第2章80X86微处理器.
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1、微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章80X86微处理器微处理器 第二章第二章微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章 8086/8088微处理器微处理器 80386微处理器微处理器 80486微处理器微处理器 从从Pentium到到Pentium 4 微处理器微处理器微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章2.1 8086/8088微处理器微处理器2.1.1 8086/8088的内部结构的内部结构 图2.1 8086/8088CPU内部结构示意图微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章从功能结构看，8086/8088CPU分两部分： 执行部件执行部件EU (Execution Un
2、it) 总线接口部件总线接口部件BIU (Bus Interface Unit)微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章1. 执行部件执行部件EU负责指令的执行：译码指令并利用内部寄存器和ALU来处理数据。微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章组成及功能组成及功能 四个数据寄存器：AX，BX，CX，DX 四个地址寄存器：BP，SP，SI，DI 标志寄存器FR（PSW） 算术逻辑单元ALU 存放数据或地址 存放不同寻址方式下的地址偏移量，也可作16位 通用寄存器 存放ALU运算结果特征 内部控制逻辑电路（EU） 从指令队列取指令、译码、产生控制信号 算术逻辑运算微机原理与应用微机原理与应用
3、 第二章第二章2. 总线接口部件总线接口部件BIU负责微处理器内部与外部（存储器和I/O接口）的信息传输：取指令、指令排队、传送数据（读/写操作数）、形成物理地址和总线控制。微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章组成及功能组成及功能 四个段寄存器：CS，DS，SS，ES 地址加法器 指令队列 总线控制逻辑 存放段地址，与偏移地址配合，寻址1MB空间 将16位逻辑地址变换成20位物理地址 预放指令代码：6字节/8086；4字节/8088 发出总线控制信号，控制CPU与外部数据的交换 指令指针寄存器IP 存放下一条要取出指令的地址微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章流水线操作流水线操作B
4、IU 取指1取指2取指3 取指4 取数据 取指5EU等待执行1执行2执行3执行4指令队列缓冲器存放预取指令，使CPU取指令与执行指令能并行工作，即在一条指令的执行过程中，可以取出下一条或多条指令，在指令队列中排队，减少微处理器的等待时间，提高运行效率。这种结构称为流水线结构。图2.2 BIU与EU并行操作示意微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章2.1.2 8086/8088的寄存器结构的寄存器结构 158 70AHBHCHDHALBLCLDLSPBPSIDIIPFRCSDSSSESAXBXCXDX代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器段寄存器指令指针状态标志控制寄存器累加器基数
5、寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针基数指针源变址目的变址数据寄存器地址寄存器通用寄存器微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章 数据寄存器：AX，BX，CX，DX。四个数据寄存器AX，BX，CX，DX可以作为16位寄存器使用，也可以分别作为 两个8位寄存器使用。内部设置较多通用数据寄存器的好处： 提高数据的处理速度； 减小指令存放的内存空间。BHAHCHDHALBLCLDLAXBXCXDX 隐含用途：AX 累加器； BX 基址/变址； CX 计数器；DX 字乘/除和 I/O的间址。1. 通用寄存器组通用寄存器组微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章 地址寄存器：BP，SP，SI，DI。
6、BP、SP、SI 和DI 专门用于存放特定段的偏移地址，除此以外，还可作为通用数据寄存器用。 SP 堆栈指针寄存器：栈顶地址。 BP 基数指针寄存器：间接寻址中的基址，也可用作 堆栈的一个附加指针，访问堆 栈中任意单元的数据。 SI 源变址寄存器 ：间接寻址/变址；串操作中源地址。 DI 目的变址寄存器：间接寻址/变址；串操作中目的 地址。微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章 标志寄存器FR（PSW）FR共有16位，其中7位未用，各位的定义如下：15014 13 12 11 10 987654321DF IF TF SF ZFAFPFCFOF两类标志状态标志：CF/PF/AF/ZF/SF
7、/OF控制标志：DF/IF/TF状态标志反映EU执行算术/逻辑运算后结果的状态；控制标志控制CPU操作。2. 控制寄存器控制寄存器微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章存放下一条要取出的指令的偏移地址。 16位指令指针寄存器IP 中断或调用子程序时，IP内容（断点地址） 自动入栈保护；返回时，断点地址弹出到IP， 继续主程序运行。 跳转指令时，新的跳转目标地址送入IP，原 指令队列内容作废。 微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章CS：代码段寄存器 DS：数据段寄存器SS ：堆栈段寄存器 ES：附加段寄存器 8086最大寻址空间达1MB（20位地址） 8086内部寄存器均为16位，16
8、位地址只可寻址64KB 8086采用分段技术解决16位地址寄存器寻址1MB存储 空间的问题： 一个逻辑地址由两部分组成：段地址、段内偏移量 段地址存放在段寄存器中 实际地址（20位物理地址）= 段地址16 + 偏移量3. 段寄存器段寄存器微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章20位物理地址的形成位物理地址的形成1200 H (CS) 2450H ( IP)+14450H20位物理地址 = 段地址(CS)16 + 偏移量(IP)微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章2.1.4 8086/8088的工作模式及引脚功能的工作模式及引脚功能 根据不同的应用环境，8086可以工作在两种模式：1.
9、 工作模式工作模式系统中只有8086一个微处理器，所有的总线控制信号均由8086产生，系统的总线控制信号被减至最少。 最小模式最小模式 最大模式最大模式系统中除8086作为主微处理器以外，还有其它的微处理器协助工作：数值运算的协处理器8087，输入/输出 (I/O) 协处理器8089。最大模式用于中规模或大型的8086系统中。8086工作在何种模式，完全由硬件决定：MN / MX。微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章图2.4 8086最小模式系统典型配置最小模式系统最小模式系统微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章最大模式系统最大模式系统图2.5 8086最大模式系统典型配置微机原理
10、与应用微机原理与应用 第二章第二章图2.6 总线控制器8288与8086的连接微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章图2.7 多处理器系统微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章2. 引脚功能引脚功能 地址/数据总线 地址/状态总线 控制总线 电源/地线 其它控制线五类引脚线五类引脚线图2.5 8086引脚微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章图2.6 8088引脚微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章（1）地址）地址/数据总线数据总线AD15 AD0(双向双向/三态三态)分时复用：在一个总线周期的第一个时钟周期，AD15 AD0 传送地址信号，在其它的时钟周期，作数据总线使用。
11、地 址锁存器STBABDBAD15 AD0ALE微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章（2）地址）地址/状态线状态线A19 / S6 A16 / S3(输出输出/三态三态)在一个总线周期的T1，输出地址信号的最高4位A19 A16，在其他的时钟周期，输出状态信号S6 S3。同样，这4个引脚信号也要用外电路将地址信号锁存。微机原理与应用微机原理与应用 第二章第二章 S4、S3 的组合指出当前使用的段码寄存器情况1S4S3意义100当前正在使用ES附加段01当前正在使用SS堆栈段10当前正在使用CS或者未使用任何寄存器当前正在使用DS数据段 S6为低，表示8086当前与总线相连 S5 IF系统
