微機(jī)原理及匯編語言

第一講微機(jī)原理及匯編語言第一講第1章緒論1.1概述

計(jì)算機(jī)誕生背景：第二次世界大戰(zhàn)

計(jì)算機(jī)誕生時(shí)間：1946年2月15日

第一臺計(jì)算機(jī)的名字：

ENIAC

ElectronicNumericalIntegratorAndComputer

（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）第1章緒論1.1概述ENIAC描述18000多個(gè)電子管1500個(gè)繼電器10000只電容和7000個(gè)電阻重量30噸占地面積170平方米耗電150千瓦運(yùn)算速度每秒5萬次當(dāng)時(shí)價(jià)值48萬美元ENIAC描述18000多個(gè)電子管按性能、價(jià)格、體積的不同計(jì)算機(jī)分為六大類：巨型機(jī)大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)單片機(jī)按性能、價(jià)格、體積的不同計(jì)算機(jī)分為六大類：計(jì)算機(jī)發(fā)展年代劃分依據(jù)第一臺電子計(jì)算機(jī)的誕生揭開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史的序幕。半個(gè)多世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)以“萬馬奔騰”之勢，一日千里，迅猛發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展的年代劃分依據(jù)其硬件特征和軟件特征：硬件特征是指電子計(jì)算機(jī)采用的物理器件軟件特征是指計(jì)算機(jī)使用的軟件環(huán)境計(jì)算機(jī)發(fā)展年代劃分依據(jù)第一臺電子計(jì)算機(jī)的誕生揭開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)已發(fā)展了四代計(jì)算機(jī)的發(fā)展已更新了四代：第一代:電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代

第二代:晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代

第三代:集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代

第四代:大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)已發(fā)展了四代計(jì)算機(jī)的發(fā)展已更新了四代：計(jì)算機(jī)走向新時(shí)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向：第五代:“非馮.諾伊曼”計(jì)算機(jī)時(shí)代

第六代:神經(jīng)計(jì)算機(jī)時(shí)代

光計(jì)算機(jī)時(shí)代

生物計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)走向新時(shí)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向：微型計(jì)算機(jī)誕生微型計(jì)算機(jī)誕生于20世紀(jì)

70年代微型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價(jià)格便宜、使用方便、軟件豐富微型計(jì)算機(jī)的核心是微處理器（CPU）每出現(xiàn)一個(gè)新的微處理器，就會產(chǎn)生新一代的微型計(jì)算機(jī)

微型計(jì)算機(jī)誕生微型計(jì)算機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(1)第一代：4位機(jī)發(fā)展和8位機(jī)萌芽階段

從1971年到1973年代表產(chǎn)品：Intel4004和MCS-4微型機(jī)

Intel8008和MCS-8微型機(jī)字長：4位或8位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)比較簡單，運(yùn)算功能較差，價(jià)格低廉應(yīng)用：面向家電、計(jì)算器和二次儀表微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(1)第一代：4位機(jī)發(fā)展和8位機(jī)萌微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(2)第二代：８位機(jī)發(fā)展階段從1973年到1977年代表產(chǎn)品：

Intel

8080/8085、MC6800、

Z80、R6502字長：8位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)比較完善，運(yùn)算速度提高一個(gè)數(shù)量級，尋址能力有所增強(qiáng)應(yīng)用：面向家電、智能儀表、工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(2)第二代：８位機(jī)發(fā)展階段微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(3)第三代：16位機(jī)發(fā)展階段從1978年到1985年代表產(chǎn)品：Intel

8086/8088、80186、

80286，MC68000、Z8000字長：16位特點(diǎn)：指令系統(tǒng)豐富，采用多級中斷，多種尋址方式，段式存儲結(jié)構(gòu)，配有功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件

應(yīng)用：工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(3)第三代：16位機(jī)發(fā)展階段微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(4)第四代：32位機(jī)發(fā)展階段從1985年到1992年

代表產(chǎn)品：Intel80386

、80486字長：32位特點(diǎn)：內(nèi)存容量已達(dá)1MB以上，硬盤技術(shù)不斷提高，發(fā)展了32位的總線結(jié)構(gòu)，各種品牌機(jī)涌向市場，如COMPAQ、DELL等，這些微型機(jī)在性能上已趕上傳統(tǒng)的超級小型機(jī)，可執(zhí)行多任務(wù)、多用戶操作。

