第 2章 80x86计算机组织
计算机系统
存储器
中央处理机
外部设备
1,计算机系统硬件：
中央处理机
CPU
总线控制逻辑接 口接 口存储器大容量存储器
I/O设备
I/O子系统系统总线
..
.
..
.
软件,系统软件 用户软件
2,存储器存储单元的 地址 和 内容,
存储器以字节（ 8 bit）为编程单位
每个字节单元都有唯一的地址编码
地址用无符号整数来表示（编程用十六进制表示）
一个字要占用相继的两个字节
低位字节存入低地址，高位字节存入高地址
字单元地址用它的低地址来表示
机器以偶地址访问（读 / 写）存储器存储器的逻辑地址与物理地址
10011111
00100110
01001000
逻辑地址段地址,偏移地址
1000,0000H
1000,0001H
1000,0002H
1000,0003H
1000,0004H
1000,0005H
物理地址
10000H
10001H
10002H
10003H
10004H
10005H
10000011
01011100
10100010
字节内容（ 10000H）＝ 9FH；（ 10001H）＝ 26H
字内容 （ 10000H）＝ 269FH；（ 10001H）＝ 4826H
访问两次内存存储器的分段：
20 根地址线,地址范围 00000H ~ FFFFFH （ 1MB）
机器字长 16位,仅能表示地址范围 0000H ~ FFFFH
（ 64KB)
小段,每 16个字节为一小段,共有 64K个小段小段的首地址
00000 H ~ 0000F H
00010 H ~ 0001F H
00020 H ~ 0002F H
…
FFFF0 H ~ FFFFF H
段起始地址,小段首地址段的大小,64K 范围内的任意字节存储器的 逻辑 分段：
存储器
64KB代码
01500H
42000H
1CD00H0150H
4200H
1CD0H
段寄存器
CS
DS
SS
ES
64KB堆栈
64KB数据
64KB附加数据
B0000H
B000H
存储器
8KB代码
2KB数据
256堆栈
02000H
04800H
04000H
0200H
0400H
0480H
CS
DS
SS
优点,允许程序在存储器内重定位；
允许实模式程序在保护模式下运行；
有利于程序和数据的分离。
物理地址 = 16? 段地址 + 偏移地址
=10H? 段地址 + 偏移地址
16 位 段 地 址
16 位 偏 移 地 址
0000
+
20 位 物 理 地 址例,(DS) = 2100H,(BX) = 0500H
(PA) = 21000H+0500H
= 21500H
3,中央处理器
8086/8088寄存器组：
数据寄存器,
指针及变址寄存器,SP,BP,SI,DI
段寄存器,CS,DS,SS,ES
控制寄存器,IP,FLAGS
CPU组成：算术逻辑部件 ALU、
控制器、寄存器
AX
BX
CX
DX
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
高 8位 低 8位标志寄存器 ( FLAGS / PSW ）
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
条件码标志,控制标志：
OF 溢出标志 DF 方向标志
SF 符号标志 IF 中断标志
ZF 零标志 TF 陷阱标志
CF 进位标志
AF 辅助进位标志
PF 奇偶标志
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
例,ADD AX,BX
JO / JC ERROR?
寄存器与存储器的比较：
寄 存 器 存 储 器在 CPU内部 在 CPU外部访问速度快 访问速度慢容量小，成本高 容量大，成本低用名字表示 用地址表示没有地址 地址可用各种方式形成
4,外部设备外部设备与主机 （ CPU 和存储器 ） 的通信是通过外设接口 （ Interface） 进行的,每个接口包括一组寄存器 。
数据寄存器,存放外设和主机间传送的数据状态寄存器,保存外设或接口的状态信息命令寄存器,保存 CPU发给外设或接口的控制命令外设中每个寄存器有一个端口 （ Port） 地址,构成一个独立于内存的 I / O 地址空间,0000H ~ FFFFH
80x86的寄存器结构
80x86的程序可见寄存器组通用寄存器专用寄存器段寄存器
AH AX AL
BH BX BL
CH CX CL
DH DX DL
SP
BP
SI
DI
IP
FLAGS
CS
DS
SS
ES
8086 /
8088 /
80286
寄存器
EAX
EBX
ECX
EDX
ESP
EBP
ESI
EDI
EIP
EFLAGS
FS
GS
31 16 15 8 7 0
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
8086/8088
OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNT
80286
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVM
80386
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVMAC
80486
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVMACIDVIPVIF
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Pentium
80x86的标志寄存器
(P.23)
IOPL,I/O特权级 VIP：虚拟中断未决标志
NT,嵌套任务标志 VIF：虚拟中断标志
RF,重新启动标志 VM：虚拟 8086模式位
AC,对准检查方式位
ID,标识标志支持多任务处理功能支持虚拟存储器特性保护模式下的 80x86
保护模式下的存储器寻址所选存储单元描 述 符 64 描述符表所选段存 储 器段基地址 32
选择器 16 偏移地址 32
逻辑地址第 2章作业
Page 33 2.1 ~ 2.5
计算机系统
存储器
中央处理机
外部设备
1,计算机系统硬件：
中央处理机
CPU
总线控制逻辑接 口接 口存储器大容量存储器
I/O设备
I/O子系统系统总线
..
