总线

总线时序

CPU工作时序：
- CPU各引脚信号在时间上的关系
总线周期：
- CPU完成一次访问内存（或接口）操作所需要的时间。
- 一个总线周期至少包括4个时钟周期。

总线概念

总线: 一组导线和相关的控制、驱动电路的集合。是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的通道。

从传送信息的角度看，分为三种类型：

地址总线（AB
数据总线（DB
控制总线（CB

层级结构分类

CPU总线
系统总线
外部总线

总线结构

单总线结构

single bus

多总线结构

multi-bus

面向CPU的双总线结构

存储器与I/O接口间无直接通道

single-bus

当部分高速外部设备，需要与内存直接进行数据交换的时候，无路可走
也意味着，所有接口与内存的交互都需要通过cpu

面向存储器的双总线结构

在单总线结构基础上，增加一条CPU到存储器的高速总线

double-bus

这也是，现代微机中的多总线结构的前期阶段

总线的基本功能

数据传送
仲裁控制
出错处理
总线驱动

总线评价指标

总线带宽（B/S）
- 单位时间内总线上可传送的数据量
- 总线带宽=位宽工作频率
总线位宽（bit）
- 能同时传输的数据位数
总线的工作频率（MHz）
- 总线带宽 = （位宽/8）（工作频率/每个存取周期的时钟数）

指令与指令系系统

指令：控制计算机完成某种操作的命令

指令系统：处理器所能识别的所有指令的集合

指令的兼容性：同一系列机的指令都是兼容的

一条指令应包含的信息：

运算数据的来源
运算结果的取向
执行的操作

指令格式

操作码【操作数】，【操作数】

（方括号指可有可无

instruct format

操作完成后，数据会被放在目标操作数位置。

寻址方式

这一讲非常重要

操作数可能的来源或运算结果可能的去处；
- 由指令直接给出
- 寄存器
- 内存单元
寻找操作数所在地址的方法可以有三种大类型
- 指令直接给出的方式
- 存放于寄存器中的寻址方式
- 存放于存储器中的寻址方式 （最复杂一类

立即寻址

运算对象由指令直接给出(立即寻址)

由指令直接给出运算的数据（操作数是立即数）。为常数形式或字符形式。
立即数只表示运算的数据，无地址含义。

立即寻址仅适合于源操作数。源操作数是参加操作的数据本身

例： MOV AX, 1200H

寄存器寻址

参加操作的操作数在CPU的通用寄存器中。

MOV AX, BX

此种寻址方式中的寄存器主要是通用寄存器
不含控制寄存器，段寄存器限制使用

寄存器间接寻址

存储器操作数的寻址方式

关注点：
- 指令操作的对象在内存中，表现形式为：
  - [ ]
- 指令中给出运算对象在内存某个逻辑段中的偏移地址
  - [偏移地址]
- 逻辑段的段基地址通过默认或重设方式给出。

存储器操作数的子长本身不确定，取子长取决于指令中另一个寄存器操作数，或通过其他方式制定字长。

直接寻址

这是第一种有关，存储器操作数的寻址方式。

指令中，直接给出操作数的偏移地址
- 例： MOV AX, [1200H]
直接寻址方式下，操作数默认认为在数据段，但允许段重设,即由指令给出所在逻辑段。
- 例： MOV AX, ES:[1200H]

间接寻址

操作数存放在内存中，数据在内存中的偏移地址为方括号中通用寄存器的内容。
仅有4个通用寄存器可用于存放数据的偏移地址
- 能够存放间接地址的寄存器仅有4个，间址寄存器(BX,BP,SI,DI)
间接寻址的一般格式：
- [间址寄存器]

由寄存器间接给出操作数的偏移地址；
存放偏移地址的寄存器成为间址寄存器(BX,BP,SI,DI)
操作数的段地址（数据处于哪个段）取决于选择哪一个间址寄存器:
BX,SI,DI—-> 默认在数据段
BP —-> 默认在堆栈段

可以通过段重设段方法，重设在其他段。

相对寻址

操作数的偏移地址为寄存器的内容加上一个位移量。
- 如： MOV AX, [BX+DATA]
- 例：
  - MOV AX, 2000H
  - MOV DS, AX
  - MOV BX, 1200H
  - MOV AL, [BX]5

上指令中的[BX]5等效于[BX+5]
相对寻址的引入，主要用于一维数据组的操作

基址、变址寻址

基址寄存器只有两个BX,BP
变址寄存器只有两个SI,DI

操作数的偏移地址位
- 一个基址寄存器的内容 + 一个变址寄存器的内容；
操作数的段地址由选择的基址寄存器决定
- 基址寄存器为BX，默认在数据段
- 基址寄存器为BP，默认在堆栈段
基址变址寻址方式于相对寻址一样，主要用于一维数组操作。

基址、变址、相对寻址

操作数的偏移地址
- 基址寄存器内容+变址寄存器内容+位移量
操作数的段地址由，选择的基址寄存器决定。
基址变址相对寻址方式主要用于二维表格操作。
例子程序段：
- MOV DI, 1100H
- MOV BP, DI
- MOV AL, [BP][DI]5

基址寄存器选择BP，表示操作数在堆栈段

隐含寻址

指令中隐含了一个或两个操作数的地址，即操作数在默认地址中
例子：
- MUL BL
执行指令：
- ALBL —-> AX

寻址小结：

summary