جامعة الشام الخاصة
مقرر تنظيم الحاسب ولغة التجميع
المحاضرة األولــــى
المعالج :
• عبارة عن القلب النابض للحاسوب
• يقوم بتنفيذ األوامر و البرامج المكتوبة بلغة اآللة فقط
• من أشهر الشركات المنتجة للمعالجات شركة Intel
الذاكرة :
• تستخدم لتخزين البيانات
• تتكون من خاليا و لكل خلية عنوان
• تقسم إلى قسمين رئيسيين :
ROM
RAM
وحدات الذاكرة :
•
•
•
•
•
•
•
البت ) : (bitوهي أصغر وحدة تخزين ()1 , 0
النيبل ) : )nibbleوهي أربع بتات
البايت ( : )byteوهوعبارة عن ثمانية بتات
كلمة ) : )wordوهوعبارة عن 16بتا
الكلمة المزدوجة ) : )Double wordوهوعبارة عن 32بتا
كيلو بايت ) : )kilo byteوهوعبارة عن 1024بايت
ميجابايت ) :(mega byteوهوعبارة عن 1024كيلوبايت
الناقل :
•
•
وهو مجموعة من األسالك التي تقوم بنقل البيانات بين
المعالج و الذاكرة ووحدات اإلدخال و اإلخراج
يتألف الناقل من :
.Iناقل العناوين ()Address bus
.IIنافل البيانات ()Data bus
.IIIخطوط التحكم و السيطرة ()control lines
مكونات المعالج
Arithmetic-logic unit وحدة الحساب و المنطق
(ALU)
)flag register) مسجل الرايات
)registers) المسجالت
، )command decoder( مكونات أخرى مثل
)instruction queue( ، )address buffer(
•
•
•
•
لغات البرمجة
)machine language( • لغة االلة
)assembly language) • لغة التجميع
)high level language( • لغات عليا
لغة اسمبلي ASSEMBLY
• هي لغة التجميع
• اسمبلر(:)assemblerعبارة عن برنامج يقوم بتحويل
البرامج التي تكتب بلغة التجميع إلى لغة الماكينة
• اسمبلي (:)assemblyوهي عملية تحويل برنامج مكتوب
بلغة التجميع بمساعدة األسمبلر إلى لغة الماكينة
(أنظمة العد)
النظام الثنائي :
– يتكون من الرموز 1 , 0
– لكل بت قيمة كما في الميزان العشري
البت
األولى
الثانية
الثالثة
القيمة
1
2
4
الرابعة الخامسة السادسة السابعة الثامنة
8
16
32
64
128
النظام العشري :
يتكون من الرموز 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0
النظام السادس عشر( :) hexadicemal
يتكون من الرموز 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,A,B,C,D,E,F
الخانة
القيمة
األولى
1
الثانية
16
الثالثة
256
جدول ربط نظم العد
العشري
الثنائي
السادس عشر
0
0000
0
1
0001
1
2
0010
2
3
0011
3
4
0100
4
5
0101
5
6
0110
6
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
كتابة األعداد في لغة التجميع
.1الثنائي 10111B ،110B :
.2السادس عشر 11H ،12AH ، 10H :
.3العشري 100D ، 100 ، 102 ، 11D :
8086مقدمة عن المعالج الصُّ غري
8086المعالج الصُّ غري
ينتمي هذا المعالج إلى عائلة المعالجات الصُّغرية الشهيرة
– 8086, 80186, 80286, 80386, 80486, Pentium
قامت شركة انتل INTELباإلعالن عنه عام .1978
يتعامل 8086مع طول كلمة 16-bitو فيه:
16 خط نقل معطيات.
20 ناقل (ممر) عنونة.
8086البنية الداخلية لمعالج
بشكل تفرعي حيث 8086 :يعالج
وحدة المعالجة المركزية تتألف من جزئين يعمالن على التوازي
Execution Unitوحدة التنفيذ
8086 CPU
Bus Interface Unitوحدة مالئمة الممرات
Bus Interface
)Unit (BIU
وظائف الـ : CPU
(Fetchجلب)
Execution
Decodeتفسير األمر وتحديد البيانات)
( Unit
)(EU
Execute ( تنفيذ)
BIUوظائف
إرسال العناوين الى مواقع في الذاكرة
جلب األوامر من الذاكرة
قراءة /ارسال المعطيات من /إلى الذاكرة العشوائية
إرسال عناوين المعطيات إلى المنافذ
قراءة/كتابة المعطيات من/الى منافذ الدخل/الخرج
وظائف الـ EU
إخبار الـ BIUعناوين األوامر والمعطيات لجلبها.
تفكيك األوامر و تنفيذها.
تقسيم العمل بين BIU & EUمما يؤدي الى زيادة سرعة العمل.
8086المخطط البنيوي لـ
Memory
Interface
∑
BIU
EXTRA SEGMENT (ES)
CODE SEGMENT (CS)
6
5
4
3
2
1
STACK SEGMENT (SS)
DATA SEGMENT (DS)
Instruction Queue
INSTRUCTION POINTER (IP)
Instruction
Decoder
AH
AL
BH
BL
CH
CL
DH
DL
ARITHMETIC
LOGIC UNIT
CONTROL
SYSTEM
STACK POINTER (SP)
BASE POINTER (BP)
SOURCE INDEX (SI)
DESTINATION INDEX (DI)
OPERANDS
FLAGS
EU
Execution Unitأقسام
األقسام الرئيسية :
مفسر (مفكك) أوامر . Decoder
•
ّ
• نظام تحكم .
• ALUوحدة الحساب والمنطق .