應(yīng)用：辦公自動化、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(4)第四代：32位機(jī)發(fā)展階段微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(5)第五代：64位機(jī)產(chǎn)生及發(fā)展階段從1992年到現(xiàn)在

代表產(chǎn)品：IntelPentium、Itanium字長：64位特點(diǎn)：外部數(shù)據(jù)線64位字長，32位以上地址總線，增加了虛擬現(xiàn)實(shí)等多媒體能力和通信上的應(yīng)用。

應(yīng)用：辦公自動化、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器微型計(jì)算機(jī)發(fā)展大致分為五代(5)第五代：64位機(jī)產(chǎn)生及發(fā)展階微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(1)1．中央處理器

更小的布線寬度和更多的晶體管。目前，大部分CPU都已經(jīng)采用了0.18微米技術(shù)，減小布線寬度是提升CPU速度的關(guān)鍵。幾年之內(nèi)，0.13微米技術(shù)、甚至0.07微米技術(shù)將可以普遍應(yīng)用于CPU，屆時(shí)CPU主頻將達(dá)到5GHz，晶體管數(shù)量達(dá)到2億個(gè)

64位CPU成為主流

更高的總線速度，有希望達(dá)到1GHz

微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(1)1．中央處理器微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(2)2．系統(tǒng)存儲器

CPU集成更大的高速二級緩存

內(nèi)存容量更大，速度更快

硬盤容量也更大，速度更快

DVD-RAM普及

微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(2)2．系統(tǒng)存儲器微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(3)3．多媒體系統(tǒng)顯卡的性能更高

圖形技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展大尺寸顯示器成為主流

數(shù)字式音箱占領(lǐng)市場

微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(3)3．多媒體系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(4)4．網(wǎng)絡(luò)利用有線電視線路的CableModem或利用電話線路的ADSL將會完全替代現(xiàn)在的56KModem，成為主要的接入方式，將得到近8M的下行帶寬5．整機(jī)

更加趨于個(gè)性化。利用紅外無線技術(shù)將減少機(jī)箱背后的連線，使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行無線通信微型計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(4)4．網(wǎng)絡(luò)Intel主要CPU芯片Intel主要CPU芯片1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)

計(jì)數(shù)制：一種計(jì)數(shù)的方法，用不同的代碼來表示任意數(shù)計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制數(shù)（B）為方便二進(jìn)制數(shù)的記憶，使用十六進(jìn)制數(shù)（H）為與人們良好溝通，使用十進(jìn)制數(shù)（D）1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)和編碼系統(tǒng)計(jì)數(shù)制：一種計(jì)數(shù)的方法，用十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：具有10個(gè)不同的代碼，分別是0，1，2，3，4，5，6，7，8，92.進(jìn)位規(guī)則：逢10進(jìn)13.權(quán)：以10為底的冪

“權(quán)”是一種位置系數(shù)十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：具有10個(gè)不同的代碼，分別是二進(jìn)制數(shù)舉例例：十進(jìn)制數(shù)6543.82可以寫成:對于一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，任何一位數(shù)的大小等于該位數(shù)碼乘以權(quán)值。10為基數(shù)，個(gè)位上的權(quán)為1，從個(gè)位開始，向左則10倍10倍地增長，向右則10倍10倍地減小。二進(jìn)制數(shù)舉例例：十進(jìn)制數(shù)6543.82可以寫成:吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言

主講人：趙宏偉教授總學(xué)時(shí)：80

吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

第二講吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言第二講二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：只有2個(gè)不同的代碼，分別是0和12.進(jìn)位規(guī)則：逢2進(jìn)13.權(quán)：以2為底的冪二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：只有2個(gè)不同的代碼，分別是二進(jìn)制數(shù)舉例例：(10110.011)2=1×24＋1×22＋1×21＋1×2-2+1×2-3

=(22.375)10

對于一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，任何一位數(shù)的大小等于該位數(shù)碼乘以權(quán)值。

2為基數(shù)，個(gè)位的權(quán)為1，從個(gè)位開始，向左則2倍2倍地增長，向右則2倍2倍地減小。

(1111.11)2=8+4＋2＋1+0.5+0.25=(15.75)10二進(jìn)制數(shù)舉例例：(10110.011)2十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：具有2個(gè)不同的代碼，分別是0，1，…，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)2.進(jìn)位規(guī)則：逢16進(jìn)13.權(quán)：以16為底的冪十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)1.代碼個(gè)數(shù)：具有2個(gè)不同的代碼，分別是十六進(jìn)制數(shù)舉例例：十六進(jìn)制數(shù)2AE.4H可以表示為：

