第2章 典型微处理器-1.ppt

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1、本章主要教学内容微处理器内部组成、寄存器结构CPU引脚特性和作用存储器和I/O组织总线周期、工作模式、操作时序高档微处理器组成结构及特点第2章典型微处理器的内外部特性1本次课教学内容及要求熟悉8086CPU内外部组成掌握寄存器结构及其应用掌握8086存储器组织，理解存储器分段、物理地址的计算理解I/O编址方式第2章2第2章2.1.18086微处理器内部结构概述：典型16位微处理器，HMOS工艺制造，芯片集成2.9万只晶体管，+5V电源；40条引脚双列直插式封装；16条数据线，字长16位；20条地址线，寻址空间1MB（

2、220B）；时钟频率5MHz~10MHz；基本指令执行时间0.3~0.6μs。38086基本特点并行流水线工作，通过设置指令预取队列实现；内存空间分段管理，分为4个段并设置段寄存器，实现对1MB空间的寻址；可工作于最小、最大两种模式；与浮点运算器8087、I/O处理器8089或其他处理器组成多处理器系统，系统数据吞吐能力和数据处理能力提高。第2章48086内部有两个逻辑单元：执行部件EU（ExecutionUnit）总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）（组成结构如图2.1所示）第2章5P27:图2.

3、18086微处理器内部结构6第2章1.执行部件EUEU的任务：负责指令译码、指令执行和数据运算。EU的组成：算术逻辑单元（ALU）8个通用寄存器1个状态标志寄存器1个数据暂存寄存器EU控制电路7EU的基本功能：从BIU指令队列中取指令代码，经译码后执行规定操作；EU中各部件通过16位ALU数据总线连接，在内部可实现快速数据传输。第2章8BIU功能：从内存取指令送指令队列；CPU执行指令时，配合EU从指定内存单元或外设端口取数据，或送数据到指定内存、外设端口。2.总线接口部件BIU第2章9BIU的组成第2章(1)4个1

4、6位段地址寄存器；CS－代码段寄存器DS－数据段寄存器ES－附加段寄存器SS－堆栈段寄存器(2)16位指令指针寄存器IP；(3)20位地址加法器；(4)6字节指令队列缓冲器。10第2章BIU指令队列和20位地址加法器作用执行指令同时从内存取下一条指令，存放在指令队列缓冲器中。CPU执行完一条指令可立即执行下一条指令称流水线技术，减少取指等待时间，提高效率。(2)8086所有寄存器都是16位，需通过地址加法器计算出20位物理地址，实现寻址1MB空间。11指令的一般执行过程：取指令→指令译码→读取操作数→执行指令→存放结

5、果串行和并行方式指令流水线：串行工作：控制器和运算器交替工作，按顺序完成指令执行过程。并行工作：运算器和控制器可同时工作。第2章12cpu串行工作方式：取指令1执行1存结果1取指令2取操作数执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌cpu并行工作方式：取指令2取操作数存结果取指令3取操作数取指令4执行1执行2执行3忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌BIUEUBUS第2章138086CPU供编程使用有14个16位寄存器，按用途分为：8个通用寄存器；2个控制寄存器；4个段寄存器。如下图所示。第2章2.1.28086寄存器14累加器AHAL

6、BHBLCLDHDLCHSPSIDIIPFLAGSCSDSSSESBP基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器指令指针寄存器标志寄存器代码段寄存器段寄存器附加段寄存器堆栈段寄存器数据寄存器地址指针和变址寄存器控制寄存器通用寄存器数据段寄存器P29：图2.28086内部寄存器15（1）数据寄存器：4个16位寄存器AX：累加器，完成各类运算和传送、移位操作；BX：基址寄存器，间接寻址中存放基地址；CX：计数寄存器，循环或串操作指令中放计数值；DX：数据寄存器，间接寻址I/O指令

7、中存放数据。第2章1.通用寄存器16可将4个16位数据寄存器分成两组独立的8位寄存器：AH、BH、CH、DHAL、BL、CL、DL16位数据寄存器主要存放数据，也可存放地址8位数据寄存器只存放数据第2章17SP：堆栈指针寄存器，指示栈顶偏移地址。BP：基址指针寄存器，访内存时存放偏移地址，或存放堆栈段中数据区基址偏移地址。SI：源变址寄存器，存放源操作数偏移地址。DI：目的变址寄存器，存放目的操作数偏移地址。第2章（2）指针与变址寄存器（4个16位寄存器，存放偏移地址）18（1）指令指针寄存器IP：保存指令在代码段的

8、偏移位置。CPU利用CS和IP获取指令，然后修改IP使之指向BIU要取的下一条指令偏移地址。注意：IP是指令代码存放单元地址指针，不能用指令取出IP或给IP设置给定值，但可通过某些指令（转移类指令）来修改IP内容。第2章2.控制寄存器19FLAG（16位寄存器）反映指令执行结果或控制指令执行形式。共有9个可用标志位，其余7个位空闲不用。6个状态