• مسجالت أغراض عامة .
• مسجل األعالم (الرايات)
• مسجالت الفهرسة والتأشير .
ُ مف ّكك (مترجم,مفسر) األوامر
يفسر األوامر المجلوبة من الذاكرة ويحدد المعطيات المطلوبة
ويقولب األوامر إلى سالسل يمكن لوحدة التنفيذ أن تفهمها وتنفذها.
نظام التحكم
يولد إشارات التحكم إلجراء العمليات الداخلية للمعالج
الصغري.
وحدة الحساب والمنطق
خالل 16 bitيتم اجراء العمليات الحسابية والمنطقية جمع وطرح
وضرب او منطقية كـ And , Or , Nandالخ
مسجالت األغراض العا ّمة
AL
AH
BL
BH
CL
CH
تملك EUوحدة التنفيذ 8مسجالت
عامة.
يمكن استخدامها بشكل فردي وأيضا ً
استخدام 8بت فقط منها
DL
DH
مسجل ALيطلق عليه المراكم.
AX
AL
AH
BX
BL
BH
CX
CL
CH
DX
DL
DH
يمكن دمج مسجلين بمسجل واحد
وذلك بغية استخدمها لبيانات من
طول 16بت.
المسجالت الصالحة الستعمالها
كثنائيات هي– AX, BX, CX, DX
سجل أعالم (رايات) الحالة
يمتلك معالج 8086مسجل أعالم طوله 16بت.
منها 9بتات تم ّثل األعالم الفعالة.
يوجد نوعان من الرايات :
.1رايات مشروطة :تحدد قيمة ب ّتها من خالل نتيجة بعض
العمليات الحسابية والمنطقية التي تطبق في وحدة التنفيذ.
.2رايات تحكمية :تستخدم ألغراض تحكمية في بعض
العمليات للمعالج.
وحدة مالئمة (موائمة) الممرات
األقسام الرئيسية:
– رتل األوامر
– سجالت المقاطع
– مؤشر األوامر
Memory
Interface
∑
BIU
EXTRA SEGMENT (ES)
CODE SEGMENT (CS)
6
5
4
3
2
1
STACK SEGMENT (SS)
DATA SEGMENT (DS)
Instruction Queue
INSTRUCTION POINTER (IP)
Instruction
Decoder
AH
AL
BH
BL
CH
CL
DH
DL
ARITHMETIC
LOGIC UNIT
CONTROL
SYSTEM
STACK POINTER (SP)
BASE POINTER (BP)
SOURCE INDEX (SI)
DESTINATION INDEX (DI)
OPERANDS
FLAGS
EU
رتل التعليمة
يعمل هذا المعالج بشكل تفرعي وظيفيا ً
عندما تكون وحدة التنفيذ مشغولة بتفكيك أمر أو تنفيذه ال تكون
الممرات مستخدمة
في هذا الوقت من الممكن جلب 6تعليمات عبر الممرات وتنفيذها
الحقا في وحدة التنفيذ وهذا ما يمكننا من فعله الرتل.
وحدة مالئمة الممرات تخزن هذه التعليمات المجلوبة سابقا ً وذلك في
رتل التعليمة الذي يعمل بتقنية . FIFO
عندما تكون وحدة التنفيذ جاهزة للتعامل مع تعليمة جديدة يتم أخذها
من هذا الرتل الموجود في وحدة موائمة الممرات .
Pipeliningعملية الـ
ال تنتظر الـ EUوحدة الـ BIUحتى تقوم بجلب التعليمة
التالية من الذاكرة .
لذلك يتواجد الرتل كي يسرع عمل المعالج.
عملية جلب تعليمة من الذاكرة في حين أن التعليمة الحالية
مازالت تن ّفذ في وحدة التنفيذ تدعى . Pipelining
المسجالت
• المسجالت هي عبارة ذاكرة سريعة تستخدم لكي يخزن فيها
المعالج األرقام التي يريد أن يجري عليها حساباته ،فوحدة
الحساب والمنطق ال يمكنها تنفيذ أي عملية حسابية إال بعد أن
تجلب األرقام المراد إجراء العمليات عليها إلى المسجالت.
حيث أن حجم المسجالت مهم ألنه يحدد حجم البيانات التي
يستطيع الحاسب إجراء الحسابات عليها.
املسجالت Registers
يمتلك المعالج 8086أربعة مجموعات من المسجالت ذات 16بت
يستطيع المبرمج الوصول إليها والتعامل معها وهي:
– أربعة مسجالت مقاطع . CSR,DSR,SSR,ESR
– أربعة مسجالت تأشير و فهرسة . SI,DI,BP,SP
– أربعة مسجالت لألغراض العامة . AX,BX,CX,DX
– مؤشر التعليمة IP
باإلضافة إلى ذلك يوجد مسجل آخر هو مسجل األعالم أو الحالة
وهو مسجل بحجم 16بت يستخدم منها المعالج 9خانات فقط.
ً
أوال مسجالت املقاطع Segment Registers
وهي عبارة عن أربعة مسجالت طول كل منها 16 bitأي 2
Bytesوهي:
.1مسجل مقطع الشفرة Code Segment Register CSR
يحتوي هذا المسجل على عنوان أول حجرة في المقطع
المخصص لشفرة البرنامج في الذاكرة ،أي أنه يشير إلى بداية
مقطع الشفرة بالذاكرة.
.2مسجل مقطع البيانات Data Segment Register DSR
يحتوي هذا المسجل على عنوان أول حجرة في مقطع البيانات في
الذاكرة ،أي أنه يشير إلى بداية مقطع البيانات بالذاكرة.