(2AE.4)=2×162＋A×161＋E×160＋4＋16－1對于一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，任何一位數(shù)的大小等于該位數(shù)碼乘以權(quán)值。16為基數(shù)，個(gè)位上的權(quán)為1，從個(gè)位開始，向左則16倍16倍地增長，向右則16倍16倍地減小。FFFF=15×163+15×162+15×161+15×160

=(65535)10FFF=(4095)10FF=(255)10(64)16=6×161+4+160=(100)10十六進(jìn)制數(shù)舉例例：十六進(jìn)制數(shù)2AE.4H可以表示為：數(shù)制轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)根據(jù)權(quán)展開式可得到對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù):例：（1101.101）2

＝1×23+1×22+1×20+1×2-1＋1×2-3

＝(13.625)10

數(shù)制轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)根據(jù)權(quán)展開式可得到對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)數(shù)制轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)根據(jù)權(quán)展開式可得到對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù):例：（64.C）16

＝6×161＋4×160＋C×16-1

＝96＋4＋0.75＝(100.75)10數(shù)制轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)根據(jù)權(quán)展開式可得到對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)制轉(zhuǎn)換：十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)除2取余法：例：將112.25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

112／2=56…余數(shù)0→B0(低位)

56／2=28…余數(shù)0→B1

28／2=14…余數(shù)0→B214／2=7…余數(shù)0→B37／2=3…余數(shù)1→B43／2=1…余數(shù)1→B51／2=0…余數(shù)1→B6

0.25×2＝0.5…整數(shù)＝0(高位)0.5×2＝1.0…整數(shù)＝1

所以：(112.25)10＝(01110000.01)2

也可以將十進(jìn)制數(shù)先轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，然后再將十六制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。數(shù)制轉(zhuǎn)換：十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)除2取余法：數(shù)制轉(zhuǎn)換：十進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)將整數(shù)部分不斷地用十六除，記下余數(shù)。小數(shù)部分不斷地用十六乘，記下乘積的整數(shù)部分。例：將301.6875轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。

301／16＝18…余數(shù)D→H018／16＝1…余數(shù)2→H11／16＝0…余數(shù)1→H20.6875×16＝11.0000…整數(shù)11→

H-1

所以:(301.6875)10＝(12D.B)16也可以將十進(jìn)制數(shù)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，然后再將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。數(shù)制轉(zhuǎn)換：十進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)將整數(shù)部分不斷地用十六除，記下數(shù)制轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)可以用四位二進(jìn)制數(shù)表示。從小數(shù)點(diǎn)開始向左每四位一組，最后不足四位的前邊添0。從小數(shù)點(diǎn)開始，向右每四位一組，最后不足四位的后邊補(bǔ)0。例：(001111011110.10111000)2

＝(3DE.B8)16數(shù)制轉(zhuǎn)換：二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)可以用四位二進(jìn)制數(shù)制轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)只要將十六進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制方法表示即可例：(DE.B)16＝(11011110.1011)2(A3.9)16＝(10100011.1001)2數(shù)制轉(zhuǎn)換：十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)只要將十六進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制方法表十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（BCD編碼）用二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)稱為二-十進(jìn)制碼，簡稱BCD碼(BinaryCodedDecimal)BCD碼是十進(jìn)制數(shù)，但用二進(jìn)制數(shù)來表示BCD碼有多種表示方法，最常用的是8421BCD碼8421BCD碼每一位用四位二進(jìn)制數(shù)表示二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（BCD編碼）用二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)8421BCD碼的編碼方案8421BCD碼的編碼方案BCD運(yùn)算與存儲BCD碼：0000

0001

0010

0011

···1001十進(jìn)制數(shù)：0123···9例：(234.15)10寫成BCD碼表示形式

(234.15)10=(001000110100.00010101)BCD例：(00010001.01)2寫成BCD碼形式

(00010001.01)2=(17.25)10

=(00010111.00100101)BCD運(yùn)算規(guī)則：在4位二進(jìn)制代碼內(nèi)實(shí)行二進(jìn)制運(yùn)算,在各位十進(jìn)制數(shù)之間實(shí)行逢十進(jìn)一的運(yùn)算。存儲方式:

