【正文】 一 1 111,1111 = FFH 0 000,0000 = 00H 1 111,1010 = 0FAH 0 000,0101 = 05H ? 0的表示不唯一 [46]補(bǔ)碼 = 0010 1110 1101 0001 1101 0010 = D2H 機(jī)器字長(zhǎng) 16位， [46]補(bǔ)碼 = FFD2H 補(bǔ)碼表示法： IBMPC采用補(bǔ)碼表示法 ? 正數(shù)的補(bǔ)碼：同原碼 [+1]補(bǔ)碼 = [+127]補(bǔ)碼 = [+0]補(bǔ)碼 = ? 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼： （ 1） 寫(xiě)出與該負(fù)數(shù)相對(duì)應(yīng)的正數(shù)的補(bǔ)碼 （ 2） 按位求反 （ 3） 末位加一 例： 機(jī)器字長(zhǎng) 8位 ， [46]補(bǔ)碼 = ？ 按位求反 末位加一 0000 0001 = 01H 0111 1111 = 7FH 0000 0000 = 00H 補(bǔ)碼的加法和減法 求補(bǔ)運(yùn)算 ? ：對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位求反 、 末位加一 [X]補(bǔ)碼 ? [X]補(bǔ)碼 ? [X]補(bǔ)碼 加法規(guī)則： [X+Y]補(bǔ)碼 = [X]補(bǔ)碼 + [Y]補(bǔ)碼 減法規(guī)則： [XY]補(bǔ)碼 = [X]補(bǔ)碼 + [Y]補(bǔ)碼 補(bǔ)碼減法可轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼加法 符號(hào)位參加運(yùn)算 ， 能自動(dòng)得到正確結(jié)果 。 無(wú)符號(hào)整數(shù) ：表數(shù)范圍 0 ? N ? 2n1 n=8 0 ? N ? 255 n=16 0 ? N ? 65535 數(shù)的編碼與字符表示練習(xí) 用 8位二進(jìn)制數(shù)表示 25的原瑪、反碼和補(bǔ)碼 （ 25） 原 = （ 25） 反 = （ 25） 補(bǔ) = 1110 0111B=（ ） D 將 1111 1101 看作一個(gè)普通的二進(jìn)制數(shù)， 則其代表的十進(jìn)制數(shù)是（ ）， 將其分別看作是某數(shù)的原瑪、反碼和補(bǔ)碼表示形式，則其代表的十進(jìn)制數(shù)分別是（ ）、（ ）、（ ） 字符表示法 一、 ASCII碼的表示（附表） : 用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示一個(gè)字符，低 7位為字符的 ASCII值，最高位一般用作校驗(yàn)位。 例 ： ‘ A’ ? 41H ‘a(chǎn)’ ? 61H ‘1’ ? 31H 換行 ? 0AH 回車(chē) ? 0DH 空格 ? 20H 二、 8421BCD碼 : 利用四位二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)的方法，其中，四位數(shù)碼中的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的常數(shù)，自左至右，分別是 8， 4， 2， 1。我們稱(chēng)這個(gè)固定常數(shù)為權(quán)。 表 8421碼和余 3代碼 十進(jìn)制數(shù) 8421 碼 余 3 代碼 0 1 2 3 4 5 6 7 8 900000001001000110100010101100111100010010011010001010110011110001001101010111100 評(píng)估微型機(jī)性能的主要指標(biāo) 字長(zhǎng) 字長(zhǎng)決定了計(jì)算機(jī)內(nèi)部一次可以處理的二進(jìn)制代碼位數(shù) 字長(zhǎng)與速度、字長(zhǎng)與計(jì)算精度的關(guān)系如何？ 指令執(zhí)行時(shí)間 指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短反映計(jì)算機(jī)速度的快慢，根據(jù)指令的格式執(zhí)行不同指令需要的時(shí)間不同，因此就如何測(cè)量計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的問(wèn)題，有如下幾種方法： 直接給出 CPU的時(shí)鐘頻率 根據(jù)不同類(lèi)型指令出現(xiàn)的頻率乘上不同的系數(shù)，求平均值 以執(zhí)行時(shí)間最短的指令為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)估算運(yùn)算速度 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量 外部設(shè)備配置 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 ?科學(xué)計(jì)算 ?信息管理系統(tǒng) ?工業(yè)控制過(guò)程 ?網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) ?智能儀器表與家用電器 ?