第二章 微型计算机的体系结构

《第二章 微型计算机的体系结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章微型计算机的体系结构2.18086CPU的内部逻辑结构8086是Intel系列的16位微处理器，常用HMOS工艺制造，它有16位数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达220即1MB。8088微处理器是准16位，其内部逻辑按16位设计，但外部数据总线只有8条。8086的内部结构8086的内部逻辑结构如图2.1所示，从功能上可分为两个独立的功能部件，即总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）。两者可以并行工作。EU由以下各部分组成：算术逻辑单元ALU标志寄存器FLAGS（FR）通用寄存器组执行部件控制

2、电路执行部件EU（ExecutionUnit）EU的功能是执行指令。EU从指令队列中取出指令代码，将其译码，发出相应的控制信息。控制数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在FLAGS中。总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）BIU负责与存储器I/O端口传送信息。BIU从内存中取出指令送到指令队列；当EU需要数据时，BIU与EU配合，从指定的内存或I/O端口取出数据给EU；当运算结束时，BIU将运算结果送入指定的内存单元或外设。BIU与EU的动作管理当指令队列中有2个空字节时，BIU自动

3、把指令取到指令队列中。当指令队列已满，而EU无总线访问请求时，BIU进入空闲状态。EU从指令队列的头部取出指令，并执行该指令。在执行中，如需要访问内存或I/O设备，则EU请求BIU取操作数，并直等到需要的操作数到来后，EU才继续操作。若BIU处于空闲态，它立即响应请求，若BIU正在取指令到指令对列，它先完成取指令操作，再响应EU的请求。EU在执行转移、调用、返回等指令时，指令队列中的指令被清除，BIU重新从存储器中取出指令送入指令队列，EU才继续执行指令。因为EU与BIU并行工作，减少了CPU为取指令而等

4、待的时间，加快了运行速度，也降低了对存储器的存储速度要求。在整个运行期间，BIU总是忙碌的，充分利用了总线，CPU效率很高。BIU的组成：专用寄存器组地址加法器指令队列（6字节）总线控制逻辑8086的寄存器结构通用寄存器组AX(Accumulator)累加器。I/O指令用它与外设端口传送信息。BX(Base)基址寄存器。在计算内存地址时，常用于存放基地址。CX(Count)计数寄存器。在循环和串操作时，常用作计数器。DX(Data)数据寄存器。上述4个寄存器皆为16位寄存器，但又可将高、低8位分别作为两个

5、独立的8位寄存器使用。SP(StackPointer)堆栈指针寄存器BP(BasePointer)基址寄存器SI(SourceIndex)源变址寄存器DI(DestinationIndex)目的变址寄存器以上4个寄存器只能作为16位的寄存器用。段寄存器CS(CodeSegment)SS(StackSegment)DS(DataSegment)ES(ExtraSegment)段寄存器都是16位的寄存器，用于存放端基值（16位的无符号数）控制寄存器IP(InstructionPointer)指令指针寄存器。存

6、放预取指令的偏移地址。CPU从代码段中偏移地址位IP的单元中取出指令代码的1个字节后，IP自动加1，指向指令代码的下一个字节存放单元。FLAGS(FlagsRegister)标志寄存器Flags是16位寄存器，但只用其中的9位。这9位包括6个状态标志位和3个控制标志位，如下所示。15OFDF1011IFTF89SFZF67AF45PF23CF01CF（CarryFlag）：进位标志CF=1表示本次运算中，最高位（D7位或D15位）发生进位（加法运算）或借位（减法运算）。PF（ParityFlag）：奇偶标

7、志PF=1表示本次运算结果中有偶数个“1”；PF=0表示有奇数个“1”。AF(AuxiliaryCarryFlag)：辅助进位标志。AF=1表示本次运算D3位向D4位有进位(加法运算)或借位(减法运算)。ZF（ZeroFlag）：零标志。ZF=1表示本次运算结果为0，否则ZF=0。SF（SignFlag）：符号标志。SF=1表示本次运算结果的最高位（D7或D15位）为“1”，否则，SF=0。OF（OverflowFlag）：溢出标志。OF=1表示本次运算结果超出了带符号数范围，即溢出。否则OF=0。8位补

8、码的整数范围是：-128~+127；16位补码的整数范围是：-32768~+32767。关于进位与溢出2个n位的无符号二进制数相加，结果大于2n－1，称为进位。应用CF标志位作判断。2个n位的带符号二进制数相加，结果大于2n-1－1或小于－2n-1，称为溢出，应用OF标志位作判断。上述的n为字长，8086的n为8或16。计算机中使用的二进制数称为机器数。计算机系统中负数一律用补码表示。三个控制标志位为：DF（Direction