以字節(jié)8位二進(jìn)制數(shù)為最小單位。壓縮BCD碼即一個(gè)字節(jié)存儲兩個(gè)BCD碼

例：(10010010)BCD

=(92)10非壓縮BCD碼即一個(gè)字節(jié)存儲一個(gè)BCD碼例：(0000100100000010)BCD=(92)10BCD運(yùn)算與存儲BCD碼：000000010010ASCII字符編碼計(jì)算機(jī)既要處理數(shù)值數(shù)據(jù)，還要處理字母、數(shù)字和符號（簡稱字符），而計(jì)算機(jī)內(nèi)部只能識別二進(jìn)制代碼，所以必須將字符進(jìn)行編碼

目前微型計(jì)算機(jī)普遍采用的是美國國家信息交換標(biāo)準(zhǔn)字符碼-ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）ASCII碼采用7位二進(jìn)制代碼對字符編碼，故可表示128個(gè)字符，包括控制符號、阿拉伯?dāng)?shù)字、英文大小寫字母及專用符號。如0～9的ASCII碼為30H～39H，英文大寫字母A～Z的ASCII碼為41H～5AH一個(gè)字節(jié)為8位，在用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)ASCII碼時(shí)，通常認(rèn)為最高位為0。有時(shí)根據(jù)需要也用最高位作為奇偶校驗(yàn)位。ASCII字符編碼計(jì)算機(jī)既要處理數(shù)值數(shù)據(jù)，還要處理字母、數(shù)字ASCII碼字符表（7位碼）ASCII碼字符表（7位碼）無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算加法：

0＋0=00＋1=11＋0=11＋1=0減法：

0－0=00－1=11－0=11－1=0乘法：

0×0=00×1=01×0=01×1=1除法：乘法的逆運(yùn)算，可以用減法和右移運(yùn)算實(shí)現(xiàn)無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算加法：無符號二進(jìn)制數(shù)值范圍一個(gè)n位的無符號二進(jìn)制數(shù)X，其數(shù)值范圍為：

0≤X≤2n-1例如，n＝8，則X=28–1=255溢出：最高有效位產(chǎn)生進(jìn)位無符號二進(jìn)制數(shù)值范圍一個(gè)n位的無符號二進(jìn)制數(shù)X，其數(shù)值范圍為無符號二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算“與”：

0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1“或”：

0∨0=00∨1=11∨0=11∨1=1“非”：

1=00=1“異或”：

無符號二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算“與”：帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算一個(gè)帶符號的數(shù)在機(jī)器中的表示形式稱為機(jī)器數(shù)，其數(shù)值稱為真值

機(jī)器數(shù)有三種表示法：原碼、反碼和補(bǔ)碼

計(jì)算機(jī)中帶符號的數(shù)用補(bǔ)碼表示帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算一個(gè)帶符號的數(shù)在機(jī)器中的表示形式稱原碼正數(shù)的符號位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號位用“1”表示，絕對值的編碼與無符號數(shù)編碼規(guī)則相同例如，X＝＋1010011[X]原＝01010011

X＝－1010011[X]原＝11010011對于8位二進(jìn)制原碼：

1．0有兩種表示形式

[＋0]原＝00000000正零

[－0]原＝10000000負(fù)零

2．所能表示的數(shù)值范圍是一127～＋127[＋127]原＝01111111[－127]原＝11111111原碼表示簡單易懂，易于形成。但是，兩個(gè)異號數(shù)相加或兩個(gè)同號數(shù)相減，就要做減法操作原碼正數(shù)的符號位用“0”表示，負(fù)數(shù)的符號位用“1”表示，絕對吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言

主講人：趙宏偉教授總學(xué)時(shí)：80

吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

第三講吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言第三講反碼正數(shù)的反碼表示與原碼相同，最高位為符號位，用“0”表示正，其余位為數(shù)值位例如，[＋4]反＝00000100負(fù)數(shù)的反碼，表示為該數(shù)對應(yīng)的正數(shù)按位取反（包括符號位）

例如，[＋4]反＝00000100

[－4]反＝11111011對于8位二進(jìn)制反碼：

1．0有兩種表示形式

[＋0]反＝00000000正零

[－0]反＝11111111負(fù)零

2．所能表示的數(shù)值范圍是一127～＋127

[＋127]反＝01111111[－127]反＝10000000

反碼正數(shù)的反碼表示與原碼相同，最高位為符號位，用“0”表示正補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同(當(dāng)X≥0,[X]補(bǔ)＝[X]反＝[X]原),即最高位為符號位，用“0”表示正，其余位為數(shù)值位例如

