微机原理周荷琴版第二章ppt.ppt

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1、通过本章学习,应掌握以下内容：8086CPU结构CPU引脚及其功能存储器组织与堆栈总线周期与操作时序8086系统配置第二章、8086系统结构§2.18086CPU结构一、8086的功能结构微处理器8086从功能上分为两部分：总线接口部分（BIU），执行部分（EU）。两部分各自执行自己的功能并行工作，这种工作方式与传统的计算机在执行指令时的串行工作方式相比极大地提高了工作效率。传统的CPU采用串行工作方式：取指令1执行1存结果1取指令2取操作数执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌8086CPU并行工作方式：取指令2取操作数BIU存结果取指令3取操作数取指令4执行1执行2执行3EUBUS忙碌忙碌忙碌

2、忙碌忙碌忙碌AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器运算寄存器ALU标志执行部分控制电路123456CSDSSSESIP内部寄存器I/O控制电路地址加法器20位16位8位指令队列缓冲器外总线执行部件总线接口部件8086CPU结构图1、总线接口部件（BIU）功能：（1）从内存取指令送到指令队列。（2）CPU执行指令时，到指定的位置取操作数，并将其送至要求的位置单元中。总线接口部件的组成：（1）四个段地址寄存器CS，16位代码段寄存器；DS，16位数据段寄存器；ES，16位附加段寄存器；SS，16位堆栈段寄存器。（2）16位指令指针寄存器IP（PC）。（3）20位的地址加法器。（

3、4）六字节的指令队列缓冲器。说明：（1）指令队列缓冲器：在执行指令的同时，将取下一条指令，并放入指令队列缓冲器中。CPU执行完一条指令后，可以执行下一条指令（流水线技术）。提高CPU效率。（2）地址加法器：产生20位地址。CPU内无论是段地址寄存器还是偏移量都是16位的，通过地址加法器产生20位地址。2、执行部件作用：（1）从指令队列中取出指令。（2）对指令进行译码，发出相应的控制信号。（3）接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。（4）进行算术运算。执行部件的组成：（1）4个通用寄存器AX、BX、CX、DX。四个通用寄存器都是16位或作两个8位来使用。（2）4个专用寄存器SP------堆

4、栈指针寄存器BP------基址指针寄存器DI-------目的变址寄存器SI-------源变址寄存器（3）算术逻辑单元ALU完成8位或者16位二进制算术和逻辑运算，计算偏移量。（4）数据暂存寄存器协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。（5）执行部件的控制电路从总线接口的指令队列取出指令操作码，通过译码电路分析，发出相应的控制命令，控制ALU数据流向。（6）标志寄存器16位寄存器，其中有7位未用。D15D0OFDFIFTFSFZFAFPFCF进借位标志奇偶标志半进借位标志零标志符号标志单步中断中断允许方向标志溢出标志1-有进、借位0-无进、借位1-低8位有偶数个10-低8位有奇数个11-低

5、4位向高4位有进、借位0-低4位向高4位无进、借位1-结果为00-结果不为0例:将5394H与-777FH相加,并说明其标志位的状态。【解】先求-777FH的补码：原码：1111011101111111反码：1000100010000000补码：1000100010000001再做加法运算：0101001110010100+10001000100000011101110000010101结果标志位为：CF=0、PF=0、AF=0ZF=0、SF=1、OF=03、CPU执行程序的操作过程（1）20位地址形成，并将从该地址指定的单元中取出指令字节，依次放入指令队列中。（2）当指令队列中有2个空字节时

6、，总线接口部件就会自动取指令至队列中。（3）执行部件从指令队列队首取出指令代码，执行该指令。（4）当队列已满，执行部件又不使用总线时，总线接口部件进入空闲状态。（5）执行转移指令、调用指令、返回指令时，先清空队列内容，再将要执行的指令放入队列中。§2.28086CPU的引脚及其功能8086CPU可在两种模式下工作：最小模式：只有一8086CPU。最大模式：有两个或两个以上的CPU，一个为主CPU8086，另一个为协CPU8087。指令周期：执行一条指令所需要的时间。总线周期（机器周期）：CPU通过总线与存储器或I/O接口进行一次数据传输所需的时间。T状态（时钟周期）：CPU处理动作的最小单位。

7、T1T2T3TWT4总线周期01020304050607080910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCC（5V）AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6/BHE/