1、計(jì)算機(jī)硬件組成 80 x86微機(jī)系統(tǒng) Turbo C編譯方式 BIOS和DOS調(diào)用,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由硬件和軟件兩部分組成 硬件體系結(jié)構(gòu)：經(jīng)典的馮諾依曼體系結(jié)構(gòu) 由三個(gè)子系統(tǒng)組成 處理器子系統(tǒng) 存儲(chǔ)器子系統(tǒng) 輸入/輸出子系統(tǒng),計(jì)算機(jī)硬件組成,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),馮諾依曼體系,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),處理器CPU子系統(tǒng),CPU組成：算術(shù)邏輯單元、控制單元和寄存器組,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),存儲(chǔ)器子系統(tǒng),存儲(chǔ)器子系統(tǒng)：由主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器組成 主存儲(chǔ)器：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）兩種類型。 輔助存儲(chǔ)器：簡(jiǎn)稱外存，具有外設(shè)的特性，以I/O

2、總線的方式和主機(jī)連接。 比較：輔助存儲(chǔ)器與主存儲(chǔ)器相比，具有存儲(chǔ)容量大，存儲(chǔ)的信息不會(huì)因斷電而消失，價(jià)格便宜的特點(diǎn)，但存取速度慢。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),輸入/輸出子系統(tǒng),輸入/輸出子系統(tǒng)：簡(jiǎn)稱I/O系統(tǒng)，包括多種類型的輸入輸出設(shè)備（外設(shè)），以及這些設(shè)備和處理器、存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的接口電路。 注意：輸入輸出設(shè)備的工作速度比CPU和存儲(chǔ)器慢許多，因此需要接口在中間起緩沖的作用，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)交換數(shù)據(jù)速度的匹配 。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),80X86微機(jī)系統(tǒng),按字長(zhǎng)分類： 4位微處理器 8位微處理器 16位微處理器 32位微處理器 64位微處理器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),Intel

3、系列微處理器：80 x86系列 8086、8088 80186、80286 80386、80486 Pentium、Pentium2 Pentium3、Pentium4等,80 x86微機(jī)系統(tǒng),第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),8080處理器：16位微處理器，地址總線為20位，直接尋址能力為220=1048576=1024K=lM 80286、80386和80486處理器：尋址范圍增大，例如80286可達(dá)16M，80386(80486)可達(dá)4G。 對(duì)低1M存儲(chǔ)空間的尋址是為了和8088處理器兼容而設(shè)置的實(shí)地址方式，即DOS下的尋址方式。 80 x86系列主存儲(chǔ)器分為：低1M部分稱為系統(tǒng)存儲(chǔ)器，高于1

4、M的部分稱為擴(kuò)展存儲(chǔ)器和擴(kuò)充存儲(chǔ)器。,主存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),系統(tǒng)存儲(chǔ)器：分為低地址部分(0640K)和高地址部分(640K1024K)兩個(gè)部分。640K范圍內(nèi)的低地址部分又稱為基本內(nèi)存或常規(guī)內(nèi)存 ，640K1024K 部分稱為高端內(nèi)存。,系統(tǒng)存儲(chǔ)器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),高端內(nèi)存：384K的高地址部分，供視頻顯示和BIOS等使用，分布情況如下圖。,高端內(nèi)存,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),地址范圍及功能： A0000到BFFFF：顯示緩沖區(qū)，CGA顯示緩沖區(qū)開始于B8000，VGA、EGA顯示緩沖區(qū)開始于A0000。這些空間也稱作視頻存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱VRAM。 C0000到D

5、FFFF：ROM擴(kuò)充區(qū)，主要存放視頻顯示器適配器和磁盤的BIOS，一些網(wǎng)絡(luò)控制板、I/O接口板和擴(kuò)充內(nèi)存分頁(yè)幀也要用到此部分地址。 E0000到EFFFF：保留區(qū)。 F0000到FFFFF：系統(tǒng)ROM，該部分裝有系統(tǒng)引導(dǎo)程序，還有系統(tǒng)基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)。,高端內(nèi)存,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),80 x86微處理器：14個(gè)基本寄存器，用于進(jìn)行運(yùn)算，控制指令的執(zhí)行，處理內(nèi)存尋址等。 8088/80286微處理器的寄存器是16位長(zhǎng)，在386、486中擴(kuò)展為32位長(zhǎng)(段寄存器除外)。 80386/80486增加了特殊的內(nèi)部寄存器，Turbo C僅支持這14個(gè)基本寄存器，且長(zhǎng)度認(rèn)為是16位，即