，

[＋4]補(bǔ)＝00000100

負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于其相應(yīng)的反碼加1（在最低位加1）(當(dāng)X﹤0時(shí)，[X]補(bǔ)=[X]反+1)

例如，

[-4]補(bǔ)＝[-4]反＋1

＝11111011＋1

＝11111100對于8位二進(jìn)制補(bǔ)碼：

1.0的表示是唯一的：

[＋0]補(bǔ)＝[－0]補(bǔ)＝000000002.所能表示的數(shù)值范圍是一128～＋127

[＋127]補(bǔ)＝01111111[－128]補(bǔ)＝10000000補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼表示與原碼相同(當(dāng)X≥0,[X]補(bǔ)＝[X]反＝補(bǔ)碼定義補(bǔ)碼是根據(jù)同余的概念得出來的：

Z=nK+Y(modK)K為模，n為任意整數(shù)，即在模的意義下，數(shù)Z與Y互補(bǔ)。若設(shè)n＝1，K＝2n

則有：Z=2n+Y(mod2n)補(bǔ)碼定義補(bǔ)碼是根據(jù)同余的概念得出來的：補(bǔ)碼舉例例:

已知X=＋0110100,Y=-0110100求[X]補(bǔ)和[Y]補(bǔ)

[X]補(bǔ)＝00110100[Y]補(bǔ)＝[Y]反＋1＝11001100

根據(jù)定義：[Y]補(bǔ)＝28+（-0110100）

＝100000000+(-0110100)＝11001100例：設(shè)字長8位,試寫出+4和-29的補(bǔ)碼,并用16進(jìn)制數(shù)表示。

[+4]補(bǔ)＝[+4]原＝00000100B＝04H[-29]原＝10011101[-29]補(bǔ)＝11100011＝E3H例：設(shè)X＝19/128，字長8位（含符號位），求[X]原＝？，[X]補(bǔ)＝？，[-X]補(bǔ)＝？。

[X]原＝00010011/27＝0.0010011[X]補(bǔ)＝0.0010011[-X]補(bǔ)＝1.1101101補(bǔ)碼舉例例:已知X=＋0110100,Y=-01101真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換對于一個(gè)用補(bǔ)碼表示的8位二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)其符號為0時(shí)，補(bǔ)碼等于原碼，真值就是數(shù)值部分。例：已知，[X]補(bǔ)＝00101110，求X的真值解：符號位等于0，為正數(shù)

X＝+0101110＝(+46)10對于一個(gè)用補(bǔ)碼表示負(fù)數(shù)，其符號為1，求其真值的方法是將此補(bǔ)碼再求補(bǔ)，即除符號位外低7位取反加1。例：已知，[X]補(bǔ)＝11010010，求X的真值。解：符號位為1，X為負(fù)數(shù)，對其數(shù)值部分求補(bǔ)：

X＝[[X]補(bǔ)]補(bǔ)＝-0101110＝(－46)10真值與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換對于一個(gè)用補(bǔ)碼表示的8位二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)其符補(bǔ)碼運(yùn)算：和的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼之和[X+Y]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)例：已知[X]補(bǔ)＝0.1001[Y]補(bǔ)＝1.1101

求[X+Y]補(bǔ)＝?解:[X]補(bǔ)＝0.1001+[Y]補(bǔ)＝1.1101

10.0110符號位產(chǎn)生進(jìn)位,在模定義下,機(jī)器會自動丟失2和0對模2同余補(bǔ)碼運(yùn)算：和的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼之和[X+Y]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)碼運(yùn)算：差的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼之差差的補(bǔ)碼等于第一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼與第二個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼之和[X-Y]補(bǔ)＝[X+(-Y)]補(bǔ)＝[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)例：已知[X]補(bǔ)＝00110011[Y]補(bǔ)＝01000010，求[X-Y]補(bǔ)＝?

