第二章80X86计算机组织..doc

第二章 80X86计算机组织 2.1 80X86微处理器 80X86是美国Intel公司生产的微处理器系列，从早期的4004芯片到现在的Pentium经历了五个发展阶段。1978年正式推出8086芯片，开始了Intel的80X86 CPU系列芯片。 主频、字长和内存容量是衡量微机性能的主要指标，字长决定了数据总线宽度。参照表2.1。从8086到Pentium，这三个指标分别如下： 8086/8088 CPU： 主频：4.77 MHZ 数据总线：8086为16根，字长16位 8088内部字长16位，外部数据线8根 地址总线：20根，直接寻址220 = 1 M字节 80386，80846 CPU： 主频：80386为12.5~33 MHZ 80486为25~100 MHZ 数据总线：32根，字长32位 地址总线：32根，直接寻址232 = 4 G字节 使用存储管理部件，虚拟地址空间64T 字节 80386是一个全32位的微处理器，它的出现象征着微处理器技术向前迈进了新的里程碑。 80486是对80386的改进和发展，内有8KB 高速缓存。 Pentium CPU（即80586）： 主频：60~166 MHZ 数据总线：字长32位，外部数据线64根 地址总线：32根，直接寻址4G字节 8KB指令高速缓存，8KB数据高速缓存 Pentium II CPU： 主频：233~333 MHZ 数据总线：字长32位，外部数据线64根 地址总线：36根，直接寻址64G字节 512KB二级高速缓存。 说明：内存容量的度量单位 1KB = 210 = 1024字节 1MB = 210·210 = 1024×1024字节 1GB = 210·210·210 = 1024×1024×1024字节 1TB = 210·210·210·210 字节 为适应CPU的高速运行，建立了层次结构的存储器组织，如下图所示： 高速缓存CACHE容量小，速度最高，直接与 CPU 交换数据；外存容量大，速度低；内存处于中间。 8086执行一条指令约400ns（毫微秒），80486为25ns，Pentium为12.5ns。 工作模式： 8086：实模式 80386及其后继微机：实模式、保护模式 和虚86模式,能实现虚拟存储管理和多任务管理，以提高机器性能。 本课程讲述的是以8086/8088 CPU为基础的汇编语言程序设计方法，它与80386，80486及Pentium在实模式下兼容。 2.2基于微处理器的计算机系统构成 计算机系统包括：硬件和软件二个部分 2.2.1 硬件 图2.1 计算机结构 主要部件： （1）中央处理器CPU（Central Processing Unit）——由运算器和控制器组成。 运算器——执行所有的算术和逻辑运算指令，负责进行数据运算。 控制器——负责全机的控制工作，执行程序中的指令。 （2）存储器：指内存储器，又称主存。存放要执行的程序和参加运算的数据及中间结果。速度快，容量有限。 构成内存储器的芯片分为RAM和ROM两大类。 RAM：称随机存取存储器，CPU可以对它进行读、写操作。 特点：下电丢失存储的数据 ROM：称只读存储器，CPU只能从中读取数据而不能写入。 特点：下电不会丢失存储的数据。 一般用途：存放固定的程序和数据。 （3）I/O子系统： 包括输入/输出设备和大容量外存储器，它们通过接口电路与主机相连。 常用的输入设备：键盘、鼠标。 常用的输出设备：显示器、打印机。 外存储器：用来存放暂不运行又需长期保存的 程序和数据。如磁盘、磁带、光盘，速度慢，容量大。 主机 = CPU + 内存储器 内存与外存的关系： 凡是要执行的程序和参加运算的数据都必须先从外存读出传送到内存的某个区域，再由CPU控制执行；程序和数据需要保存的，从内存读出，传送到外存。 系统总线：在CPU、内存和I/O接口之间相互交换信息的公共通路。系统总线组成： 数据总线：传送信息，包括程序、数据、外设的控制信息和外设的状态信息等，双向传送。 地址总线：传送内存和I/O接口的地址信息，单向传送。 控制总线：传送控制信号。 总线控制逻辑：控制系统总线工作。 2.2.2 软件 计算机软件分两大类： 系统软件——由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，是为了使用和管理计算机。 用户软件——由用户自行编写的各种应用程序。 图2.2计算机软件层次图 操作系统：系统软件的核心，是用户和计算机的接口。 主要作用：对系统