6、按照8088的14個(gè)內(nèi)部寄存器來進(jìn)行操作。,寄存器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),寄存器按其功能分類： 通用寄存器 地址指針寄存器 變址寄存器 段寄存器 指令指針寄存器 標(biāo)志寄存器,寄存器分類,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),AX、BX、CX、DX：16位數(shù)據(jù)寄存器，可分成高字節(jié)部分和低字節(jié)部分來使用。 高字節(jié)部分對(duì)應(yīng)于AH、BH、CH、DH，低字節(jié)部分對(duì)應(yīng)于AL、BL、CL、DL，即四個(gè)16位寄存器可看作八個(gè)8位寄存器。 AX：累加器，用于所有的輸入/輸出操作 BX：基址寄存器，用于擴(kuò)展尋址，起變址作用 CX：計(jì)數(shù)寄存器，在循環(huán)操作中用作計(jì)數(shù)器 DX：數(shù)據(jù)寄存器，用于字乘法和除法，還用來提供輸入輸

7、出操作中的口地址。,通用寄存器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),CS、DS、SS、ES：段寄存器，在實(shí)模式下的內(nèi)存尋址是段左移4位+偏移，每個(gè)段最大尋址范圍為64K字節(jié)，段的首地址保存在段寄存器中。 CS：代碼段寄存器 DS：數(shù)據(jù)段寄存器 SS：堆棧段寄存器 ES：附加段寄存器,段寄存器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),(1) 指針寄存器 SP寄存器：棧指針寄存器。在訪問堆棧時(shí)，段地址在SS中，SP表示偏移地址。 BP寄存器：基址指針寄存器。通過堆棧傳遞數(shù)據(jù)地址時(shí)，段地址在SS中，BP存放要傳遞的數(shù)據(jù)地址的偏移地址。BP也可作為通用寄存器用。 (2) 變址寄存器 SI源變址寄存器：表示字串的源地址，段

8、地址在DS DI目的變址寄存器：表示目的地址，它常和附加段寄存器ES相關(guān)聯(lián)，表示目的地址偏移。,其他寄存器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),(3) IP指令指針寄存器 IP寄存器存放要執(zhí)行的下條指令的偏移地址。 (4) 標(biāo)志寄存器 l6位寄存器，其中6位作為指令執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)標(biāo)志，3位用作控制標(biāo)志。,其他寄存器,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),存取存儲(chǔ)器時(shí)，選擇一個(gè)段寄存器的值作為該段的開始地址，將其左移4位，再加上偏移地址，得到20位物理地址，即存儲(chǔ)器的真實(shí)地址。,實(shí)地址尋址,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),I/O接口的尋址： 有兩種方法： 一種是將接口地址和存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址； 一種是I/O接口地址和

9、存儲(chǔ)器地址分別獨(dú)立編址。 80 x86CPU采用I/O獨(dú)立編址方式，采用專門的I/O指令來對(duì)接口地址進(jìn)行操作。,I/O接口的尋址,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),Turbo C的內(nèi)存模式,微小模式(Tiny) 微小模式編譯C程序時(shí)，代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段的段地址均相同，即CS=DS=SS=ES。一般小程序可采用此編譯模式進(jìn)行編譯。 小模式(Small) Turbo C的缺省模式。在該模式下，程序中的代碼放在64K的代碼段內(nèi)，數(shù)據(jù)放在64K的數(shù)據(jù)段內(nèi)。棧段、附加數(shù)據(jù)段和數(shù)據(jù)段均指向同一地址，即DS=SS=ES。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),Turbo C的內(nèi)存模式,中模式(Medium) 數(shù)據(jù)須在6

