I/O 接 口
输 入 设 备
输
I/O 出 接设 口备
器
数据总线 DB
控制总线 CB
构 微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成；
成 输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连；
部
( 输入/输出接口简称I/O接口 )
件 各部件通过总线连接。
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第二章 80X86系列微机的系统组成
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
1.物理存储器和虚拟存储器
物理存储器: 微机中实际配置的内存。 虚拟存储器: 程序员编程可用的地址空间。
通过存储管理机制将速度较快容量较小的内
存与速度较慢但容量很大的外存有机灵活地
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
3. 80386／486的三种工作模式
(1) 实地址模式
寻址能力及物理地址的计算同8086，相当于 一个可进行32位操作的8086。
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
段基址： 该单元所在段的起始物理 地址的高十六位。
偏移地址: 该单元相对于该段起始单 元的偏移量
物理地址=段基址24＋偏移地址
20位 16位
16位
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 高速缓存器 Cache
1. 程序访问的局部性
•非对准存放方式:
存放字（或双字）数据时，从 奇地址开始存放。
•对准存放方式比非对准存放方式在访问时速度更快
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§2.1 8086存储器组织
二. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
1.问题的提出 2.解决办法 3.分段原则：
•各段起始单元的20位地址能被16整除。
•每段长度≤64K（216）字节
1945年，美籍匈牙利数学家John Von Neumann提 出, 冯•诺依曼型计算机
输
存储器
输
入
出
运算器ALU
设
设
备
控制器
备
CPU
基本工作原理 “存储程序” + “程序控制”
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第二章 80X86系列微机的系统组成ຫໍສະໝຸດ 2. 微机系统组成(系统总线)
地址总线 AB
微 处 理
存 储 器
低四位为0
•段与段之间相对位置可任意。
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§2.1 8086存储器组织
三. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
4.段的类型：
•代码段： 放程序代码
•数据段： 放程序运行所需要的数据
•堆栈段： 特殊的数据区，存取数据按先进后 出的顺序
•附加段： 辅助的数据区
当前段: 当前正在使用的段称为当前段
2. Cache及原理
介于主存和CPU之间设置的一个高速小容量
的存储器
DRAM
CPU
Cache
SRAM
主存
Cache控制器
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 高速缓存器 Cache
3. 高性能微机存储系统的层次结构
快 CPU内部寄存器 小
第二章 微型计算机系统组成
• 8086存储器组织 • 8086CPU内部结构 • 80X86微处理器的寄存器结构 • (80X86微处理器引脚功能) • 系统总线 • (输入/输出接口)
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第二章 80X86系列微机的系统组成
§2.0 微型计算机系统硬件组成
1.冯•诺依曼型计算机的基本组成
片内高速缓存
速 度
片外高速缓存
容 量
主存储器(内存)
慢 外部存储器 大
•80386系统的Cache在片外，从486开始增加了片内Cache
•从Pentium开始，片内Cache被分离为代码Cache和数据 Cache(双路Cache结构），可以同时存取。数据Cache与 两条独立工作的流水线相连，能同时接受两条流水线的访 问。
FFFFEH FFFFFH
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§2.1 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
一.数据在存储器中的存放
1.存放原则：字节数据顺序存放;多字节数 据存放在连续的单元中,且高地址存数据高 字节
2. 对准存放方式与非对准存放方式
存放字（或双字）数据时，从偶 •对准存放方式: 地址开始存放。
§2.1 8086存储器组织
一.8086系统存储器结构
➢关于8086:
• 8086有20根地址信号线，可 以寻址的地址空间为220字节， 即1M字节。
• 8086是16位的CPU，有16根数 据总线。
• 8086的存储器以字节为单位 进行编址。
字节 00000H 12H 00001H 24H 00002H
3. 80386／486的三种工作模式
(2) 保护模式 •32根地址线有效,可寻址4G 字节的物理地址 空间，64TB字节的虚拟地址空间 •采用分段管理和分页管理机制为程序的共享 和保护以及虚拟存储器提供了硬件支持
•“保护”主要是指在多任务系统中对存储空 间的保护，通过多种措施形成各任务之间以 及用户程序与操作系统之间的隔离和保护。
结合在一起。以满足运行大容量存储器要求
的程序。
虚拟存储技术
虚拟地址到物理地址的转换由MMU完成。
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
➢ 虚拟存储器 Vitural Memory
2.从80286开始,实现了虚拟存储管理，CPU支持 对虚拟存储器的访问。
80286CPU支持两种工作模式： •实地址模式 同8086， 寻址能力1M 字节
（220）
•保护模式（保护虚拟地址模式）
寻址能力 物理空间：16M字节 （224） 虚拟空间：1G字节 （230）
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§2.１ 8086存储器组织
第二章 80X86系列微机的系统组成
四.存储器的层次结构
段寄存器: 存放当前段起始地址的高十六位 （称为段基址）。 CS、DS、SS、ES
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§2.1 8086存储器组织
三. 存储器的分段
第二章 80X86系列微机的系统组成
5.物理地址与逻辑地址的关系： •物理地址：存储单元的真实地址，20位。
•逻辑地址：程序中涉及的地址，16位。 包括段基址和偏移地址