計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 課后習(xí)題 6 第二章 80x86微處理器 8086微處理器 8086的編程結(jié)構(gòu) 編程結(jié)構(gòu)是指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu)。8086CPU由 執(zhí)行部件 EU（ Execution Unit）和 總線接口部件BIU（ Bus Interface Unit）兩部分組成（如圖 21所示）。 執(zhí)行部件 EU 功能：負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行 組成：通用寄存器組、專(zhuān)用寄存器組、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、標(biāo)志寄存器 FR和內(nèi)部控制邏輯 EU。 地址加法器，用于產(chǎn)生 20位物理地址。假設(shè) CS=8200H，IP=1234H，則當(dāng)前指令所在內(nèi)存的物理地址為83234H 指令隊(duì)列緩沖器用于解決以往 CPU取指令期間，運(yùn)算器的等待問(wèn)題 從指令隊(duì)列緩沖器取出指令，進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制各部件的工作 內(nèi)部暫存器 IP ES SS DS CS 輸入 /輸出控制電路 執(zhí)行部分控制電路 1 2 3 4 5 6 ∑ ALU 標(biāo)志寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 通用 寄存 器 地址加法器 指令隊(duì)列緩沖器 執(zhí)行部件 （ EU) 總線接口部件 （ BIU) 16位 20位 16位 8位 一、 8086/8088內(nèi)部結(jié)構(gòu) 外 部 總 線 （ 1）通用寄存器 4個(gè) 16位的通用寄存器： AX、 BX、 CX、 DX。也可看作是 8個(gè) 8位寄存器： AH、 AL、 BH、 BL、 CH、 CL、 DH、 DL AX（ AH、 AL）累加器： 有些指令約定 AX或 AL寄存器為累加器，如乘法、除法、輸入 /輸出指令等 BX（ BH、 BL）基址寄存器： 可用作間接尋址的地址寄存器和基地址寄存器， BH、 BL可用作 8位數(shù)據(jù)寄存器 CX（ CH、 CL）計(jì)數(shù)器： 在循環(huán)和串操作中充當(dāng)計(jì)數(shù)器，指令執(zhí)行后， CX寄存器內(nèi)容自動(dòng)變化 DX（ DH、 DL）數(shù)據(jù)寄存器： 除用作通用寄存器外，在I/O指令中用作口地址寄存器，乘除指令中做輔助累加器 （ 2）專(zhuān)用寄存器組 8086CPU除有 4個(gè) 16位的通用寄存器外，還有 4個(gè) 16位專(zhuān)用寄存器，分別是： 基數(shù)指針寄存器 BP(Base Pointer Register) 堆棧指針寄存器 SP(Stack Pointer Register) 源變址寄存器 SI(Source Index Register) 目的變址寄存器 DI(Destination Index Register) BP、 SP常用來(lái)指示相對(duì)于段起始地址的偏移量。 BP一般用于訪問(wèn)堆棧段任意單元， SP用于訪問(wèn)堆棧段棧頂單元。SI、 DI可用作寄存器間接地址、相對(duì)尋址、基址變址尋址、相對(duì)基址變址尋址寄存器，訪問(wèn)數(shù)據(jù)段任意單元。 （ 4）標(biāo)志寄存器（ Flag Register） 標(biāo)志寄存器共有 16位，其中 7位未用，內(nèi)容如下： 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 根據(jù)功能， 8086的標(biāo)志分為條件標(biāo)志和控制標(biāo)志。條件標(biāo)志（ 6位）用于寄存程序運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào)（由硬件根據(jù)運(yùn)算結(jié)果自動(dòng)設(shè)定），這些標(biāo)志往往用作后續(xù)指令判斷的依據(jù)；控制標(biāo)志（ 3位）由軟件設(shè)定，用于串處理的方向控制、中斷響應(yīng)允許控制及單步陷阱控制。 進(jìn)位標(biāo)志，當(dāng)加法最高位產(chǎn)生進(jìn)位或減法最高位產(chǎn)生借位時(shí)，CF=1，否則 CF=0 輔助進(jìn)位標(biāo)志（半進(jìn)位），字節(jié)運(yùn)算時(shí)低半個(gè)字節(jié)向高半個(gè)字節(jié)有進(jìn)位或借位時(shí)， AF=1 奇偶標(biāo)志，若運(yùn)算結(jié)果的低 8位操作數(shù)中有偶數(shù)個(gè) 1，PF=1，否則 PF=0 0標(biāo)志，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為 0時(shí)，ZF=1 符號(hào)標(biāo)志，接受運(yùn)算結(jié)果最高位的值，當(dāng)最高位為 1時(shí)，SF=1，表示該數(shù)是負(fù)數(shù) 陷阱標(biāo)志，用于單步操作 中斷允許標(biāo)志，IF=1時(shí)允許可屏蔽中斷，IF=0則禁止。