微处理器体系与结构

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1、第二章微处理器体系与结构第一节Intel微处理器的概要历史8086/8088初始芯片时钟频率为4.77MHz内部数据总线和外部数据总线都是16位地址总线为20位，可最大寻址1MB的存储空间8038680x86家族的第一个32位处理器内部和外部数据总线都是32位地址总线也是32位，可寻址高达4GB内存具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力第二节Intel8086/8088微处理器的结构分三部分：一、执行单元与总线接口单元二、8086/8088的

2、寄存器结构三、8086/8088的存储器组织一、执行单元与总线接口单元注：8086CPU数据总线16位，指令队列为六个字节；8088CPU数据总线八位，指令队列为四个字节。（一）、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）功能：负责与Memory、I/O端口传送数据。取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队。执行指令时，根据EU命令对指定存储器单元或I/O端口存取数据。组成4个段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）16位指令指针寄存器IP20位的地址加法器(16d段地址+偏移地址＝物理地址

3、)6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列总线控制电路:处理器与外界总线联系的转接电路。括三组总线：20位地址总线，8位双向数据总线，一组控制总线。（一）、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）（cont.）指令队列8086的指令队列为6个字节,8088的指令队列为4个字节。不论是8086还是8088都会在执行指令的同时从内存中取下一条或几条指令，取来的指令放在指令队列中，使BIU具有预取指令的功能，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。指令执行顺序顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令

4、后面的那一条指令。执行转移指令：BIU清除指令队列中的内容，从新的地址取入指令，立即送往执行单元，然后再从新单元开始重新填满队列。（二）、执行单元EU（ExecutionUnit）功能执行指令，进行全部算术逻辑运算、完全偏移地址的计算向总线接口单元BIU提供指令执行结果的数据和偏移地址，并对通用寄存器和标志寄存器进行管理。组成：4个通用寄存器：AX、BX、CX、DX4个专用寄存器：BP、SP、SI、DI标志寄存器（PSW）：9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态，算术逻辑单元：16位加法器，用于对寄存器和

5、指令操作数进行算术或逻辑运算，EU控制系统：接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，对其译码和向EU内各有关部分发出时序命令信号，协调执行指令规定的操作。（三）、流水线工作方式8086/8088取指部分与执行部分是分开的。在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令在指令队列中排队；在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。8086/8088微处理器:BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高C

6、PU的利用率。（三）、流水线工作方式(cont.)对于8080与8085及较早的8位微处理器:程序执行由取指令和执行指令的循环来完成的，每条指令执行完后CPU必须等待到下条指令取出来后才能执行。二、8086/8088的寄存器结构AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDIIPFLAGSCSDSSSES通用寄存器组累加器基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针基址指针源变址寄存器目的变址寄存器指令指针标志寄存器代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器数据寄存器地址指针、变址寄存器控制寄存器段寄存器1587

7、0AXBXCXDX二、8086/8088的寄存器结构（cont.）1、通用寄存器通用寄存器包括：数据寄存器、地址指针寄存器、变址寄存器数据寄存器包括:AX、BX、CX、DX地址指针寄存器包括:SP、BP变址寄存器包括:SI、DI2、段寄存器段寄存器包括:CS、SS、DS、ES3、控制寄存器控制寄存器包括：IP、PSW（一）、通用寄存器（1）、数据寄存器AX：（Accumulator）作为累加器。它是算术运算的主要寄存器，所有I/O指令都使用这一寄存器与外部设备交换数据。BX：Base用作基址寄存器使用。在计算内存

8、储器地址时，经常用来存放基址。CX：Count可以作计数寄存器使用。在循环LOOP指令和串处理指令中用作隐含计数器。DX：Data可以作为数据寄存器使用。一般在双字长乘除法运算时，把DX和AX组合在一起存放一个双字长(32位)数，DX用来存放高16位;对某些I/O操作DX可用来存放I/O的端口地址（口地址256）。（一）、通用寄存器（cont.）（2）、地址指针与变址寄