.
..
.
软件,系统软件 用户软件
2,存储器存储单元的 地址 和 内容,
存储器以字节（ 8 bit）为编程单位
每个字节单元都有唯一的地址编码
地址用无符号整数来表示（编程用十六进制表示）
一个字要占用相继的两个字节
低位字节存入低地址，高位字节存入高地址
字单元地址用它的低地址来表示
机器以偶地址访问（读 / 写）存储器存储器的逻辑地址与物理地址
10011111
00100110
01001000
逻辑地址段地址,偏移地址
1000,0000H
1000,0001H
1000,0002H
1000,0003H
1000,0004H
1000,0005H
物理地址
10000H
10001H
10002H
10003H
10004H
10005H
10000011
01011100
10100010
字节内容（ 10000H）＝ 9FH；（ 10001H）＝ 26H
字内容 （ 10000H）＝ 269FH；（ 10001H）＝ 4826H
访问两次内存存储器的分段：
20 根地址线,地址范围 00000H ~ FFFFFH （ 1MB）
机器字长 16位,仅能表示地址范围 0000H ~ FFFFH
（ 64KB)
小段,每 16个字节为一小段,共有 64K个小段小段的首地址
00000 H ~ 0000F H
00010 H ~ 0001F H
00020 H ~ 0002F H
…
FFFF0 H ~ FFFFF H
段起始地址,小段首地址段的大小,64K 范围内的任意字节存储器的 逻辑 分段：
存储器
64KB代码
01500H
42000H
1CD00H0150H
4200H
1CD0H
段寄存器
CS
DS
SS
ES
64KB堆栈
64KB数据
64KB附加数据
B0000H
B000H
存储器
8KB代码
2KB数据
256堆栈
02000H
04800H
04000H
0200H
0400H
0480H
CS
DS
SS
优点,允许程序在存储器内重定位；
允许实模式程序在保护模式下运行；
有利于程序和数据的分离。
物理地址 = 16? 段地址 + 偏移地址
=10H? 段地址 + 偏移地址
16 位 段 地 址
16 位 偏 移 地 址
0000
+
20 位 物 理 地 址例,(DS) = 2100H,(BX) = 0500H
(PA) = 21000H+0500H
= 21500H
3,中央处理器
8086/8088寄存器组：
数据寄存器,
指针及变址寄存器,SP,BP,SI,DI
段寄存器,CS,DS,SS,ES
控制寄存器,IP,FLAGS
CPU组成：算术逻辑部件 ALU、
控制器、寄存器
AX
BX
CX
DX
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
高 8位 低 8位标志寄存器 ( FLAGS / PSW ）
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
条件码标志,控制标志：
OF 溢出标志 DF 方向标志
SF 符号标志 IF 中断标志
ZF 零标志 TF 陷阱标志
CF 进位标志
AF 辅助进位标志
PF 奇偶标志
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
例,ADD AX,BX
JO / JC ERROR?
寄存器与存储器的比较：
寄 存 器 存 储 器在 CPU内部 在 CPU外部访问速度快 访问速度慢容量小，成本高 容量大，成本低用名字表示 用地址表示没有地址 地址可用各种方式形成
4,外部设备外部设备与主机 （ CPU 和存储器 ） 的通信是通过外设接口 （ Interface） 进行的,每个接口包括一组寄存器 。
数据寄存器,存放外设和主机间传送的数据状态寄存器,保存外设或接口的状态信息命令寄存器,保存 CPU发给外设或接口的控制命令外设中每个寄存器有一个端口 （ Port） 地址,构成一个独立于内存的 I / O 地址空间,0000H ~ FFFFH
80x86的寄存器结构
80x86的程序可见寄存器组通用寄存器专用寄存器段寄存器
AH AX AL
BH BX BL
CH CX CL
DH DX DL
SP
BP
SI
DI
IP
FLAGS
CS
DS
SS
ES
8086 /
8088 /
80286
寄存器
EAX
EBX
ECX
EDX
ESP
EBP
ESI
EDI
EIP
EFLAGS
FS
GS
31 16 15 8 7 0
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
8086/8088
OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNT
80286
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVM
80386
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVMAC
80486
RF OF DF IF TF SF ZF AF PF CFIOPLNTVMACIDVIPVIF
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Pentium
80x86的标志寄存器
(P.23)
IOPL,I/O特权级 VIP：虚拟中断未决标志
NT,嵌套任务标志 VIF：虚拟中断标志
RF,重新启动标志 VM：虚拟 8086模式位
AC,对准检查方式位
ID,标识标志支持多任务处理功能支持虚拟存储器特性保护模式下的 80x86
保护模式下的存储器寻址所选存储单元描 述 符 64 描述符表所选段存 储 器段基地址 32
选择器 16 偏移地址 32
逻辑地址第 2章作业
Page 33 2.1 ~ 2.5