تابع مسجالت املقاطع
.3مسجل مقطع المكدس Stack Segment Register SSR
يحتوي هذا المسجل على عنوان أول حجرة في مقطع المكدس في
الذاكرة ،أي أنه يشير إلى نهاية مقطع المكدس.
.4مسجل مقطع البيانات اإلضافي Extra Segment
Register ESR
يحتوي هذا المسجل على عنوان أول حجرة في مقطع البيانات
اإلضافي في الذاكرة ،أي أنه يشير إلى بداية مقطع البيانات
اإلضافي.
مسجالت املقاطع للمعاجل الدقيق 8086
00000h
مقطع الشيفرة CS
64 KB
مقطع البيانات DS
15
0
CS
DS
SS
مقطع المكدس SS
مقطع البيانات
اإلضافي ES
FFFFFh
ES
ً
ثانيا مسجالت الفهرسة و التأشري
وهي عبارة عن أربعة مسجالت مساعدة تساعد في إيجاد العنوان الفيزيائي
بالتعاون مع مسجالت المقاطع ،و طول هذه المسجالت 16بت أي 2بايت ،و
هي :
.1مسجل دليل المصدر Source Index Register SI
يخزن في هذا المسجل عنوان يدل على اإلزاحة ضمن مقطع البيانات ، DS
بمعنى آخر يستعمل في االحتفاظ بالعناوين الفعالة من أجل التعليمات التي تتناول
البيانات المخزنة في مقطع البيانات في الذاكرة.
تابع مسجالت الفهرسة و التأشري
.2مسجل دليل الهدف Destination Index Register DI
يخزن فيه عنوان يدل على اإلزاحة ضمن مقطع البيانات اإلضافي ، ESبمعنى
آخر يستعمل مسجل دليل الهدف DIمن أجل استنتاج العنوان الفيزيائي الذي
يحدد موقع بيانات معينة في حجرة الذاكرة ضمن مقطع البيانات االضافي .
تابع مسجالت الفهرسة و التأشري
.3مسجل مؤشر المكدس Stack Pointer Register SP
يسمح مؤشر المكدس بوصول سهل للحجرات في مقطع المكدس الموجود في
الذاكرة حيث أن القيمة في SPتمثل العنوان الفعال لحجرة المكدس التالية التي
يمكن الوصول إليها نسبة إلى العنوان الحالي الموجود في مسجل مقطع المكدس
SSو يحتفظ SPدوما بقيمة تدل على قمة المكدس ،هذا و إن قيمة هذا المسجل
تتعدل تلقائيا عند وضع أو سحب معلومة بالمكدس.
تابع مسجالت الفهرسة و التأشري
.4مسجل مؤشر القاعدة Base Pointer BP
يحتوي قيمة تدل على اإلزاحة بالنسبة لمقطع المكدس SSو هو يستخدم لقراءة
البيانات ضمن مقطع المكدس بدون إزالتها من المكدس.
مسجل مؤشر التعليمة Instruction Pointer IP
هذا المسجل يحدد موقع التعليمة التالية التي ستنفذ في مقطع الشفرة و بعد جلب
شفرة التعليمة من الذاكرة فإن BIUتعدل قيمة IPبحيث تشير إلى التعليمة التالية
في الذاكرة ( التعديل يتم آليا ).
مسجل احلالة (األعالم) Status (Flags) Register
هو مسجل ذو 16بت موجود في وحدة التنفيذ كما هو واضح
بالشكل :
0
CF
1
2
PF
3
4
AF
5
6
ZF
7
SF
8
TF
9
IF
11 10
OF DF
12
13
14
من الشكل السابق يمكن تقسيم األعالم الى نوعين من االعالم
هي :
.1أعالم الحالة وهي عبارة عن ستة أعالم هي
CF, PF, AF, ZF, SF, OF
.2أعالم التحكم وهي عبارة عن ثالثة أعالم للتحكم هي
DF, IF, TF
15
الرمز
اسم الراية
النوع
مالحظات
CF
Carry flag
وضع
يأخذ 1إذا أعطت البت األخيرة عن اليسار 1إلى
الخارج أو أخذت 1من الخارج و إال يأخذ 0
PF
Parity flag
وضع
إذا كان عدد الـ 1في أول 8بتات من النتيجة
زوجي تأخذ هذه الراية 1و إال صفر
AF
Auxiliary flag
وضع
إذا البت الرابعة البت الخامسة 1أو أخذت البت
الرابعة من البت الخامسة 1تأخذ هذه الراية 1و
إال صفر
ZF
Zero flag
وضع
إذا كانت النتيجة صفر تأخذ هذه الراية 1و إال
تأخذ القيمة صفر
SF
Sign flag
وضع
إذا كانت النتيجة سالبة تأخذ هذه الراية 1و إال
تأخذ القيمة صفر
TF
Trap flag
سيطرة
إذا وضع المبرمج بها القيمة 1يتم تنفيذ أمر
واحد فقط من األوامر و بعدها تأخذ القيمة صفر
IF
Interrupt flag
سيطرة
نضعه 1للسماح لعمليات interruptفي مدخل
interruptللمعالج
DF
Direction flag
سيطرة
لتحديد اتجاه الحركة في حالة قراءة النصوص
OF
Overflow flag
وضع
تأخذ 1إذا كانت النتيجة أكبر من المكان
المخصص لحفظها و أال تأخذ صفر
أعالم احلالة
تشير إلى الحاالت الناتجة كنتيجة لتنفيذ تعليمة منطقية أو رياضية حيث تكون إما
في حالة واحد منطقي Setأو تكون في حالة صفر منطقي ، Resetو سنلخص
فيما يلي عمل كل منها:
أوالً :إشارة المحمول )Carry Flag (CF
يكون في حالة الواحد المنطقي إذا وجد حمل خارجي او استعارة من أجل الخانة
األخيرة (البت األخير) و ذلك أثناء تنفيذ التعليمات الرياضية.