10、4K的數(shù)據(jù)段內(nèi)，代碼段不再限制在一個(gè)段內(nèi)，即程序長(zhǎng)度可以超過64K(允許達(dá)到1M)，程序代碼尋址必須用20位地址碼。這種編譯模式適用于大代碼量，小數(shù)據(jù)量的大程序。 緊湊模式(Compact) 緊湊模式與中模式是互補(bǔ)的。在該模式下，數(shù)據(jù)量可超過64K，放在多個(gè)數(shù)據(jù)段里。數(shù)據(jù)尋址必須用20位地址碼。代碼量不超過64K，在一個(gè)段內(nèi)。這種編譯模式適用于程序短而數(shù)據(jù)量大的場(chǎng)合。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),Turbo C的內(nèi)存模式,大模式(Large) 在該模式下代碼長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均可達(dá)1MB，即各占多個(gè)段的內(nèi)存。靜態(tài)數(shù)據(jù)不能超過64K字節(jié)。該模式適合于需要處理大量數(shù)據(jù)的大程序。程序的運(yùn)行速度大大慢于上

11、述的幾種模式。 巨模式(Huge) 該模式和大模式基本相同，代碼分布在不同的代碼段內(nèi)，數(shù)據(jù)也分布在不同的數(shù)據(jù)段內(nèi)，它們來自于不同的源程序，但堆棧只有一個(gè)。Turbo C一般限制靜態(tài)數(shù)據(jù)不超過64K，但巨模式允許超過64K。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),當(dāng)一個(gè)程序較大時(shí)，可將一個(gè)程序分成幾個(gè)部分，每個(gè)部分可單獨(dú)成為一個(gè)源文件，這些文件通過全局變量或函數(shù)相聯(lián)系。它們可進(jìn)行單獨(dú)編譯，形成.OBJ文件。 可以采用兩種方法將這些文件組合成一個(gè)完整的應(yīng)用程序。,多文件編譯,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),假設(shè)一個(gè)程序分成了A1.c和A2.c兩個(gè)源文件 A2.c文件中定義了函數(shù)A2() ： #include v

12、oid A2() . ,include方法,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),A1.c中的main()函數(shù)調(diào)用A2()函數(shù)，則A1.c寫成： #include #include “A2.c” /*include預(yù)處理命令*/ main() . A2(); . ,include方法,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),假設(shè)一個(gè)程序分成了A1.c和A2.c兩個(gè)源文件，project工程文件法生成可執(zhí)行程序的步驟如下： （1）用TC編輯器建立一個(gè)文本文件，內(nèi)容為： A1.c A2.c 保存于文件AA.prj中。 （2）在TC環(huán)境中，按ALT+P，選擇Project菜單中的Project name項(xiàng)，填入文件名AA

13、.prj后，按F9鍵，即可生成AA.exe的可執(zhí)行文件。,Project工程文件法,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),中斷概念,中斷：CPU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于程序預(yù)先安排或內(nèi)外部事件（稱為中斷源），引起CPU中斷正在運(yùn)行的程序，并根據(jù)中斷源提供的地址信息（稱為中斷向量）而轉(zhuǎn)到事件中斷服務(wù)程序中執(zhí)行。 中斷向量：微機(jī)采用中斷類型號(hào)來標(biāo)識(shí)中斷源。微機(jī)的中斷分為軟中斷和硬中斷兩種類型。軟中斷也稱為內(nèi)中斷，是由執(zhí)行某些指令引起；硬中斷也稱為外中斷，是由接口設(shè)備引起的。,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),中斷向量表：80 x86內(nèi)存的前1024個(gè)字節(jié)為中斷向量表(地址00000003FFH) ，可存儲(chǔ)256個(gè)中斷向量。 中斷向量：每個(gè)中斷向量占用4個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為中斷服務(wù)程序的入口地址偏移量，后兩個(gè)字節(jié)裝入了段地址。 將中斷向量的這四個(gè)字節(jié)分別裝入IP及CS中，便可轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。,中斷概念,第2章 高級(jí)編程的硬件基礎(chǔ),BIOS（即基本輸入輸出系統(tǒng)）：Intel80 x86微機(jī)高端內(nèi)存的ROM中固化的對(duì)鍵盤、顯示器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)、異步通訊、時(shí)鐘等操作的