寄存器CPU工作基本原理下.ppt

第二章 寄存器 (CPU工作原理) 要点： CPU的组成 寄存器 字在寄存器中的存储 简单的汇编指令 物理地址和8086形成物理地址的机制 段的概念和段寄存器 Debug调试工具 内存单元的物理地址 每一个内存单元在内存空间中都有惟一的地址，这个惟一的地址称为该存储单元的物理地址。 CPU通过地址总线送入存储器的必须是一个内存单元的物理地址。 考虑：CPU如何产生20位的物理地址呢？ 16位结构的CPU 8位机：8080，8085 16位机：8086 32位机：80386，80486 N位结构的含义： 运算器一次最多可以处理N位数据； 寄存器的最大宽度为N位 寄存器和运算器之间的通路是N位 8086CPU形成物理地址的方法 8086CPU的地址总线有20位，但8086CPU内部全为16位结构，如何来形成20位的物理地址呢？ IBM PC机采用了存储器地址分段的办法 存储器逻辑上的分段情况 段（segment） 从0地址开始，每16字节为一小段(paragraph) 小段的首地址的16进制形式最低位为0 段(segment)必须从任一小段的首地址开始，且每段大小可达64K 段地址偏移地址 取段的首地址的高16位作为段地址 段内相对于段起始地址的偏移值称为偏移地址 CPU内部采用“段地址×16＋偏移地址”来形成物理地址 段地址用16位表示 因段最大可达64K，故偏移地址也用16位表示 注意：段大小是任意的 8086CPU形成物理地址的方法 20位物理地址＝16位段地址*16+16位偏移地址 形成物理地址的本质含义 CPU在访问内存时，用一个基础地址和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。 基础地址的选择是任意的。 例如：物理地址21F60H，我们可以选取不同的段地址和偏移地址来形成 给定一个段地址，通过变化偏移地址来进行寻址，最多可以定位多少内存单元呢？ 段寄存器 提供段地址的寄存器称为段寄存器。 8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES CS：代码段寄存器 DS：数据段寄存器 SS：堆栈段寄存器 ES：附加段寄存器 CS寄存器 IP：指令指针寄存器 CS和IP就指示了CPU当前要读取指令的地址 设8086机中CS中内容为M，IP中内容为N，则8086CPU将从内存M*16+N单元开始，读取一条指令来执行 我们又可以表示成CS:IP 8086CPU的工作过程 初始状态 8086CPU的工作过程（续） CS，IP的内容送入地址加法器 8086CPU的工作过程（续） 物理地址送入输入输出控制电路 8086CPU的工作过程（续） 物理地址送入地址总线 8086CPU的工作过程（续） 机器指令被送入CPU 8086CPU的工作过程（续） 机器指令被送入指令缓冲器 8086CPU的工作过程（续） 读取指令后IP中的值自动增加 8086CPU的工作过程（续） 执行指令 8086CPU的工作过程（续） 指令执行结果 8086CPU的工作过程（续） 8086CPU的工作过程可以简要描述如下： 从CS:IP指向的内存单元处读取指令，读取的指令进入指令缓冲器； IP＝IP＋所读取指令的长度，从而指向下一条指令； 执行指令，转到步骤1，重复这个过程。 修改CS、IP的指令 mov cs,123 注意：mov指令不能用于设置CS、IP的值 能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令 一个转移指令：jmp指令 jmp指令 jmp 段地址:偏移地址 指令含义：用指令中给出的段地址修改CS，偏移地址修改IP jmp 2AE3:3,执行后:CS=2AE3,IP=0003 jmp 3:0B16,执行后:CS=0003,IP=0B16 jmp 寄存器 指令含义：用指令中的寄存器中的值修改IP 注意：CS的值不变 其中的寄存器只能是通用寄存器 问题2.3 内存中存放的机器码和对应的汇编指令如下所示，设CPU初始状态：CS=2000H，IP=0000H，请写出指令的执行序列。 结果分析 指令执行序列 mov ax,6622 jmp 1000:3 mov ax,0000 mov bx,ax jmp bx mov ax,0123H 转到第3步执行 代码段 存放当前正在运行的程序代码的段(segment) 例如： 其段地址为2000H， 长度为10字节 一条简单的算术指令sub 格式：sub 目的操作数，源操作数 操作：目的操作数=目的操作数-源操作数 例：sub ax,8 sub ax,bx 本章小结 了解CPU的组成； 掌握各种寄存器，尤其是通