و يكون في حالة الصفر المنطقي إذا لم يوجد حمل أو استعارة من أجل البت
األخير.
أمثلة على علم احملمول
أ.حالة االنزياح :
الحظ بأن النتيجة لم تتسع في ثمانية بتات و إنما تحتاج إلى تسع بتات و نعبر عن
ذلك بثمانية بتات و CF=1أي أنه لدينا في اليد واحد.
ببساطة :فمهما َكب َُر العددان فإن تسعة بتات يمكن أن تستوعبها.
0
0
1
1
2
1
3
0
4
0
5
0
6
1
7
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
CF=1
تابع أمثلة على علم احملمول
ب .حالة االستعارة
الحظ بأن العدد األول الممثل ثنائيا أصغر من العدد الثاني الممثل ثنائيا أيضا ،
لذلك فعند إجراء عملية الطرح و في مثالنا هذا تخيلنا بت تاسع فيه القيمة واحد
(استعرنا) و بالتالي فإن CF=1أي لدينا استعارة من أجل البت األعلى رتبة.
0
1
0
1
1
0
2
0
0
3
1
1
4
1
1
5
0
1
6
1
1
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
**و في المثالين السابقين نطبق نفس الكالم من أجل 2بايت و لكن االنزياح
الخارج و االستعارة تكون من أجل البت الخامس عشر (األخير).
ً
ثانيا :علم الزوجية )Parity Flag (PF
يصبح في حالة واحد منطقي إذا كانت نتيجة آخر تعليمة تحتوي على عددا زوجيا
من الخانات التي قيمتها الواحد ( بعد التحويل إلى النظام الثنائي طبعا ) و إال
يكون في حالة الصفر المنطقي.
نالحظ أن علم PFيفحص البايت السفلي فقط حتى لو كنا نتعامل مع كلمة ( 2
بايت ) ،أما عندما نتعامل مع بايت واحد فقط فإنه يفحصه كله.
ً
ثالثا :علم االنزياح املساعد )Auxiliary Flag (AF
يكون في حالة الواحد المنطقي إذا وجد انزياح من النصف السفلي إلى النصف
العلوي أو استعارة من النصف العلوي إلى النصف السفلي و ذلك من أجل البايت
السفلي من الكلمة ( 2بايت ) و بمعنى آخر أنه إذا كان لدينا انزياح من الخانة 3
إلى الخانة 4فإن AF=1و ذلك في حال كانت البيانات بايت واحد أو 2بايت
(كلمة) ،و فيما عدا ذلك يكون . AF=0
مثال على علم االنزياح املساعد
في هذه الحالة يكون AF=0ألنه لم يكن معنا باليد واحد عند االنتقال من
الخانة الثالثة إلى الخانة الرابعة في الناتج
+
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
الخانة الثالثة
الخانة الرابعة
ً
رابعا :علم الصفر )Zero Flag (ZF
يصبح في حالة واحد منطقي عندما يكون ناتج آخر عملية حسابية أو منطقية
يساوي الصفر.
يصبح في حالة صفر منطقي عندما يكون ناتج آخر عملية حسابية أو منطقية ال
يساوي الصفر.
ً
خامسا :علم اإلشارة )Sign Flag (SF
يكون علم SFفي حالة واحد منطقي Setإذا كانت نتيجة آخر عملية حسابية عددا سالبا.
يكون علم SFفي حالة صفر منطقي Resetإذا كانت نتيجة آخر عملية حسابية عددا
موجبا.
مصطلح :من إحدى طرق تمثيل األعداد السالبة في الكمبيوتر هي اعتبار الخانة األخيرة
مخصصة لإلشارة و بما أن البايت مكون من ثمانية خانات فسيتم اقتطاع الخانة األخيرة منه
من أجل اإلشارة فإن احتوت على القيمة واحد فإن الخانات السبعة الباقية هي عدد ثنائي
سالب أما إذا احتوت على القيمة صفر فإن الخانات السبعة المتبقية ما هي إال عدد موجب.
و بذلك يكون SFهو نسخة عن الخانة األخيرة في الناتج عند اعتماد هذا النظام لتمثيل
األعداد السالبة.
ً
سادسا :علم الفيضان )Overflow Flag (OF
يكون في حالة واحد منطقي عندما ال تتسع النتيجة في المكان المخصص
لتخزينها أي تتجاوز القدرة التخزينية ،أما إذا لم تكن النتيجة خارج المجال
المحدد فإن OFيبقى في حالة الصفر المنطقي.
يحدث الفيضان في الحاالت التالية:
)1جمع أعداد موجبة كبيرة.
)2جمع أعداد سالبة كبيرة.
)3طرح عدد موجب كبير من عدد سالب كبير.
)4طرح عدد سالب كبير من عدد موجب كبير.
تابع االعالم
مالحظة :جميع األعالم السابقة ما عدا ُ CFتقرأ فقط أي ال نستطيع تغيير
محتواها لذلك يمكن قراءتها فقط و ال يمكن تغيير محتوياتها بواسطة تعليمات
برمجية مباشرة.
المعالج مزود بتعليمات تستطيع اختبار حالة هذه األعالم لتغيير تتابع تنفيذ
البرنامج فمثال يمكن اختبار علم ZF=1كشرط من أجل القفز إلى جزء آخر من
البرنامج.