解:由于[Y]補(bǔ)＝01000010[-Y]補(bǔ)＝10111110[X]補(bǔ)＝00110011

＋[-Y]補(bǔ)＝1011111011110001結(jié)果是正確的[-Y]補(bǔ)是對[Y]補(bǔ)的每位包括符號位按位取反加1補(bǔ)碼運(yùn)算：差的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼之差差的補(bǔ)碼等于第一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼與第1.3計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，由存儲器、控制器、運(yùn)算器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成?？刂破骱瓦\(yùn)算器合在一起稱為CPU（中央處理器）。（內(nèi)）存儲器和中央處理器合在一起稱為主機(jī)。在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中不屬于主機(jī)的設(shè)備都屬于外部設(shè)備，或叫外圍設(shè)備，簡稱外設(shè)。主機(jī)和外設(shè)合在一起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常，將一個(gè)僅由硬件組成的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)”。

1.3計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，由存儲器常用名詞術(shù)語（1）位（bit）：計(jì)算機(jī)處理的最小數(shù)據(jù)單位，只能為“0”或“1”，縮寫b千位（Kilobit）：代表210位，即1024位，縮寫Kb兆位（Megabit）：代表220位，即1024×1024位，縮寫Mb千兆位（Gigabit）：代表230位，即1024Mb，縮寫Gb兆兆位（Terabit）：代表240位，即1024Gb，縮寫Tb常用名詞術(shù)語（1）位（bit）：計(jì)算機(jī)處理的最小數(shù)據(jù)單位，只常用名詞術(shù)語（2）字節(jié)（byte）：計(jì)算機(jī)中存儲器容量的基本單位，一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，byte通?？s寫B(tài)，同樣有KB、MB、GB、TB字（Word）：不同的場合有不同的含義，軟件上通常指2個(gè)字節(jié)，硬件上一般指處理器外部數(shù)據(jù)總線的寬度字長：計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件直接能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長愈長，計(jì)算機(jī)的處理能力愈強(qiáng)，運(yùn)算精度愈高，指令功能愈強(qiáng)，可尋址的存儲空間也愈大主頻：主時(shí)鐘的頻率，主頻愈高，微型計(jì)算機(jī)的速度愈快

常用名詞術(shù)語（2）字節(jié)（byte）：計(jì)算機(jī)中存儲器容量的基本1.4計(jì)算機(jī)硬件和軟件

完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件(硬件)和軟件(軟件)組成。硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體。軟件是支持計(jì)算機(jī)有效的運(yùn)行和完成各種操作的程序總稱。1.4計(jì)算機(jī)硬件和軟件完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件(硬件)和軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)OS和系統(tǒng)實(shí)用程序。操作系統(tǒng)用于管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源、任務(wù)調(diào)度、文件管理、人機(jī)接口、I/O設(shè)備的驅(qū)動等。實(shí)用程序包括高級語言的翻譯程序/編譯程序、匯編語言、數(shù)據(jù)庫、文本編輯、診斷調(diào)試程序及系統(tǒng)工具。應(yīng)用軟件是用戶為解決各種實(shí)際問題而編址的程序。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件1.5微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)也是由五部分組成。用大規(guī)模集成電路技術(shù)把運(yùn)算器和控制器集成在一起，就構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)的核心──微處理器，再配以大規(guī)模集成電路的主存儲器芯片，通過接口電路連接輸入、輸出設(shè)備就組成了微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

RAMROMI/O外設(shè)ABCBDBCPU1.5微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)也是由五微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（1）⑴CPUCPU是計(jì)算機(jī)的核心部件，其內(nèi)部主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組三部分組成。運(yùn)算器運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算的部件運(yùn)算器的核心是加法器基本功能：

1．對二進(jìn)制代碼進(jìn)行加、減、乘、除基本運(yùn)算

2．對二進(jìn)制代碼進(jìn)行“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算

3．完成數(shù)據(jù)信息的傳送運(yùn)算器組成：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU，內(nèi)部總線，通用寄存器組，輸入多路開關(guān)和數(shù)據(jù)鎖存器，輸出移位多路開關(guān)微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（1）⑴CPU微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（2）控制器控制器用于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，指揮、協(xié)調(diào)各部件的工作，是整個(gè)計(jì)算機(jī)的中樞基本功能：取指令、分析指令、執(zhí)行指令、輸入／輸出控制、中斷處理控制器構(gòu)成：指令寄存器、指令計(jì)數(shù)器、指令譯碼器、地址形成部件、時(shí)序信號發(fā)生器、操作控制部件、中斷機(jī)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（2）控制器微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（3）寄存器組

