微机系统中的微处理器

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1、第3章微机系统中的微处理器3.1微处理器的一般结构（略）3.28086微处理器的功能结构3.38086的寄存器结构3.48086的存储器组织3.58086的I/O组织3.68086的寻址方式3.7Intel80×86系列高档微处理器简介（略）返回3.28086微处理器的功能结构·8086（88）CPU有20条地址线，直接寻址能力达1MB。·8086（88）CPU具有16（8）条外部数据总线，内部总线和ALU均为16位，可进行8位和16位操作，是16（准16）位微处理器。·8086（88）采取了如下三方面的措施，使其性能大大提高。·重叠:指第N条指令的取指与第N-1条指令的执行（在时

2、间上）是重叠的（参重叠原理图）。返回提高性能的三个措施（1）、通过建立一个6（4）字节的指令预取队列及将CPU划分为EU和BIU这两个功能相对独立的功能部件，使指令的取指与执行实现了一定程度上的并行，大大地提高了CPU的利用率及总线的利用率（参8086微处理器的内部功能结构图）。（2）、引入段的概念，并设立了一些段寄存器，使8086的最大可直接寻址空间达到1MB。（3）、在结构和指令上考虑了多处理器的连接，从而支持多处理器系统。返回EU的定义、组成和工作过程·EU(ExecutionUnit)：执行部件，由算术逻辑运算部件ALU、运算寄存器、标志寄存器、通用寄存器组和EU控制器构成。·E

3、U的任务是：执行指令，进行全部算术逻辑运算、完成偏移地址的计算，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。·EU的工作过程返回EU的工作过程EU的工作过程如下：EU执行完一条指令后，就从BIU的指令预取队列中取出预先读入的指令代码加以执行。如此时指令预取队列是空的，EU处于等待状态。一旦指令预取队列中有指令，EU立即取出执行。在执行指令过程中，若需要访问存储器单元或I/O端口，EU就会发出命令，使BIU进入访问存储器或I/O端口的总线周期。若此时BIU正处于取指令总线周期，则必须在取指令总线周期结束后，BIU才能对EU的访问存储器或I/O端

4、口的命令进行处理。返回算术逻辑运算部件·算术逻辑运算部件(ALU)：专门进行诸如加、减、乘、除等算术运算以及诸如与、或、非、异或等逻辑运算和移位等运算的部件。它是运算器的核心，几乎所有的算术运算、逻辑运算和移位操作都是由ALU完成的。返回标志寄存器·标志寄存器（FLAG或PSW）：专门用于存放机器的状态标志和控制标志的寄存器。返回通用寄存器组图3.6中8个16位通用寄存器分为两组：数据寄存器及地址指针和变址寄存器。返回1.数据寄存器数据寄存器包括AX、BX、CX和DX，为16位寄存器。在指令执行过程中既可用来存放操作数，也可用于存放操作的结果,还可以用来存放与地址有关的信息。它们中

5、的每一个又可分成两个独立的8位寄存器来使用。16位数据寄存器主要用于存放数据，也可以用来存放与地址有关的信息。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL)只能用于存放数据。返回2.地址指针和变址寄存器地址指针和变址寄存器包括SP、BP、SI和DI，均为16位寄存器。这4个寄存器可用作数据寄存器，也可用于存放段内偏移地址的全部或一部分。后面我们将说明偏移地址的概念和形成的方法。返回地址指针（SP和BP）SP(StackPointer)堆栈指针，用于指向当前栈顶单元的指针。用于存放当前栈顶单元地址在堆栈段中的段内偏移地址。其段基值存放于堆栈段寄存器SS中。BP(BaseP

6、ointer)基址指针。在某些基址寻址方式中，BP用来存放段内偏移地址的的相关信息。特别值得注意的是，凡包含有BP的寻址方式中，如果无特别说明，默认的段为堆栈段。返回变址寄存器（SI和DI）SI(SourceIndex)和DI(DestinationIndex)变址寄存器。在某些寻址方式中，SI和DI用来存放段内偏移地址的全部或一部分。在串操作指令中，SI用一般作源变址寄存器，DI一般用作目的变址寄存器。返回总线接口部件·BIU(BusInterfaceUnit)：总线接口部件。总线接口部件的组成总线接口部件的任务总线接口部件的工作过程返回总线接口部件的组成总线接口部件BIU包括段寄

7、存器(4个)、指令指针IP、指令预取队列、完成与EU通讯的内部暂存器、将段寄存器中保存的段基和由IP或EU部件提供的偏移地址(均为16位二进制数)两者相加、进而形成20位物理地址的加法器以及总线控制逻辑几个部分。返回总线接口部件的任务它的任务是执行各种总线操作，完成CPU与存储器和I/O设备之间信息的传送。具体地讲，取指令时，从存储器指定存储器单元取出指令送入指令预取队列排队。执行指令时，根据EU的命令对指定存储器单元或I/O端口进