و فيما يلي سنشرح أعالم التحكم:
مسجل األعالم Flags
يحتوي مسجل األعالم على معلومات تعبر عن الوضع الحالي
للمعالج ,كما يحوي أيضا المعلومات التي تتحكم بتشغيل المعالج .
0
CF
15
PF
AF
OF DF IF TF SF ZF
أعالم الحالة :
CF:
PF:
AF:
ZF:
SF:
OF:
المنقول
الندية
المنقول المساعد
النتيجة الصفرية
علم االشارة
علم الطفح (الفائض)
Microprocessor System Design
األعالم التحكمية :
IF:
DF:
TF:
تمكين المقاطعة
علم االتجاه
علم التتبع
3-52
أعالم التحكم
أوالً :علم الخطوة الوحيدة )Trap Flag (TF
يوضع بالحالة واحد منطقي عندما نرغب بتنفيذ البرنامج خطوة خطوة و هو مفيد
عندما نريد تصحيح برنامجنا و استكشاف مواقع األخطاء.
ثانيا ً :علم المقاطعة )Interrupt Flag (IF
يستخدم من أجل التعبير عن إمكانية أو عدم إمكانية تنفيذ المقاطعة ،فيوضع
بالحالة واحد منطقي عندما ال نرغب بتنفيذ أي مقاطعة (المقاطعة محجوبة) أما
عند وضعه في حالة الصفر المنطقي فإن المقاطعة مسموح بها.
مالحظة :المقاطعة هي عبارة عن خدمة تؤدي إلى عمل معين فمثال المقاطعة
21و التي من أحد خدماتها العودة إلى نظام التشغيل.
أعالم التحكم
ثالثا ً :علم االتجاه )Direction Flag (DF
يدل على اتجاه سير العمليات التسلسلية.
عندما يكون في حالة واحد منطقي فإن السلسلة تكون من العنوان األعلى إلى
العنوان األدنى.
عندما يكون في حالة صفر منطقي فإن السلسلة تكون من العنوان األدنى إلى
العنوان األعلى.
تقطيع الذاكرة
. بت خط عنونة20 يملك8086
. 64KB حجم كل مقطع من المقاطع
: هذه المقاطع هي
Code segment
Stack segment
Data segment
Extra segment
Memory
حجم كل64KB
مقطع
1
00000H
2
3
4
4
5
6
7
8
9
10
11
1MB
Address
Range
مجال
العنونة
12
13
14
15
16
FFFFFH
Code Segment مقطع تخزين الشيفرة
هو المنطقة من الذاكرة التي تتم فيها تخزين التعليمات التي يتم
جلبها من BIUأي أنها تخزن كود البرنامج المراد تنفيذه.
مقطع المكدس Stack Segment
المكدس الذي يتم فيه تخزين عناوين البيانات التي سيتم معالجتها .
المقطعين (اإلضافي -البيانات) Data & Extra
Segments
يستخدمان لتخزين البيانات التي تستخدم في البرنامج
Memory
Code Segment
مقطع الشيفرة
1
00000H
2
3
4
Data & Extra
مقطعSegments
البيانات والمقطع
االضافي وهما
متقاطعان
5
6
7
8
9
10
1MB
Address
Range
11
12
13
14
15
Stack Segment
مقطع المكدس
16
FFFFFH
مسجالت المقاطعSegment Registers
بت16 تمسك بقيمة أول عنوان من كل مقطع وهي من
: المسجالت األربع هي
CS (Code Segment register) –
DS (Data Segment register) –
SS (Stack Segment register) –
ES (Extra Segment register) –
Memory
1
CS
1000 0H
00000H
Code Segment
3
4
DS
ES
4000 0H
5000 0H
Data Segment
Extra Segment
Starting Addresses of
Segments
7
8
9
10
1MB
Address
Range
11
12
13
14
15
SS
F000 0H
Stack Segment
FFFFFH
عنوان المقطع مؤلف من . 20 bit
سجل المقطع يخزن فقط 16بت .
يقوم الـ BIUبتصفير البتات األربع الدنيا .
على سبيل المثال :إذا كان CS = 348AH
سيبدأ مقطع الشيفرة من العنوان 348A0H
IPمؤشر التعليمات
مسجل من 16 bit
مسجل إزاحة حيث أنه يمسك التعليمة الحالية 16 bit
في مقطع الشيفرة ويزيح الى التعليمة التالية.
تستخدم وحدة مالئمة الممرات كل من CSو IP
لمعرفة الموقع الفيزيائي في الذاكرة من 20 bitو
جلب البيانات.
الذاكرة
عنوان بداية مقطع الشفرة
1
348A0H
Data
Segment
IP = 4214H
Code Byte
00000H
3
38AB4H
MOV AL, BL
4
Code
Segment
Extra
Segment
7
8
9
348A0 H
IP + 4214 H
العنوان الفيزيائي
38AB4 H
CS
1MB
Address
Range
10
11
12
13
14
15
Stack
Segment
FFFFFH
Stack Segment (SS) Register
Stack Pointer (SP) Register
العنوان األول لمقطع المكدس يتوضع في هذا مسجل .SS
يوجد هذا السجل في وحدة مالئمة الممرات .
: SP يمسك 16 bitوهي قمة المكدس أي أنه يؤشر على
آخر معطى تم إدخاله إلى المكدس .
يتوضع هذا السجل في وحدة التنفيذ .
