第02章 2_IA-32结构微处理器与8086.ppt

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1、第2章IA-32结构微处理器与8086※主要内容※1、8086的内部结构2、8086的寄存器结构3、8086和8088的比较与工作方式4、8086的引脚、时钟与总线本讲目录2.1IA-32微处理器是8086的延伸2.1.18086功能的扩展2.1.28086性能的提高2.28086的功能结构2.2.1、执行部件2.2.2、总线接口单元BIU2.2.3物理地址和逻辑地址2.38086微处理器的执行环境2.3.1基本执行环境概要2.3.2、8086的引脚特性2.3.3、I/O组织2.1.18086功能的扩

2、展从16位扩展为32位8086是16位微处理器。16位能表示的数的范围是十分有限的；用16位作为地址，只能寻址64KB。2.1IA-32微处理器是8086的延伸1985年，Intel公司推出了第一个32位的微处理器——80386。1.32位，能表示的数的范围得到了极大的扩展。32位地址能寻址4GB物理地址。2.在80386中真正完善保护模式。3.集成了片内存储管理单元（MMU）。4.浮点支持。5．MMX技术IA-32处理器中增加了MMX技术及相应的指令。6．流SIMD扩展（SSE）自PentiumII

3、I处理器开始，在IA-32微处理器中引进了流SIMD（单指令多数据）扩展（SSE）技术。2.1.28086性能的提高1．利用流水线技术提高操作的并行性2．引入片内缓存（Cache）指令流水线取指令指令译码取操作数执行指令存放结果CPU执行一条指令的过程类似于工厂生产流水线，被分解为多个小的步骤，称为指令流水线。原料调度分配生产线成品仓库出厂数据和程序指令控制器的调度分配ALU等功能部件处理后的数据存储器输出串行工作方式8086以前的CPU采用串行工作方式:取指令和执行指令在不同的时刻按顺序执行。取指令

4、1执行1取指令2执行2CPUBUS忙碌忙碌取指令3执行3忙碌空闲空闲空闲t1t0t2t3t4t56个周期执行了3条指令并行工作方式8086CPU采用并行工作方式:取指令和执行指令可同时执行，需要专门的硬件支持。取指令1取指令2取指令3取指令4执行1执行2执行3BUS忙碌执行4CPUt1t0t2t3t4t5取指令5执行5忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌6个周期执行了5条指令2.28086的功能结构8086CPU从功能上来说分成两大部分：总线接口单元（BusInterfaceUnit，BIU）和执行单元（Execut

5、ionUnit，EU）。BIU负责8086CPU与存储器之间的信息传送。EU负责指令的执行。AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器暂存寄存器ALU标志执行部分控制电路123456CSDSSSESIP内部寄存器I/O控制电路地址加法器20位16位8位指令队列缓冲器外总线执行部件总线接口部件8086CPU结构图2.2.1、执行部件执行部件4大作用：（4）进行算术运算。（3）接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。（2）对指令进行译码，发出相应的控制信号。（1）从指令队列中取出指令。2

6、.2.2、总线接口单元BIU2、总线接口单元BIU的2个功能：（2）CPU执行指令时，到指定的位置取操作数，并将其送至指定的单元或外设。（1）预取指令送到指令队列。2.2.3物理地址和逻辑地址6417H∶0100H6417H×10H+0100H=64170H+0100H=64270H几个不同的逻辑段地址在物理地址上是可重叠的物理地址=段基址×16+偏移量书写形式：段基址：偏移量16位段地址16位段内偏移:16位段地址16位段内偏移（左移四位）+20位物理地址=0000物理地址的计算过程16位加法器20

7、位CS左移4位20位物理地址IP2.38086微处理器的执行环境2.3.1基本执行环境概要在8086微处理器上执行的程序或任务都有一组执行指令的资源用于存储代码、数据和状态信息。8086的寄存器结构有些寄存器有特殊功能：如SP为堆栈指针指示堆栈栈顶地址AX和AL为累加器BX和BP可以作为基址指针SI和DI可以用做串操作等CX为计数寄存器（2）地址指针寄存器地址指针寄存器用于存放操作数的地址，编程时通过修改寄存器的内容达到修改地址的目的。可以用来指示地址的寄存器有：SP:堆栈指针，指示堆栈段（堆栈段寄存

8、器SS）中的栈顶位置，专门用于数据进栈和出栈的位置指示；BP:基址指针，指示堆栈段中一个数据区中的基址位置；此外：BX,SI,DI也可以用做指示地址。（3）变址寄存器SI、DISI(SourceIndex)称为源变址寄存器。DI(DestinationIndex)称为目的变址寄存器。这两个寄存器通常用在字符串操作时存放操作数的偏移地址，其中SI存放源串在数据段内的偏移地址，DI存放目的串在附加数据段内的偏移地址2、段寄存器段基址寄存器用于存放4个当前段的