现代微机原理及接口技术 第02章 微处理器内部结构和外部特性

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1、第2章微处理器内部结构和外部特性现代微机原理及接口技术清华大学出版社教学目标教学重点教学过程8/31/20211教学目标理解8086微处理器的功能结构。理解8086微处理器的通用寄存器、段寄存器、控制寄存器的功能和用途。熟练掌握8086微处理器的存储器的分段管理、物理地址和逻辑地址的换算及I/O端口的编址方式。理解8086微处理器的引脚功能、工作模式、最小模式和最大模式下的引脚功能、系统组成和总线时序。了解80286、80386、80486以及Pentium系列等高档微处理器的特点及基本结构。Tuesday,August31,20212教学重点8086

2、微处理器的通用寄存器、段寄存器、控制寄存器的功能和用途。8086微处理器的存储器的分段管理、物理地址和逻辑地址的换算及I/O端口的编址方式。8086微处理器的引脚功能、工作模式、最小模式和最大模式下的引脚功能、系统组成和总线时序。8/31/20213教学过程2.1微处理器的内部结构2.28088/8086存储器和I/O组织2.3微处理器的外部特性2.4高性能微处理器8/31/202142.1微处理器的内部结构2.1.1微处理器的基本结构2.1.28088/8086的功能结构2.1.38088/8086的寄存器结构8/31/202152.1.1微处理器的

3、基本结构CPU的3大主要部件：运算器控制器寄存器组8/31/202162.1.28088/8086的功能结构8/31/202172.1.28088/8086的功能结构8088/8086CPU由两个独立的功能部件构成：指令执行部件EU（ExecutionUnit）和总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit），两者可并行操作。EU包含1个16位的算术逻辑单元ALU，8个16位的通用寄存器，1个16位的状态标志寄存器FR，1个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。BIU内部设有4个16位段地址寄存器，即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存

4、器SS和附加段寄存器ES；1个16位指令指针寄存器IP；1个6字节指令队列缓冲器；以及20位地址加法器和总线控制电路。8/31/202182.1.28088/8086的功能结构传统微处理器在执行程序时依次先从存储器中取出—条指令，然后读出操作数，最后执行指令。即取指令和执行指令是串行进行的，取指令期间CPU必须等待。在8086中，取指令和执行指令分别由总线接口部件BIU和指令执行部件EU来完成，并且存在指令队列缓冲器中，使BIU和EU可以并行工作，指令执行部件负责执行指令，总线接口部件负责提取指令、读出操作数和写入结果。这两个部件能互相独立地工作。在大

5、多数情况下，取指令和执行指令可以重叠进行，即在执行指令的同时进行取指令的操作。传统微处理器的指令执行过程8086微处理器的指令执行过程8/31/202192.1.38088/8086的寄存器结构8088/8086内部有14个16位寄存器，按功能可分为3大类：通用寄存器8个段寄存器4个控制寄存器2个8/31/202110通用寄存器的特定用法寄存器名称寄存器含义常用的操作功能AX16位累加器字乘，字除，字I/O处理AL8位累加器字节乘，字节除，字节I/O处理，查表转换，十进制运算AH8位累加器字节乘，字节除BX16位基址寄存器查表转换CX16位计数寄存器数

6、据串操作指令，循环指令CL8位计数寄存器变量移位，循环移位DX16位数据寄存器字乘，字除，简介I/O处理SP16位堆栈指针寄存器堆栈操作SI16位源变址寄存器数据串操作指令DI16位目的变址寄存器数据串操作指令8/31/202111段寄存器8088/8086共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻辑段的段起始地址。代码段寄存器CS（CodeSegment）：用来给出当前的代码段起始地址，存放CPU可以执行的指令，CPU执行的指令将从代码段取得。数据段寄存器DS（DataSegment）：指向程序当前使用的数据段，用来存放数据，包括参加运算的操作数和中

7、间结果。堆栈段寄存器SS（StackSegment）：给出程序当前所使用的堆栈段，即在存储器中开辟的堆栈区，堆栈操作的执行地址就在该段。附加段寄存器ES（ExtraSegment）：指出程序当前所使用的附加段，通常也用来存放数据，典型用法是存放处理以后的数据。8/31/202112控制寄存器指令指针寄存器IPIP是一个16位的寄存器，存放EU要执行的下一条指令的偏移地址，用以控制程序中指令的执行顺序。标志寄存器FLAGFLAG是一个16位的寄存器，共9个标志，其中6个用做状态标志，3个用做控制标志。8088/8086微处理器标志寄存器8/31/2021

8、13标志寄存器FLAG中标志位的含义、特点及应用场合标志类别标志位含义特点应用场合状态标志CF