# 计算机系统概述

# 硬件 & 软件

硬件

中央处理器 CPU
- 控制器、运算器、寄存器
存储器（呈现的是存储器地址)
- 主存储器：RAM 和 ROM
- 辅助存储器：磁盘、光盘、U 盘
外部设备（呈现出端口，即 I/O 地址）
- 输入和输出设备

软件

系统软件
应用软件

# 进制转换

十进制小数转换成二或十六进制：小数部分分别乘以各自的基数，记录整数部分，直到小数部分为 0 为止

二或十六进制数转换成十进制数

# ASCII 码

回车： $0DH$

换行： $0AH$

响铃： $07H$

数码 $0\sim 9$ ： $30H\sim 39H$

大写字母 $A\sim Z$ ： $41H\sim 5AH$

小写字母 $a\sim z$ ： $61H\sim7AH$

空格： $20H$

# 补码

8 位二进制补码： $-128\sim +127$

16 位二进制补码： $-2^{15}\sim +2^{15}-1$

32 位二进制补码： $-2^{31}\sim +2^{31}-1$

# 微机的软件

应用软件：

文本编辑器
汇编程序
链接程序
调试程序
集成化开发环境

# 微型计算机系统

主存空间分配：

整个 $1MB$ 主存空间从低位到高位地址可分为四个区域：

基本 RAM 区（00000H-9FFFFH）：操作系统占掉一部分低地址，其他向用户程序开放
保留 RAM 区（A0000H-BFFFFH）：为系统安排的 “显示缓存存储区”
扩展 ROM 区（C0000H-DFFFFH）：用于为系统不直接提供支持的外设安排设备驱动程序
系统 ROM 区（E0000H-FFFFFH）：由系统占用，主要提供 ROM-BIOS 程序

# 8086 微处理器

# 结构

总线接口单元 BIU：负责读取指令和操作数
执行单元 EU：负责指令译码和执行

地址总线是 20 位，8086 有 1 兆存储单元，1 兆是 20 位
数据总线 16 位，8086 有 16 根数据线

# 寄存器

数据寄存器

AX：累加器，使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等

BX：基址寄存器，常用做存放存储器地址

CX：计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计数器

DX：数据寄存器，常用来存放双字长数据的高 16 位，或存放外设端口地址。

变址寄存器

SI：源变址寄存器

DI：目的变址寄存器

指针寄存器

SP 为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址，不能再用于其他目的，具有专用目的

BP 为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址

SP 和 BP 寄存器与 SS 段寄存器联合使用确定堆栈段中的存储单元地址

标志寄存器

指针指令 IP

指令指针寄存器 IP，指示代码段中指令的偏移地址

它与代码段寄存器 CS 联用，确定下一条指令的物理地址

计算机通过 CS : IP 寄存器来控制指令序列的执行流程

段寄存器

CS：指明代码段的起始地址

$CS : IP$ 取得下一条要执行的指令

SS：指明堆栈段的起始地址

$SS:SP$ 操作堆栈顶的数据

DS：指明数据段的起始地址

$DS:EA$ 存取数据段中的数据

ES：指明附加段的起始地址

$ES:EA$ 存取附加段中的数据
是串操作的目的区必须是附加段

# 数据地址对齐

字单元安排在偶地址（xxx0B）、双字单元安排在模 4 地址（xx00B)

# 存储器的分段管理

8086 CPU 有 20 条地址线但数据总线是 16 位

最大可寻址空间为 $2^{20}＝1MB$
物理地址范围从 $00000H～FFFFFH$

8086CPU 将 $1MB$ 空间分成许多逻辑段

每个段最大限制为 64KB
段地址的低 4 位为 0000B

这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，还具有多个逻辑地址

逻辑地址：段基地址：段内偏移地址

段地址说明逻辑段在主存中的起始位置，8086 规定段地址必须是模 16 地址：xxxx0H，省略低 4 位 0000B，段地址就可以用 16 位数据表示，就能用 16 位段寄存器表达段地址
偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量，每段不超过 64KB，偏移地址也可用 16 位数据表示

将逻辑地址中的段地址左移 4 位，加上偏移地址就得到 20 位物理地址

# 1MB 空间的分段

# 指令的组成

操作码：

# 8086 的寻址方式

# 立即数寻址

指令中的操作数存放在机器代码中

# 寄存器寻址

操作数存放在 CPU 的内部寄存器 reg 中

# 存储器寻址

指令中给出操作数的主存地址信息（偏移地址，称之为有效地址 EA），而段地址在默认的或用段超越前缀指定的段寄存器中

直接寻址方式：指令中直接包含有效地址
1
2
mov ax, [2000H]
;AX <- DS:[2000H]
寄存器间接寻址方式：有效地址存放在基址寄存器 BX 或变址寄存器 SI、DI 中
寄存器相对寻址方式：有效地址是寄存器内容与有符号 8 位或 16 位位移量之和，寄存器可以是 BX/BP 或 SI/DI
- BX/SI/DI 寄存器默认在 DS，对应 BP 寄存器默认在 SS
基址变址寻址方式：有效地址由基址寄存器（BX 或 BP）的内容加上变址寄存器（SI 或 DI）的内容构成：
- 有效地址＝BX/BP＋SI/DI
- 段地址对应 BX 基址寄存器默认是 DS，对应 BP 基址寄存器默认是 SS；可用段超越前缀
相对基址变址寻址方式：有效地址是基址寄存器 (BX/BP)、变址寄存器 (SI/DI) 与一个 8 位或 16 位位移量之和：
- 有效地址＝BX/BP＋SI/DI＋8/16 位位移量
- 段地址对应 BX 基址寄存器默认是 DS，对应 BP 基址寄存器默认是 SS；可用段超越前缀

# 寻址的多种表示方式

MOV AX,[BX][SI] 
;MOV AX,[BX+SI]

MOV AX,COUNT[SI] 
;MOV AX,[SI+COUNT]

MOV AX,WNUM[BX][SI]
;等同于 MOV AX,WNUM[BX+SI]
;等同于 MOV AX,[BX+SI+WNUM]

# 数据寻址的组合

1 2	reg, imm/reg/mem mem, imm/reg

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