微处理器的结构及应用特性

《微处理器的结构及应用特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章微处理器的结构及应用特性本章学习要点理解和掌握8086微处理器的编程结构，尤其是8086的寄存器结构要熟练掌握；基本掌握8086微处理器的引脚信号及功能，了解8086的工作模式；理解8086总线周期的概念，了解8086系统总线的构成；了解嵌入式处理器的种类和发展动向。3.1概述中央处理器（CPU）是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路制造技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“

2、微处理器（MPU）”。概述微处理器的问世是一次伟大的工业革命，从1971年至今，在不到40年的时间内，微处理器的发展日新月异，令人难以置信，可以说，人类的其它发明都没有微处理器发展得那么神速、影响那么深远。3.1.1CPU的功能★指令控制保证机器按程序规定的顺序取出执行★操作控制CPU产生每条指令所对应的操作信号，并把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作★时间控制对各种操作的实施时间进行定时★数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理3.1.2CPU的基本组成控制器完成对整个计

3、算机系统操作的协调与指挥。(1)控制机器从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置；(2)对指令进行译码，并产生相应的操作控制信号，送往相应的部件，启动规定的动作；(3)指挥并控制CPU、内存与输入/输出（I/O）设备之间数据流动的方向运算器是数据加工处理部件，所进行的全部操作由控制器发出的控制信号指挥(1)执行所有的算术运算；(2)执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试算术逻辑单元状态条件寄存器程序计数器PC地址寄存器AR地址总线ABUS数据总线DBUS累加器AC存储器I/OCPUALU指令寄存

4、器IR指令译码器操作控制器时序产生器时钟状态反馈取指控制执行控制ccccc缓冲寄存器DRCPU的基本模型3.1.3CPU中的主要寄存器数据缓冲寄存器（DR）暂时存放由内存读出或写入的指令或数据字指令寄存器（IR）保存当前正在执行的一条指令程序计数器（PC）确定下一条指令的地址地址寄存器（AR）保存当前CPU所访问的内存单元的地址累加寄存器（AC）最常使用的一个通用寄存器状态条件寄存器（PSW）保存由算术和逻辑指令的结果建立的各种条件码3.1.4操作控制器与时序产生器操作控制器在各寄存器之间建立数据通路（传

5、送信息的通路）操作控制器的功能:就是根据指令操作码和时序信号，产生各种操作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制硬布线控制器微程序控制器时序产生器产生并发出计算机所需要的时序控制信号3.2Intel8086的编程结构Intel8086是80X86系列微处理器的重要成员之一，也是最具有代表性的产品，它是标准的16位字长的微处理器，采用HMOS工艺制造，集成度约为29000个晶体管。要了解和掌握Intel8086微处理器的工作性能和使用方法,首先应该了解它的编程结构。所谓编程结构是指

6、从程序员和使用者的角度所看到的结构,当然,这种结构与微处理器内部的物理结构和实际布局是有区别的。从编程结构图中可以看到，在功能上，8086分为两部分，即总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)和执行部件EU(ExecutionUnit)。它们在微处理器内部担负着不同的工作任务。这两个部件并行地工作，能使大部分取指令操作与执行指令操作重叠地进行（即所谓“流水线”结构）。由于EU执行的是BIU已从存储器取出的指令，所以在大多数情况下取指令的时间大大缩短，从而加快了程序的运行速度。Intel808

7、6微处理器编程结构Intel8086微处理器编程结构图3.2.1总线接口部件总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O端口传送数据。总线接口部件要从内存取指令送到指令队列；执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件，或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。总线接口部件由下列各部分组成：4个段地址寄存器：CS、DS、SS、ES；16位的指令指针寄存器：IP；20位的地址加法器；6字节的指令队列。3.2.2执行部件执行部件的功能就是负责指令

8、的执行。由通用寄存器、标志寄存器，算术逻辑部件（ALU）和EU控制电路等组成。EU从BIU的指令队列中获得指令，然后执行该指令，完成指令所规定的操作。EU用来对寄存器内容和指令操作数进行算术和逻辑运算，以及进行内存有效地址的计算。EU负责全部指令的执行，向BIU提供数据和所需访问的内存或I/O端口的地址，并对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管理。结构的特点由于EU和BIU这两个功能部件能相互独立地工作，并在大多数情况下，