体系结构与80X86CPU

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1、微型计算机原理与接口技术学习成就未来!第二章8086系统结构熊旺平xiaoxiongxwp@126.com10/8/20211本章内容导读CPU（8086）的结构CPU（8086）的引脚信号和工作模式8086系统存储器的组织和分类CPU（8086）的操作和时序10/8/20212本章学习要求熟悉8086CPU的内部结构及引脚功能和系统配置；掌握8086CPU的寄存器结构、功能和使用方法；掌握标志寄存器中各标志位的定义；掌握存储器的分段表示，熟悉其分体结构和堆栈熟悉总线周期与指令周期、时钟周期的关系；了解总线时序。10/8/20213x86或80x

2、86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示，并以“86”作为结尾，包括Intel8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标，因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称，如Pentium。现时Intel把x86-32称为IA-32，全名为“IntelArchitecture,32-bit”。不过，由于x86包括16位元的处理器，这样的命名也出现麻烦。10/8/20214历史x86架构于1978年推出的In

3、tel8086中央处理器中首度出现，它是从Intel8008处理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel4004的。8086在三年后为IBMPC所选用，之后x86便成为了个人电脑的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。其他公司也有制造x86架构的处理器，计有Cyrix（现为VIA所收购）、NEC集团、IBM、IDT以及Transmeta。Intel以外最成功的制造商为AMD，其Athlon系列处理器的市场份额仅次于Pentium。8086是16位元处理器；直到1985年32位元的80386的开发，这个架构都维持是16位元。接着一系列的处理

4、器表示了32位元架构的细微改进，推出了数种的扩充，直到2003年AMD对于这个架构发展了64位元的扩充，并命名为AMD64。后来Intel也推出了与之兼容的处理器，并命名为Intel64。两者一般被统称为x86-64或x64，开创了x86的64位时代。10/8/20215值得注意的是Intel早在1990年代就与HP合作提出了一种用在安腾系列处理器中的独立的64位架构，这种架构被称为IA-64。IA-64是一种崭新的系统，和x86架构完全没有相似性；不应该把它与x86-64或x64弄混。10/8/20216设计x86架构是重要地可变指令长度的CI

5、SC（复杂指令集电脑，ComplexInstructionSetComputer）。字组（word,4字节）长度的内存存取允许不对齐内存位址。向前相容性一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量（设计的需要决定了这项因素而常常导致批评，尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界，他们对于一个被广泛认为是是落后设计的架构的持续成功感到不解）。10/8/20217CPU（8086）的结构由于当时制造工艺和生产成本的原因，微处理器的结构受到引脚数目、芯片面积和器件速度的限制。8086CPU的特点引脚功能复用单总线、累加器结构可控三态电路总线分时复用Intel

6、8088—准16位处理器，内部寄存器及内部操作均为16位，外部数据总线8位。8088与8086指令系统完全相同，芯片内部逻辑结构、芯片引脚有个别差异。10/8/20218CPU（8086）的结构8086概况：1979年推出，第一代超大规模集成电路（VLSI）微处理器，采用HMOS工艺制造，内含2.9万晶体管。数据总线宽度16位，地址总线宽度20位；可直接寻址空间220＝1M字节单元；16位数据总线与地址总线复用。采用单一的+5V电源，一相时钟，时钟频率为5MHz（8086），10MHz（8086－1），8MHz（8086－2）。133条指令，指令

7、长度1～6字节，指令最短执行时间为0.4μs（平均0.5μs）。10/8/20219CPU（8086）的结构一、8086CPU的内部结构总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）16位段地址寄存器16位指令指针寄存器IP存放下一条要执行指令的偏移地址3)20位物理地址加法器完成16为逻辑地址－>20位物理地址的转换4)6字节指令队列预放六字节的指令代码5)总线控制逻辑指令执行部件EU（ExecutionUnit）算术逻辑运算单元ALU完成8位或16位二进制运算2）标志寄存器PSW存放ALU运算结果特征3)寄存器组4个通用16位寄存器；

8、4个专用16位寄存器4)EU控制器取指令控制和时序控制部件10/8/202110CPU（8086）的结构10/8/202111CPU（8