微机原理课件 第2章 典型微处理器.ppt

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1、本章主要教学内容8086微处理器内部组成、寄存器结构8086微处理器的外部引脚特性和作用8086微处理器的存储器和I/O组织8086的时序和总线概念以及最小/最大工作方式80X86和Pentium系列微处理器的组成结构及特点第2章典型微处理器1本章教学目的及要求通过学习，应掌握典型微处理器的内部组成、寄存器结构、外部引脚特性和作用、存储器和I/O组织、时序和总线操作以及系统的工作方式和特点等知识。第2章典型微处理器2微处理器的职能是执行各种运算和信息处理，控制各个计算机部件自动协调地完成系统规定的各种操作。微处理器的性能与它的内部结构和硬件配置直接相关，并反映出它所配置的微型计算机特有的状态

2、。2-1-1典型微处理器的主要性能指标包括主频、外频、倍频；内存总线速度；扩展总线速度；地址总线宽度；数据总线宽度；高速缓存等。第2章典型微处理器2-1微处理器性能简介32-1-2微处理器的基本功能微处理器对整个计算机系统的运行是极为重要的，一般情况下，它应该具有以下4个方面的基本功能：（1）指令控制：也称为程序的顺序控制，使计算机中的指令或程序严格按照规定的顺序执行。（2）操作控制：将计算机指令所产生的一系列控制信号分别送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求完成规定的工作。（3）时间控制：使计算机中各类控制信号严格按照时间上规定的先后顺序进行操作。以完成时序控制和总线操作（4）数据加

3、工：是指对数据进行算术运算和逻辑运算等操作，或其他信息的处理。第2章典型微处理器48086微处理器使用+5V电源，40条引脚双列直插式封装，时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为0.3ms~0.6ms。有16根数据线和20根地址线，可寻址的内存地址空间达1MB（220B）。8086微处理器的特点是：采用并行流水线工作方式，通过设置指令预取队列实现；对内存空间实行分段管理，将内存分为4个段并设置段寄存器，以实现对1MB空间的寻址；支持多处理器系统；可工作于最小模式和最大模式两种工作模式。第2章典型微处理器2-2Intel8086微处理器的内、外部结构特性52-2-1Intel808

4、6微处理器内部组成结构8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元，即执行部件EU（ExecutionUnit）和总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit），其内部组成结构如图2-1所示。典型微处理器第2章6图2-18086微处理器内部结构框图71.执行部件EU执行部件EU中包含1个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16位的通用寄存器，1个16位的状态标志寄存器，1个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。EU的主要功能是：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令规定的全部功能。执行结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读

5、/写操作。第2章典型微处理器8EU中各个组成部件的功能如下：（1）算术逻辑单元ALU：用于算术、逻辑运算，也可按指令的寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址并将其送到BIU中形成20位的实际地址，实现对1MB的存储空间寻址。（2）标志寄存器FLAG：用来反映CPU最近一次运算结果的状态特征或存放控制标志。标志寄存器的各标志位记录了指令执行后的各种状态。第2章典型微处理器9（3）数据暂存寄存器：协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。（4）通用寄存器组：包括4个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX，可以用来寄存16位或8位数据；4个16位地址指针与变址寄存器SP、BP、SI、DI。（5）EU

6、控制电路：是控制、定时与状态逻辑电路，接收从BIU指令队列中取来的指令，经过指令译码形成各种定时控制信号，对EU的各个部件实现特定的定时操作。第2章典型微处理器10第2章典型微处理器2.总线接口部件BIUBIU内部设有4个16位段地址寄存器，即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES；1个16位指令指针寄存器IP；1个6字节指令队列缓冲器；以及20位地址加法器和总线控制电路。BIU的主要功能是：根据EU的请求，完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。11第2章典型微处理器2-2-28086微处理器的寄存器结构CPU中大部分指令都是在寄存器中实现对操作数的预

7、定功能，这些寄存器用来暂时存放参加运算的操作数和运算过程中的中间结果，使得在程序执行的过程中不必每时每刻都要到存储器中存取数据。8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器，如图2-4所示。12累加器AHALBHBLCLDHDLCHSPSIDIIPFLAGSCSDSSSESBP基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存