سجالت خاصة أخرى
Base Pointer (BP) register وظيفته :
• يؤشر على العطيات في المكدس
Source Index (SI) register
Destination Index (DI) register
• تستخدم للتخزين اإلضافي المؤقت للبيانات
• تستخدم بشكل رئيسي لتعويض فائض الـ 16بت لبعض
البيانات الذي ال يمكن أن تتحمله المسجالت األخرى .
وحدة التنفيذ – مسجالت األعالم
• 6األعالم هي مؤشرات حالة تبين خصائص آخر تعليمة منطقية أو
حسابية
على سبيل المثال ,اذا كان المسجل AL=7Fh
ونفذت التعليمة :
فان التالي سوف يحدث ADD AL , 1:
AL = 80h
;CF = 0اليوجد أي منقول من البت السابع
; PF = 0له عدد فردي من الواحدات80h
;AF = 1يوجد منقول من البت الثالث إلى البت الرابع
;ZF = 0النتيجة التساوي الصفر
;SF = 1البت السابع يساوي الواحد
;OF = 1بت اإلشارة قد تغير
66
توصيف المعالج 8086
• 8086هو معالج بـ 16بت للمعطيات ,وهو رقاقة مؤلفة
من 40بن ,يتطلب تغذية وحيدة القطبية ( .)5vيستخدم ممر
عناوين 20بت .وممر بيانات 16بت .خطوط العنونة
العشرون تعمل في نمط العنونة المضاعفة.خطوط العنونة الـ
16المنخفضة هي خطوط مضاعفة مع المعطيات ,وخطوط
العنونة الـ 4المرتفعة هي خطوط مضاعفة مع اشارات
التحكم .يظهر الرسم البياني اطراف المعالج إنتل 8086في
الشكل . 4
: ALEنوع المعلومة الموجودة على مجمل األرجل AD0 – AD15فهي
إما معطيات أو عناوين
: ALE = 0المعلومات على الخرج هي معطيات .
: ALE = 1المعلومات على الخرج هي عناوين .
تسمى عملية الفصل بين المعطيات والعناوين بالتوزيع
. demultiplexing
) ( BHE (BUS HIGH ENABELإشارة خرج ) :تميز البايت
السفلي من البايت العلوي للمعطيات .
مقاطعة غير محجوبة NMI non maskable interrputإشارة دخل
تنقل المعالج إلى جدول أشعة المقاطعة بعد االنتهاء من التعليمة
الحالية .
: INTERطلب المقاطعة عندما تكون فعالة ينهي المعالج تنفيذ التعليمة
الحالية وينتقل إلى المقاطعة .
( : RESETالتصفير) إشارة دخل إلنهاء جميع أنشطة المعالج الحالية حيث
يعود المعالج إلى وضعه األول ويكون محتوى السجالت IB – DS
– SS - ESهي 0000Hبينما . CS FFFFH
( READYالجاهزية) :إشارة دخل تساعد في إضافة حاالت إنتظار في حال
كون أجهزة الدخل والخرج أو الذواكر أبطأ من المعالج .
: TESTإشارة دخل تاتي من المعالج الحسابي 8087يفحص المعالج هذه
اإلشارة أثناء تنفيذ التعليمة WAITإذا كانت ( )0يتابع المعالج تنفيذ
البرنامج أما إذا كانت ( )1فإنه يتوقف عن تنفيذ البرنامج ،تستخدم
هذه اإلشارة لتأمين التزامن بين المعالج 8086والمعالج الحسابي
.8087
المخطط الصندوقي للمنظومة
• ROMذاكرة للقراءة فقط تحوي برنامج
البدء ()start up program
• RAMذاكرة الوصول العشوائي:
• RAM( DRAMالديناميكية):
سعة كبيرة ,تحتاج انعاش (تحديث)
• RAM( SRAMالستاتيكية):
•استهالك طاقة قليل ,سريعة ,سهلة
الربط
الذاكرة
المعالج
الصغري
و الدارات
المنطقية
المرافقة:
•متحكم الممر
•أجهزة قيادة الممر
•المعالج المساعد
•مهتز كريستالي
•دارة التوقيت
(عدادات تقسم التردد الى
ترددات أصغر )
التوقيت
المعالج
ممر النظام (اشارات العناوين و المعطيات و التحكم)
دارة المقاطعة
عند وقوع أحداث خارجية غير متوقعة
يتوجب على المعالج أن يستجيب لهذه
المقاطعات (بتنفيذ برنامج خدمة المقاطعة)
ثم يجب أن يعود المعالج الى تنفيذ البرنامج
األساسي الذي كان يعمل قبل حدوث
المقاطعة.
التسلسليةI/O
بسيطة تحتاج سلكين فقط
باالضافة الى األرضي ,بطيئة
•الطابعة منخفضة الدقة
•المودم
•منصة المشغل
•الحواسيب الضخمة
•الحواسيب الشخصية
التفرعيةI/O
أسالك كثيرة ,سريعة
•الطابعة عالية الدقة
•الذاكرة الخارجية
•قرص مرن
•قرص صلب
•قرص مضغوط
•أجهزة سريعة أخرى
الحاسب الشخصي
640KB
DRAM
ROM
النظام
معالج مساعد
(من 8087و
حتى )80387
سماعة
معالج ( من
8086حتى
بنتيوم)
منطق توقيت
)(8253
ممر النظام (اشارات المعطيات و العناوين و التحكم)
منطق المقاطعة
)(8259
منطق التوسيع
متحكم الوصول
المباشر للذاكرة
)(8237
بطاقة العرض
متحكم القرص
المنفذ التسلسلي
...