寄存器組是CPU內(nèi)部的若干個(gè)存儲單元分為專用寄存器和通用寄存器，專用寄存器的作用是固定的，如堆棧指針、標(biāo)志寄存器等，通用寄存器可有多種用途寄存器的數(shù)目因微處理器而定寄存器組作用：暫存數(shù)據(jù)，避免頻繁訪問內(nèi)存，縮短指令長度和執(zhí)行時(shí)間，給編程帶來方便微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－CPU（3）寄存器組微處理器典型結(jié)構(gòu)微處理器典型結(jié)構(gòu)微處理器簡化結(jié)構(gòu)微處理器簡化結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)-存儲器⑵存儲器存儲器用來存儲程序、原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及運(yùn)算結(jié)果在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，程序中的指令和數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制代碼形式出現(xiàn)的兩種基本的操作：讀操作、寫操作存儲器中若干個(gè)二進(jìn)制位組成一個(gè)存儲單元。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對內(nèi)存儲器中的每一個(gè)存儲單元進(jìn)行編號，這個(gè)編號稱為該存儲單元的地址內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存由許多單元組成每個(gè)單元存放8位二進(jìn)制數(shù)內(nèi)存單元從0開始編址微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)-存儲器⑵存儲器存儲器讀寫操作示意圖存儲器讀寫操作示意圖微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－輸入輸出⑶輸入輸出設(shè)備和輸入輸出接口輸入/輸出設(shè)備：計(jì)算機(jī)與人之間進(jìn)行信息交換的設(shè)備按功能分為3類：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和輸入輸出兼用設(shè)備輸入設(shè)備：向主機(jī)輸入程序、數(shù)據(jù)和命令信息的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理過的二進(jìn)制代碼信息，轉(zhuǎn)換成人們能識別的形式輸出的設(shè)備，如打印機(jī)等輸入輸出兼用設(shè)備：具有輸入和輸出功能的設(shè)備，如，鍵盤與CRT顯示器組成一臺終端設(shè)備微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－輸入輸出⑶輸入輸出設(shè)備和輸入輸出接口微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－總線

⑷系統(tǒng)總線總線是由一組導(dǎo)線和相關(guān)電路組成。是各種公共信號線的集合，是連接微機(jī)硬件系統(tǒng)各主要部分的通信通道。計(jì)算機(jī)分三總線。數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。地址總線AB單向總線。位數(shù)決定了CPU的尋址能力。16位地址線尋址范圍:216＝64K20位地址線尋址范圍:220＝1024×1024＝1M

數(shù)據(jù)總線DB雙向總線，是CPU與存儲器、CPU與I/O接口之間的數(shù)據(jù)通道?？刂瓶偩€CB不同的控制信號有不同的方向。寫信號由CPU送往存儲器。中斷響應(yīng)信號由接口送往CPU。微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)－總線⑷系統(tǒng)總線1.6Intel8088的結(jié)構(gòu)

8088/8086CPU是PC/XT微型計(jì)算機(jī)的核心部件8088/8086CPU可應(yīng)用于各種規(guī)模的智能控制系統(tǒng)8088/8086CPU具有最大模和最小模式，以及內(nèi)置的多任務(wù)處理能力8088/8086CPU具有40個(gè)引腳，某些引腳具有雙功能屬于第三代微處理器，8088外部數(shù)據(jù)總線寬度8位，8086的數(shù)據(jù)總線寬度16位，具有最小和最大兩種工作模式1.6Intel8088的結(jié)構(gòu)8088/8086C8088的功能結(jié)構(gòu)8086和8088結(jié)構(gòu)極為相似，都是由兩大部分構(gòu)成總線接口單元BIU負(fù)責(zé)與存儲器和IO接口之間的信息傳送由寄存器、指令指針寄存器、指令隊(duì)列、地址加法器以及總線控制邏輯組成。8088指令隊(duì)列長度4字節(jié)，8086指令隊(duì)列長度6字節(jié)執(zhí)行單元EU負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行由算術(shù)邏輯單元ALU、通用寄存器、標(biāo)志寄存器和EU控制電路組成。8088的功能結(jié)構(gòu)8086和8088結(jié)構(gòu)極為相似，都是由兩大8088的功能結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器AXBXCXDXALU數(shù)據(jù)總線（16位）運(yùn)算寄存器ALU標(biāo)志寄存器EU控制系統(tǒng)執(zhí)行單元EU∑CSDSSSESIP內(nèi)部暫存器123456數(shù)據(jù)總線8088:8位8086:16位總線控制邏輯地址總線20位指令隊(duì)列80888086Q總線（8位）指令指針段寄存器外部總線總線接口單元BIU8088的功能結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCH吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言

