微型计算机原理与应用 教学课件 作者 陈建铎 宋彩利 程俊波2 第二章 微处理器组成原理.ppt

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1、第2章微处理器组成原理【内容提要】首先介绍8086内部结构、存储器管理、外部引脚信号与总线周期、CPU工作方式、中断/总线请求与响应；然后介绍32位80486/Pentium的组成原理、工作方式、虚拟存储器与段页管理、浮点运算器和IA-64微处理器的体系结构与特点。【重点难点】重点是8086CPU的基本组成、通用寄存器、存储器管理方式、中断/总线请求与响应、80486的组成、虚拟存储器管理、工作方式、IA-64微处理器的体系结构与特点。难点是80486存储器的段页式管理、保护方式、IA-64微处理器的组成与

2、特点。第2章微处理器组成原理2.18086微处理器的内部组成2.28086引脚信号与总线周期2.38086微处理器工作方式2.480486微处理器内部组2.5Pentium微处理器2.664位微处理器的组成与特点2.18086微处理器的内部组成2.1.1内部组成2.1.2存储器管理2.1.1内部组成Intel8086的基本组成如图2.1所示，分为两大部分。虚线的左边是执行部件EU（ExecutionUnit），右边是总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）。而8088与8086基本相同，区别仅

3、在于内部指令队列是4个缓冲寄存器，外部采用8位数据线，因此称为准16位微处理器。1.执行部件EU执行部件由运算器ALU、通用寄存器、状态标志寄存器和执行部件控制电路组成，用于执行指令。（1）运算器ALU运算器也称为算术逻辑部件，用于算术运算、逻辑运算和数据传送等操作。（2）通用寄存器通用寄存器如图2.2所示，共有8个，即AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI和SI，各16位。其中AX、BX、CX和DX可分别分为两个8位寄存器，依次表示为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL。这些寄存器除了作为通用

4、数据寄存器之外，还有一些专门的用途。AX（Accumulator）：16位累加器，在8位数据运算时，以AL作为累加器。BX（Base）：基址寄存器。CX（Count）：隐含为计数器。DX（Data）：高位数据寄存器。SP（StackPointer）：堆栈指针。BP（BasePointer）：基址指针，用来指示堆栈区域。DI（DestinationIndex）：目的变址寄存器，与DS联用。字符串处理中与ES联用，隐含为目的操作数地址。SI（SourceIndex）：源变址寄存器，与DS联用，字符串处理中与DS

5、联用，隐含为源操作数地址。（3）状态标志寄存器F状态标志寄存器如图2.3所示，仅使用其9位。其中6个是条件状态标志，3个是控制状态标志：①条件状态标志OF（OverflowFlag）：溢出标志，带符号数运算时结果溢出，该位置1；否则，清0。SF（SignFlog）：符号标志，也称为负标志，运算结果为负数时该位置1；否则，清0。ZF（ZeroFlag）：零标志，运算结果为零时，该位置1；否则，清0。CF（CarryFlag）：进位标志，无符号数运算中加法运算结果的最高位有进位或者减法运算的最高位有借位时，该位

6、置1；否则，清0。AF（AuxiliaryCarryFlag）：辅助进位标志，加法运算结果的低半字节向高半字节有进位或者减法运算有借位时，该位置1；否则，清0。PF（ParityFlag）：奇偶标志，结果低字节中1的个数为偶数时，该位置1；否则，清0；因此，也称为偶标志。②控制状态标志DF（DirectionFlag）：方向标志，控制SI和DI中地址变化的方向。DF置1时，地址自增；DF清0时，地址自减。IF（InterruptFlag）：中断允许标志，IF置1时CPU开中断；IF清0时CPU关中断。TF（

7、TrapFlag）：陷阱标志，也称为跟踪标志。TF置1时CPU单步执行指令，TF清0时CPU连续工作。（4）执行部件控制电路由总线接口部件的指令队列中获取指令，然后译码，并发相应的控制信号，控制指令的执行。2.总线接口部件BIU总线接口部件由段寄存器、指令指针寄存器、地址加法器、指令队列和输人输出控制电路组成，用于取指令和数据传送，即访问存储器与数据输入输出。（1）段寄存器段寄存器如图2.4所示，有4个，即CS、DS、ES和SS，作用如下：CS（CodeSegment）：代码段寄存器，存放当前程序段地址。D

8、S（DataSegment）：数据段寄存器，存放当前数据段地址；字符串处理时隐含为源段地址寄存器。SS（StackSegment）：堆栈段寄存器，存放当前堆栈段地址。ES（ExtraSegment）：附加段寄存器，存放辅助数据段地址；字符串处理时隐含为目的段地址寄存器。（2）指令指针IP:16位，存放代码段中指令的偏移地址，与CS联用。（3）地址加法器：20位，段地址左移4位与偏移地址相加，生成20位物理地址。（