مقابس توسيع
منطق لوحة المفاتيح
((8253
لوحة المفاتيح
كيف يتخاطب المعالج 8086مع الوسط المحيط :
يتخاطب املعاجل بثالثة أساليب :
– 1بواسطة الولوج املباشر أو غري املباشر للذاكرة
direct & indirect memory access
– 2عرب منافذ الدخل و اخلرج I/O Port
– 3عرب اشارات تدعى إشارات املقاطعة Interrupt
يستخدم املعاجل الذاكرة إما لقراءة املعلومات أو لكتابتها يف عناوين ذاكرية تتحدد بعنوان
وحيد ،وميكن الولوج للذاكرة بطريقتني :
عرب دارة الولوج للذاكرة املباشر ( Direct Memory Access : ) DMA
أو عرب املسجالت الداخلية لوحدة املعاجلة املركزية
منافذ الدخل اخلرج : I/O Port
متثل منافذ الدخل /اخلرج الوسيلة األساسية أمام املعاجل لالتصال مع دارة أخرى غري الذاكرة و
تتحدد املنافذ بعناوين وحيدة ( أي عنوان وحيد لكل منفذ من هذه املنافذ )
و ميكن قراءة أو كتابة املعطيات من و إىل أي منفذ من هذه املنافذ .
املقاطعات : Interrupts
و هي الوسيلة الوحيدة اليت تتمكن هبا الدارات االلكرتونية املوجودة خارج وحدة املعاجلة املركزية
من لفت انتباه هذه الوحدة إلعالمها حبدوث طارئ معني
صيغ املعطيات يف املعاجل Data format 8086
يعمل املعاجل 8086على أربع صيغ بسيطة ..
:
و يعمل املعاجل على قيم ذات اشارة و بدون اشارة و حبجم Bit 16
ختزن الكلمات يف الذاكرة ضمن أزواج من اخلانات املتجاورة
1 – Byte = 8 Bit
2 – Word = 16 Bit
كيف يعنون المعالج 8086الذاكرة : Address Memory
مبا أن املعاجل ذو 16 Bitفإنه يستطيع الولوج إىل أي 64KByteفقط كذاكرة من الناحية
النظرية ،لكن من الناحية العملية يستطيع عنونة حيز ذاكرة أكرب من 64 KByteبكثري حبيث
يستطيع الولوج إىل 1024 KByteوفق العنونة ذات العشرين Bitهلذا املعاجل و اليت توسع
اجملال من إىل
216
2
يقسم املعاجل احليز الذاكري القابل للعنونة إىل مقاطع Segmentsحيتوي كل مقطع على
64KByteمن الذاكرة
20
مسجالت المعالج : 8086
صمم املعاجل 8086لتلقي تعليمات من الذاكرة و تنفيذها و إجناز عمليات حسابية و منطقية
على املعطيات و مترير املعطيات من و إىل الذاكرة ،لذلك يستخدم عدد من السجالت ذات
طول Bit16
4مسجالت تدعى مسجالت املسودة و حتتفظ بشكل مؤقت باحلدود ( العامل )Operands
و بالنتائج املرحلية للعمليات احلسابية و املنطقية
4مسجالت مقطعية Segments Registerحتتفظ بقيم عناوين املقطع 5مسجالت إزاحة Offset Registerحتتفظ باإلزاحات املستخدمة مع قيم مسجالتاملقاطع لتشكيل العناوين الفيزيائية اليت حتدد املواقع يف الذاكرة .
1مسجل يدعى مسجل الرايات Flags Registerو حيتوي على تسع رايات كل منهامتثل بـ 1 Bitلتسجيل معلومات عن حالة املعاجل 8086و للتحكم بعمليات هذا املعاجل ..
مسجالت املسودة Scratch – pad Register :
حتتفظ باحلدود ( العوامل ) املستخدمة بكثرة و بالنتائج و تعرف باألمساء التالية :
AX , BX , CX , DXو كل مسجل طوله 16 Bitو كل مسجل له شقني كل
منهما ، 8 Bitوميكن الولوج إىل أي منهما مبعزل عن اآلخر ،و يرمز له بالرمز H , L
و لكل مسجل وظيفة خاصة ..
( : AXاملراكم ) Accumulatorيستخدم إلجناز العمليات احلسابية
: Base Register : BXيستخدم لإلشارة إىل بداية جدول الرتمجة يف الذاكرة
Counter Register : CXاملسجل العداد ،يستخدم كعداد للتحكم مبرات تكرار
احللقة و مبرات نقل املعلومات .
Date Register : DXيستخدم لتخزين املعطيات لألغراض العامة .
مسجالت املقاطع : Segments Register
حيتوي العنوان الكامل ملوقع الذاكرة من قيمة مقطع بطول 16Bitو من إزاحة بطول
16Bitو يوجد أربع مسجالت تدعى :
SS , ES , DS , CSتستخدم لتعريف أربع مقاطع من الذاكرة خمتلفة كما توجد مخس
مسجالت إزاحة ،ميكن استخدامها لإلزاحات النسبية للمعطيات ضمن املقاطع األربعة .
املسجل : CS
و يعرف مقطع الشيفرة ( ) Code segmentو هي تلك املنطقة من الذاكرة احلاوية على
جمموعة التعليمات أو على الربنامج املراد تنفيذه ..
املسجل : DS , ESيعرفان مقاطع للمعطيات اليت خيزن الربنامج املعطيات فيها
املسجل : SSيعرف مقطع املكدس Stack segment
نادرا ما تستخدم الربامج أربع مقاطع مستقلة لعنونة أربع مناطق خمتلفة حبجم 64KByteلكل
منها و بدال من ذلك نستخدم قيم املسجالت األربعة احملدودة يف CS , DS , SS , ES
باإلشارة إىل مناطق متداخلة يف الذاكرة و بالواقع نعرف مسجالت املقاطع املختلفة مناطق من
الذاكرة مستخدمة لوظائف خمتلفة ..