主講人：趙宏偉教授總學(xué)時(shí)：80

吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

第四講吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言第四講8088的指令流水線一條命令的執(zhí)行過程：取指令－－取操作數(shù)（如果需要）－－執(zhí)行指令－－寫入存儲器8088出現(xiàn)以前，以上步驟順序執(zhí)行（串行）8088內(nèi)部有BIU、EU兩個(gè)獨(dú)立單元，可獨(dú)立完成總線操作和執(zhí)行指令的任務(wù)，即兩個(gè)單元可重疊工作“流水線”就是兩次重疊或多次重疊操作8088的指令流水線一條命令的執(zhí)行過程：8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（1）8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（1）8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）數(shù)據(jù)寄存器4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器：累加器AX、基址寄存器BX、計(jì)數(shù)寄存器CX、數(shù)據(jù)寄存器DX特點(diǎn)：可分為高8位（AH、BH、CH和DH）和低8位（AL、BL、CL和DL），這兩組8位寄存器能分別尋址。這樣，可以將數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)作一個(gè)16位寄存器，也可用作兩個(gè)8位寄存器可以用來存放8位或16位二進(jìn)制操作數(shù)，這些操作數(shù)可以是參加操作數(shù)、中間結(jié)果、操作數(shù)地址大多數(shù)算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令可以使用這些寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）數(shù)據(jù)寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指針和變址寄存器4個(gè)：堆棧指針SP、基址指針BP、源變址寄存器SI、目的變址寄存器DI這4個(gè)16位寄存器只能按16位進(jìn)行存取操作，主要用來形成操作數(shù)的地址，用于堆棧操作和變址運(yùn)算中計(jì)算操作數(shù)和有效地址SP、BP用于堆棧操作，SP用來確定堆棧在內(nèi)存中的地址，BP用來存放在現(xiàn)行堆棧段的一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的“基址”SI、DI用于變址操作，存放變址地址這4個(gè)寄存器也可用作數(shù)據(jù)寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指針和變址寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）指令指針I(yè)P

16位專用寄存器，IP指向當(dāng)前需要取出的指令字節(jié)當(dāng)BIU從內(nèi)存中取出一個(gè)指令字節(jié)后，IP自動加l，指向下一個(gè)字節(jié)IP指向的是指令地址的段內(nèi)地址偏移量，又稱偏移地址或有效地址程序員不能對IP進(jìn)行存取操作，程序中的轉(zhuǎn)移指令、返回指令以及中斷處理能對IP進(jìn)行操作8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）指令指針I(yè)P8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（5）標(biāo)志寄存器

FLAG16位，其中有6個(gè)狀態(tài)位、3個(gè)控制位6個(gè)狀態(tài)位：CF、PF、AF、ZF、SF、OF3個(gè)控制位：IF、DF、TF8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（5）標(biāo)志寄存器FLAG8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（6）段寄存器

內(nèi)存中通常存放三種信息：

代碼（指令）：計(jì)算機(jī)執(zhí)行何種操作

數(shù)據(jù)（字符、數(shù)值）：程序處理的對象

堆棧信息：保存返回地址和中間結(jié)果為清晰起見，這三類信息通常分別存放在各自的存貯區(qū)域內(nèi)（存貯系統(tǒng)中的不同存貯段）8086／8088系統(tǒng)中把可直接尋址的1兆字節(jié)內(nèi)存空間分為稱作“段”的邏輯區(qū)域，每個(gè)段的物理長度為64K字節(jié)。每個(gè)段的起始地址的有關(guān)值存放在稱為段寄存器的4個(gè)16位寄存器中8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（6）段寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（7）段寄存器

4個(gè)段寄存器為：代碼段寄存器CS，指向當(dāng)前的代碼段，指令由此段取出堆棧段寄存器SS，指向當(dāng)前的堆棧段，堆棧操作所需的就是該段存貯單元的內(nèi)容數(shù)據(jù)段寄存器DS，指向當(dāng)前數(shù)據(jù)段，通常用來存放程序變量附加段寄存器ES，指向當(dāng)前附加段，通常也用來存貯數(shù)據(jù)

8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（7）段寄存器吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院微機(jī)原理及匯編語言

主講人：趙宏偉教授