微机原理课程综述论文剖析

发布于:2021-09-23 22:08:46

微机原理课程综述论文 内容摘要 《微型计算机原理与接口技术》 课程是通信工程专业的专业基础课程, 该课程的目的是让我们掌握微机的基本工作原理, 掌握微机应用系统的分析方法 和设计方法,为微机在本专业以后的学*和研究应用中打下良好的基础。 关键词 80X86 汇编语言 接口技术 正文 一、课程综述 本课程以微型计算机的原理和应用为主题, 系统地介绍了微型计算机的基本 知识、基本组成、体系结构、工作模式,介绍了 8086CPU 的指令系统、汇编语言 及程序设计方法和技巧,存储器的组成和 I/O 接口扩展方法,微机的中断结构、 工作过程, 从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程,建立起系统的概 念。 二、课程主要内容和基本原理 1.80X86 微处理器结构 8086/8088 CPU 的内部是由两个独立的工作部件构成,分别是总线接口部 BIU(Bus Interface Unit)和执行部件 EU(Execution Unit)。两者并行操作,提 高了 CPU 的运行效率。 (1)总线接口部件 BIU BIU 由以下六个部分组成: ①20 位地址加法器 ②4 个 16 位段地址寄存器:代码段寄存器 CS、数据段寄存器 DS、堆栈段寄存器 SS 和附加段寄存器 ES ③1 个 16 位指令指针寄存器 IP ④内部寄存器(用于通信、暂存) ⑤输入输出总线控制电路 ⑥1 个 6 字节指令队列缓冲器 功能及工作过程: 总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O接口传送信息。主要工作过程 如下: ①当指令队列中出现两个以上的指令字节空隙 (8086是1个字节空隙) 时, BIU 会自动按CS和IP值所形成的20位实际物理地址对应的程序存储器单元中取指 令字节 ②一次从程序存储器中取两个指令字节,顺序存放在指令队列寄存器中 ③由EU从队列指令中取走位于前列的指令,若指令需要在内存单元中读取数 据,此时根据EU的请求在BIU中形成一个20位的存放数据的实际物理地址 ④CPU从物理地址单元中取得操作数,经BIU送到内部的运算部件(ALU)数据 总线,再由EU执行响应操作 ⑤根据指令的性质,若需要,再由EU提出请求,将运算结果写入由BIU所指出 的内存单元或者I/O端口中 (2)执行部件EU 8086和8088的执行部件EU的具体结构都是相同的,包含以下六个部分: ①4个16位的通用寄存器组(AX、BX、CX、DX) ②4 个 16 位的专用寄存器(BP、SP、SI、DI) ③1个16位的算术逻辑单元(ALU) ④1个16位的状态标志寄存器 ⑤1个数据暂存寄存器 ⑥执行部件的控制电路 功能及工作过程: ①EU从BIU的指令队列中取出指令代码 ②由EU控制电路的译码器对指令进行译码后执行指令所规定的全部功能 ③执行指令所得结果或执行指令所需的数据,都由EU向BIU发出命令,对存储 器或I/O接口进行读/写操作 ④反映本次操作结果的状态写入到响应的状态寄存器 (3)EU 和 BIU 的关系 从上面的操作过程可以看出 EU 只负责执行指令,BIU 则负责取指令,读出 操作数和写入结果。 对于一般简单的处理器指令周期中, 各种操作是顺序进行的。 首先取指并译码, 如果译码的结果需要从存储器取操作数,则启动一个总线周期 去读操作数;其次执行指令;最后存储操作的结果。 2.80X86 指令系统和汇编语言 本章重点是 8086CPU 指令的寻址方式, 每条指令的格式、 功能及标志的影响; 同时还涉及到存储器单元的物理地址计算、标志位填写和堆栈操作。我们需要熟 练掌握汇编语言类别、伪指令语句格式和作用、基本程序结构、调用程序和被调 用程序之间数据传递途径以及汇编源程序上机调试过程。 学*汇编语言重点的是 阅读程序和编写程序。 3.内存储器及接口 1.存储器的组织 (1).存储器空间与存储器结构 ①存储空间 8086/8088 有 20 条地址线,可直接对 1M 个存储单元进行访问。每个存储单 元存放一个字节型数据,且每个存储单元都有一个 20 位的地址,这 1 M 个存储 单元对应的地址为 00000H~FFFFFH,如图所示。 78H 9FH 存储单元地址 00000H 00001H 0011FH 00120H 00121H E8009H E800AH E800BH E800CH E800DH FFFFFH … 46H DFH 6CH … 98H 65H 5EH A6H 66H … 6FH 一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。如图所示,00001H 单 元的内容为 9FH,记为:(00001H)=9FH。 若存放的是字型数据(16 位二进制数),则将字的低位字节存放在低地址单 元,高位字节存放在高地址单元。如从地址 0011FH 开始的两个连续单元中存放 一个字型数据,则该数据为 DF46H,记为:(0011FH)=DF46H。 若存放的是双字型数据(32 位二进制数,这种数一般作为地址指针,其低位 字是被寻址地址的偏移量,高位字是被寻址地址所在段的段地址),这种类型的 数据要占用连续的 4 个存储单元,同样,低字节存放在低地址单元,高字节存放 在高地址单元。如从地址 E800AH 开始的连续 4 个存储单元中存放了一个双字型 数据,则该数据为 66A65E65H,记为:(E800AH)=66A65E65H。 ②存储结构 在组成与 8086CPU 连接的存储器时, 1M 字节的存储空间实际上被分成两个 512K字节的存储体,分别叫高位库和低位库。低位库固定与8086CPU的低位字节 数据线D7~D0相连, 因此又可称它为低字节存储体,该存储体中的每个地址均为偶 地址。高位库与8086CPU的高位字节数据线D15~D8相连,因此又称它为高字节存储 体,该存储体中的每个地址均为奇地址,如下图所示。 00001H 00003H 00005H 512K×8(位) 512K×8(位) 00000H 00002H

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