(( شكل صغري ))
حيتوي كل مسجل على عنوان بداية مقطع يف منطقة خمتلفة من الذاكرة
الشكل يبني قيما ملسجالت املقاطع تدل على مواقع يف الذاكرة مستخدمة من قبل برنامج يعمل
حتت MS-DOSو انتقيت قيم مسجالت املواقع لتدل يف هذا املثال كال منها إىل منطقة من
الذاكرة خمتلفة منطقيا و لكن مع ذلك تتشابه هذه املناطق و املعرف كل منها مبسجل مقطع حجم
كل منها 64 KByte
تستعمل كل تعليمات املعاجل 8086اليت تلج إىل الذاكرة مسجل مقطع خاص
مسجالت اإلزاحة Offset register
يوجد مخس مسجالت إزاحة مستخدمة مع مسجالت املقاطع لالحتفاظ بالعناوين املقطعية ،
املسجل األول يسمى مؤشر التعليمات ) IP ( Instruction pointerأو ( ) PC
حيتوي هذا املسجل على إزاحة التعليمة احلالية ضمن مقطع الشيفرة CODE SEGMENT
املسجلني اآلخرين يدعيان :مسجلني الدليلني Index Registerو يستخدمان لعنونة
املعطيات يف الذاكرة RAMو مسجالت املكدس Stack Registersيستخدمان ملعاجلة
املكدس
مسجالت املكدس Stack Register :
املسجل األول يدعى ، SP : Stack pointerمؤشر املكدس
و الثاين BP : Base Pointerاملؤشر القاعدي .
يعطي SPموقع القمة POPاحلايل للمكدس واملسجل BPيستخدم للولوج اىل مقطع املكدس
مباشرة
املسجالن الدليالن : Index Registerيدعى االول Source indexدليل املصدر ( ) SI
و الثاين دليل اجلهة ) DI ( Destination Indexيستخدمان ألغراض عنونة املعطيات
مسجل الرايات Flag Register :ميثل جمموعة من البتات للتحكم و احلالة و يتألف من ، 16 bitيتعامل املعاجل مع 9رايات و
ترتك 7بتات فارغة ( استخدمت فيما بعد يف املعاجلات الالحقة )
تقسم الرايات إىل جمموعتني األول رايات احلالة Status Flagsو عددها ، 6يشمل
معلومات املعاجل ( وتدل على ما جيري نتيجة العمليات احلسابية أو املقارنة )
واجملموعة الثانية 3رايات تدعى رايات التحكم Control Flagsو تتحكم مبهام حمددة
للمعاجل 8086
املكدس : Stack
هو جزء من ذاكرة النظام RAMووحدة املعاجلة املركزية تعطي معامل خاصة للولوج اىل هذا
اجلزء وتتابع مساره .تضاف املعطيات يف قمة املكدس وتنتزع من القمة أيضا ويعمل وفق الرتتيب
من يدخل اخرا خيرج أوال } {LIFO} {lost in first onيعترب املكدس مثاليا عندما
يستخدم كمكان جيب الرجوع اليه يف برنامج ما على التيار أن الرجوع سيكون أوال اىل الربنامج
الطالب الستدعاء االحداث عهدا وهبذه الطريقة يرتب املكدس أعمال الربنامج والربامج الفرعية
وبرامج املقاطعة
كيف يستعمل املعاجل 8086منافذ الدخل /اخلرج (I/O) Ports
يتصل املعاجل مع معظم أجزاء احلاسب باستخدام (I/O) ports
وهذه املنافذ ميكن تشبيهها وكأهنا نوافذ تسلكها املعلومات أثناء سفرها من واىل جهاز دخل/خرج
كلوحة املفاتيح والطابعة
يعرف كل منفذ برقم منفذ وطول ( 16 bitأو بعنوان) ويقع ضمن اجملال OOHوحىت
)(FFFFHوتعرف وحدة املعاجلة املركزية أي منفذ من عنوانه وللولوج اىل أي منفذ ترسل
وحدة املعاجلة املركزية cpuاشارة عرب ممر النظام System Busإلعالم مجيع االجهزة
(الدخل /اخلرج) أن العنوان التايل ميثل عنوان منفذ ال عنوان ذاكرة مث ترسل عنوان املنفذ
ويستجيب لذلك املنفذ اخلاص
حيدد عنوان املنفذ موقعا مرافقا جلهاز دخل/خرج ما بدال من جزء من الذاكرة الرئيسية أو تعليمة
أخرى (عنوان منفذ دخل/خرج ما خيتلف عن عنوان ذاكرة )
مثال 003D8Hعنوان منفذ ال يرتبط بعنوان الذاكرة 003D8Hالن
تعليمات الدخل /خرج INو OUTبينما تعليمات الذاكرة MOVأي التعليمات خمتلفة
وتعطي معظم اللغات الراقية تعليمات خمتلفة للولوج اىل الدخل /خرج لغة
البيسك INPو OUTولغة INP Cو OUT P
كيف يستخدم المعالج 8086المقاطعات : Interrupts
املقاطعة اشارة اىل املعاجل للفت انتباهه وتكون اما برجمية او من كيان صلب (فيزيائية ) أي من
دارة حتكم ..
ويف كال احلالتني يتوقف املعاجل عن أي مهمة جارية وينفذ برنامج فرعيا يسمى برنامج املقاطعة
ويستأنف عمله بعد انتهاء برنامج املقاطعة