微机原理与接口技术第2章

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1、第2章中央处理器本章介绍微型计算机的核心部件CPU，这一部分的重点内容如下：1、8086/8088CPU的内部结构、外部引脚功能及与其它部件的连接（编程结构、功能结构、引脚功能与CPU子系统）2、8086/8088CPU的总线周期时序（最大/小模式下的总线读周期、总线写周期、中断响应周期、总线请求和总操作授予时序等）本章还将简要介绍如下的内容：80186～Pentium4～超线程处理器和双核处理器的发展和继继承。2.18086/8088CPU1978年,Inter公司推出了8086CPU，这是一种当时最先进的高性能的16位的微处理器，为了适应市场，

2、1981年Intel在1981年推出准16位的微处理器8088CPU。2.1.18086/8088CPU的主要特征8086和8088的不同之处A.8086CPU内部的指令队列为6字节,而8088为4字节的指令队列.B.8086和8088CPU的内部数据总线宽度都为16位，但8086对外的数据总线宽度是16位，而8088对外的数据总线宽度是8位。2.8086/8088CPU的主要特征8086/8088CPU是大规模集成电路芯片，其中包含有29000多个晶体管。采用双列直插式封装，有40个外接引脚，使用+5伏电压供电，CPU的时钟频率可采用5M、8M或

3、者10M。这是它在电子学方面的特征，从计算机科学方面来看，它有如下的的功能特征：1）指令系统较完备，有100多条基本指令。2）*寻址方式灵活多样，指令的基本寻址方式有顺序寻址、相对寻址2种，数据的基本寻址方式立即数寻址、寄存器寻址、存储器寻址三种3）使用20位地址线对存储器寻址，存储器的物理容量可达1MB。4）使用16位的地址线对I/O端口寻址，I/O端口数可达64KB。5）片内数据总线都是16位的，8086的系统数据总线也是16位，但8088的系统数据总线是8位的。6）具有软件中断和硬件中断（可屏蔽中断、非屏蔽中断）的处理能力，中断源可以多达25

4、6个（即中断号可以有256个）。7）*具有最大模式和最小模式这两种工作模式，在最大模式下，允许系统中存在其它的处理器（控制器或称总线主模块），在总线控制器8288的协助下，系统具有协调管理总线的能力。8）具有出让总线，配合DMA控制器的请求，由DMA控制器控制总线，进行DMA传送的功能。9）向下兼容8080/8085指令。2.1.28086/8088的编程结构这一部分内容我们已经学过了,这里略过。2.1.38086/8088CPU的功能结构*从8086/8088CPU的功能结构图可以看出,这个芯片的内部按功能划分成执行单元（EU）和总线接口单元（B

5、IU）两个相对独立的部件。EU负责指令的执行，BIU负责片内总线与系统总线之间信息（指令、状态、数据）的传送控制。这里需要指出的是，在IBM/PCXT微机出现之前，所有计算机在执行指令时的取指令和执行指令这两个步骤一定是串行执行的，而8086/8088CPU中使用了指令队列技术之后，才使EU和BIU有可能并行工作。（所以说：独立是相对的，并行是部分的。）1、*执行单元执行单元中的部件主要由冯诺伊曼体系结构中的运算器和控制器的主要部分构成。运算器主要由算术逻辑运算单元ALU，暂存寄存器A、B，标志寄存器F，8个通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、

6、BP、SI、DI。（1）ALU的核心是16位的全加器和16位逻辑与移位寄存器所组成，其主要功能是执行各种算术和逻辑运算并将结果送到指定的某一通用寄存器中，同时它还要将运算中的一些状态反馈到标志寄存器中。当然，它还要负责16位的有效地址的运算。（2）用寄存器组（略）（3）状态标志寄存器F（略）（4）EU控制器EU控制器继承了传统计算机控制器的大部分功能：指令译码、时序微操作控制信号的产生与发布等，直接控制EU本身和CPU的其它部件完成指令所规定的功能。（传统CPU的控制器控制CPU和计算机的其它部件）2.总线接口单元BIU*微机在工作时，总是有许多信

7、息需要在CPU和存储器及I/O设备之间进行传输，如CPU需要到存储器取指令、数据，CPU需要将运算结果存储到存储器或传送到某外部设备等。8086以前的微机对这些传输的控制信号全部来之于CPU内的控制器。8086以后的微机对此作为改进，对CPU内部各部件的控制信号直接来之于EU控制器，而对CPU外的存储器，I/O接口的控制信号则来之于总线控制器。*总线接口单元的功能是在“CPU与存储器、I/O接口电路进行信息传输”时起控制作用。当然通过后面章节的学习，我们还会知道，CPU在必要的时候，还会将这个总线控制权出让给系统中的其它主控设备。前面已经说过，总线

8、接口单元BIU的工作是控制指挥CPU和存储器及I/O接口之间的信息交换工作。这些工作的各个细节是由BIU中的几个电路实现的