該標(biāo)志可由中斷控制指令設(shè)置或清除 方向標(biāo)志，在串處理指令中，用于控制串處理的方向。當(dāng) DF=0時(shí)，每次操作后變址寄存器SI、 DI自動(dòng)增量，處理方向由低地址向高地址；當(dāng) DF=1時(shí)自動(dòng)減量。該標(biāo)志由方向控制指令設(shè)置或清除 溢出標(biāo)志，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出了機(jī)器所能表示的數(shù)的范圍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溢出，這時(shí)OF=1，否則OF=0 有關(guān)溢出的判斷方法 通常 CF用于無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果的溢出判斷，而 OF則用于有符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果的溢出判斷。若兩個(gè)正數(shù)相加（或正數(shù)減負(fù)數(shù)）結(jié)果為負(fù)，或兩個(gè)正數(shù)相加（或負(fù)數(shù)減正數(shù)）結(jié)果為正數(shù)，則 OF=1；當(dāng)正數(shù)與負(fù)數(shù)相加時(shí)不會(huì)產(chǎn)生溢出， OF=0。 有關(guān)標(biāo)志位的應(yīng)用，舉例如下： 1100 1010 （ 202 或 54） 則 CF= PF= AF= + 0111 1000 （ 120） ZF= SF= OF= 0101 0000 1100 1010 （ 20682） 則 CF= PF= AF= + 0110 1101 0111 0010 （ 28018） ZF= SF= OF= 總線接口部件 BIU （ 1）段寄存器 8086CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 16位，即所有的寄存器都是 16位的，而其外部尋址空間（即內(nèi)存大?。?1MB，需要 20條地址線，即 20位地址，在尋址方式中經(jīng)常用 16位寄存器存放存儲(chǔ)器地址 00001H 00003H 00005H FFFFFH 00000H 00002H 00004H FFFFEH 為了能用 16位寄存器尋址 20位地址空間，在 8086中對(duì)內(nèi)存采取了段式管理，如代碼段（用于存放程序代碼的內(nèi)存段）、數(shù)據(jù)段（用于存放程序運(yùn)行時(shí)所需數(shù)據(jù)的內(nèi)存段）、堆棧段、附加數(shù)據(jù)段等。 段地址和偏移地址 對(duì)每個(gè)段都用 16位段首地址和 16位段內(nèi)偏移地址表示， 存放 16位段首地址的寄存器就稱(chēng)為段寄存器。 在給定了 16位段首地址和段內(nèi)偏移地址后，可采用如下方法求出其對(duì)應(yīng)的真正的內(nèi)存單元的物理地址： 物理地址 =16位段首地址左移 4位（變成 __位） +偏移地址 根據(jù)尋址方式不同，偏移地址可以來(lái)自程序計(jì)數(shù)器 IP或其他寄存器（如 BX、 BP、 SI、 DI等）。 …… …… …… 30080H 0000H 0001H 002FH 例如給定的某個(gè)邏輯段段首地址為 3008H，段內(nèi)偏移地址為 002FH，則其對(duì)應(yīng)的物理段首地址為30080H，對(duì)應(yīng)的真正物理地址為 300AFH 段寄存器 任何一個(gè)段的段首地址左移 4位后，其最低 4位都是 0，也就是在物理內(nèi)存中若某個(gè)單元地址要作為物理段的段首地址，要求其最低 4位必須為 0，因此將 1MB空間以 16個(gè)字節(jié)為一個(gè)內(nèi)存節(jié)， 共分成 64k個(gè)節(jié) 。每個(gè)節(jié)的首地址的最低 4位都是 0可用作一個(gè)段地址，但是一個(gè)段的長(zhǎng)度最大為 64K（ 為何不能超過(guò) 64k？ ），（例如 00000H、 00010H、 00020H、00030H…000F0H 、 00100H、 00110H、 00120H等都可作為物理段的起始地址，而放在相應(yīng)的寄存器中則是 0000H、0001H、 0002H、 0003H…000FH 、 0010H、 0011H、 0012H。要求同學(xué)們把所有的段地址寫(xiě)出）。 段寄存器 在 8086中，根據(jù)需要設(shè)有 4個(gè)段寄存器 ? CS代碼段寄存器 （編寫(xiě)的程序代碼需存放在內(nèi)存中，此時(shí)需要把其首地址的高 16位存放在 CS中，例如某程序存放在內(nèi)存地址 30000H開(kāi)始的單元中，則 CS值為 3000H） ? DS數(shù)據(jù)段寄存器 ? SS堆棧段寄存器 ? ES附加段寄存器 指令指針寄存器 IP 存放當(dāng)前指令的偏移地址 若一個(gè)段的段起始地址為 23F00H，即某個(gè)段寄存器內(nèi)容為 23F0H，而段的長(zhǎng)度為 64K，則其結(jié)束地址為：