地使用蠻力肯定不能解決問題，反而會損壞CPU！CPU主要概念：主頻主頻也叫時鐘頻率，單位是MHz，用來表示CPU的運(yùn)算速度。CPU的主頻＝外頻×倍頻系數(shù)。很多人以為認(rèn)為CPU的主頻指的是CPU運(yùn)行的速度，實際上這個認(rèn)識是很片面的。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實際的運(yùn)算能力是沒有直接關(guān)系的。當(dāng)然，主頻和實際的運(yùn)算速度是有關(guān)的，但是目前還沒有一個確定的公式能夠?qū)崿F(xiàn)兩者之間的數(shù)值關(guān)系，而且CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度，所以在某些情況下，很可能會出現(xiàn)主頻較高的CPU實際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。因此主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。CPU主要概念：外頻外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度，而且目前的絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運(yùn)行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通，實現(xiàn)兩者間的同步運(yùn)行狀態(tài)。前端總線(FSB)頻率前端總線(FSB)頻率（即總線頻率）是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。由于單位數(shù)據(jù)傳輸量取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)交換速度＝（總線頻率×數(shù)據(jù)帶寬）/8。外頻與前端總線(FSB)頻率的區(qū)別：前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一千萬次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。CPU主要概念：倍頻倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關(guān)系。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大。這是因為CPU與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸速度是有限的，一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU就會出現(xiàn)明顯的“瓶頸”效應(yīng)——CPU從系統(tǒng)中得到數(shù)據(jù)的極限速度不能夠滿足CPU運(yùn)算的速度。通過提高外頻或倍頻系數(shù)，可以使微處理器工作在比標(biāo)稱主頻更高的時鐘頻率上，這就是所謂的超頻。2安裝CPU風(fēng)扇

相對而言，安裝CPU風(fēng)扇是整個裝機(jī)過程中最危險的一步，因為用力不當(dāng)就很容易壓壞CPU的核心。首先用導(dǎo)熱硅脂在CPU的表面均勻地涂上一層，做這一步的目的便是確保CPU與散熱片之間緊密接觸，趕走空氣（圖）。當(dāng)然，導(dǎo)熱硅脂也不能涂太多，應(yīng)該以裝上CPU風(fēng)扇后不溢出為標(biāo)準(zhǔn)。最后大家千萬不能忘記為CPU風(fēng)扇接上電源，不然短短的幾秒種就可能讓CPU過熱而燒毀。如今CPU風(fēng)扇都采用3pin電源接口，一般位于主板上CPU插槽的附近（圖）。這種3pin電源接口有一個導(dǎo)向小槽，因此不用擔(dān)心插飯。此外，少數(shù)老式風(fēng)扇可能依舊采用由ATX電源輸出的電源接口。3安裝內(nèi)存和顯卡

在內(nèi)存插槽上，我們可以看到兩個塑料鈕扣，將其向外搬，然后把內(nèi)存條的缺口對準(zhǔn)內(nèi)存插槽上的小梗（圖），完全插入之后再將塑料鈕扣的位置復(fù)原（圖）。安裝內(nèi)存基本上沒有太大的難度，只要注意方向即可。AGP顯卡的安裝也同樣簡單，大家只要將其插上主板的AGP插槽即可。此時，AGP顯卡的擋板應(yīng)該面向主板端口的一側(cè)。很多主板的AGP插槽都有一個彈簧片（圖），當(dāng)顯卡正確插入之后，該彈簧片會牢牢地扣住顯卡。4設(shè)定跳線、加電開機(jī)

在加電開機(jī)之前，我們還要設(shè)置一下各個重要跳線，以免因為參數(shù)錯誤而導(dǎo)致硬件損壞。一般而言，CPU外頻跳線、倍頻跳線、電壓跳線是我們首先關(guān)注的對象。當(dāng)然，并非所有的主板都需要設(shè)置這些跳線，因為有些主板采取在BIOS中進(jìn)行設(shè)定，或者完全由系統(tǒng)自動識別。。完成多種跳線的設(shè)定之后，我們就可以接上20pin的ATX電源了。主板上的20pinATX電源接口有一個導(dǎo)航槽，順著方向插入即可（圖）。之所以要求大家最后才接ATX電源也是為了保證安全，因為少數(shù)主板的供電模塊有些小問題，有時一接上電就會自動啟動。最后，我們就要進(jìn)行開機(jī)了。雖然我們沒有開關(guān)按鈕，但是通過短路主板上2pin開關(guān)即可正常開機(jī)。主板上的2pin開關(guān)一般位于左下角（圖），通過說明書或者PCB上印刷字找到確切位置，用鑰匙等導(dǎo)電物輕輕一碰，ATX電源就會立即啟動。如果一切順利的話，應(yīng)該能夠看到顯示器出現(xiàn)系統(tǒng)自檢畫面，這也表明這些配件基本上可以完美地協(xié)調(diào)工作。1.1.4再接再厲——完成裝機(jī)

盡管我們已經(jīng)成功地讓最小系統(tǒng)正常運(yùn)作，但是如果要真正完成整個裝機(jī)過程，我們還必須經(jīng)歷固定主板、連接機(jī)箱前置面板與信號燈、安裝IDE設(shè)備、添加板卡等步驟。1連接機(jī)箱前置面板與信號燈一般來說，我們需要連接PC喇叭、硬盤信號燈、電源信號燈、ATX開關(guān)、Reset開關(guān)，其中ATX開關(guān)和Reset開關(guān)在連接時無需注意正負(fù)極，而PC喇叭、硬盤信號燈和電源信號燈需要注意正負(fù)極，白線或者黑線表示連接負(fù)極，彩色線（一般為紅線或者綠線）