第2章 微处理器及其系统概况ppt课件.ppt

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1、第2章8086/8088CPU的体系结构及原理CPU发展概述微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件，也称中央处理单元(CPU)。它本身不构成独立的工作系统，因而它也不能独立地执行程序。通常，微处理器由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等几部分组成。20世纪70年代后期，超大规模集成电路(VLSI)投人使用，出现了第三代微处理器。Intel公司的8086／8088，Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000等16位微处理器相继问世，它们的运算速度比8位微处理器快2～5倍，采用HMOS高密

2、度工艺，集成度达到每片29000个晶体管，赶上或超过了20世纪70年代小型机的水平。12.18086/8088微处理器的结构16位微型计算机8086、/8088的基本性能指标:16位微处理器；采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管；使用单一的+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.3ms~0.6ms16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。2.1.18

3、086/8088CPU内部功能结构28086/8088CPU的内部结构框图31.总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）BIU具有下列功能：l地址形成l取指令l指令排队l读／写操作数l总线控制它由下列各部分组成：l16位段地址寄存器l16位指令指针寄存器l20位物理地址加法器l6字节指令队列（指令缓存区）总线控制逻辑4总线接口部件BIU的工作过程如下：（1）代码段段寄存器CS中16位段基地址，与指令指针寄存器IP中16位偏移地址，在地址加法器内形成20位物理地址；物理地址（20位）=段基址×10H（16）＋段内偏移地址逻辑地址（16位）：

4、段基址，偏移地址5（2）20位地址直接送往地址总线，通过总线控制逻辑发出存储器读信号RD，启动存储器，按给定的地址从存储器中取出指令；（3）取出的指令送到指令队列（指令缓存区）中等待执行。BIU的指令队列可存储6字节指令代码，它是先进先出的队列寄存器，允许预取6字节指令代码。一般情况下，指令队列中填满指令；（4）EU可从指令队列中取出指令执行。指令代码装入指令队列输入端后，自动调整指令队列输入端指针。EU从指令队列输出端取指令，且在EU取走一字节的指令代码后，自动调整指令队列输出端指针。当指令队列有2个或2个以上的字节空余时，BIU自动将指令取到指令队

5、列中；（5）当指令队列已满，并且执行部件EU未向BIU申请读写存储器操作数，则BIU不执行任何总线周期，处于空闲状态；6（6）EU从指令队列中取走指令，经指令译码后，向BIU申请从存储器或端口读写操作数。只要收到EU送来的逻辑地址，BIU将通过地址加法器将现行数据段及送来的逻辑地址组成20位物理地址，在当前取指令总线周期完成后，在读／写总线周期访问存储器或I／O端口完成读／写操作。最后EU执行指令，由BIU将运算结果读出；（7）指令指针寄存器IP由BIU自动修改，指向下一条指令在现行代码段内的偏移地址。当EU执行转移指令时，则BIU清除指令队列，从转移

6、指令的新地址取得指令，立即送给EU执行，然后从后续指令序列中取指令填满队列；（8）总线控制部件发出总线控制信号，实现存储器或端口读写控制。它将8086CPU的内部总线与外部总线相连，是8086CPU与外部打交道不可缺少的路径.7指令执行部件EU（ExecutionUnit）指令执行部件EU完成指令译码和执行指令的工作。它由以下几个部分组成：l算术逻辑运算单元ALUl标志寄存器PSWl4个通用16位寄存器组l4个专用16位寄存器lEU控制器指令执行部件工作过程如下：（1）EU从BIU的指令队列输出端取得指令，进行译码；（2）若执行指令需要访问存储器或端口

7、去取操作数，则EU将操作数的偏移地址通过内部16位数据总线送给BIU，与段地址一起，在BIU的地址加法器中形成20位物理地址，申请访问存储器或端口，取得操作数送给EU，EU根据指令要求向EU内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能；8（3）算术逻辑运算单元ALU完成各种算术运算及逻辑运算，运算的操作数可从存储器取得，也可从寄存器组取来；（4）16位暂存器暂存参加运算的操作数。运算结果由内部总线送到EU的寄存器组或送到BIU的内部寄存器，由BIU写入存储器或端口；（5）运算后结果的特征改变了标志寄存器PSW的状态，供测试、判断及转移指令使用；（6）EU

8、控制器负责从指令队列中取指令、指令译码及发各种控制命令以完成指令要求的功能。（7）一般情况下，