单片微机原理及应用 教学课件 作者 丁元杰 主编_ 备课提纲第七章.ppt

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1、第七章8086CPU与PC9/14/20211上世纪七十年代末,IBM公司推出世界上第一台个人计算机IBMPC采用Intel公司的8086CPU芯片采用微软公司的DOS操作系统9/14/20212当前微型计算机市场上，大多数微型计算机的微处理器都是Intel8086的家族成员，有8086、80186、80286、80386、80486、Pentium（80586）、Pentium2、Pentium3、Pentium4，可把8086微处理器看成基础，以后所推出的都有改进，但保持与8086兼容，即都具有8086的基本逻辑结构。以8086微处理器组成的微机系统已少见

2、了，但从学习角度出发，仍可作为基本例机学习。9/14/20213第一节8086CPU9/14/20214一.结构框图8086微处理器是Intel公司于1978年推出的一种高性能微处理器。集成了29000个晶体管，采用标准的40条引脚的双列直插封装，数据线16位，地址线20位，7种基本寻址方式，99条基本指令。时钟频率有三种：5MHZ（8086）、5MHZ（8086-1）和10MHZ（8086-2）。可处理内部软件中断和外部硬件中断，支持单处理器、多处理器系统工作。为了提高程序的执行速度，充分使用总线，8086微处理器被设计为两个独立的功能部件：执行部件和总线接

3、口部件。9/14/20215图7-18086CPU的结构框图9/14/20216总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)BIU是8086CPU与存储器和I/O设备之间的接口部件，它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制总线。BIU由段寄存器、指令指针寄存器IP、20位地址加法器、指令队列缓冲器和总线控制电路等组成。具体任务：BIU从内存储器的指定区域中取出指令送到指令队列中去排队；从相应的内存区域或I/O端口中取出操作数，传送给EU。如果指令执行的结果需要存入内存储器，也是由BIU写入相应的内存区域。9/14/20217(1)地址

4、加法器和段地址16位的段地址左移4位，与16位的偏移地址相加，生成20位的物理地址。9/14/20218（2）指令指针寄存器IP(InstructionPointer)用来控制CPU的指令执行顺序，和CS一起可以确定当前所要取的指令在存储器中的物理地址。顺序执行程序时，CPU取一个指令字节，IP自动加1，指向下一条要读取的字节。当IP单独改变时，发生段内转移；当CS和IP同时改变时，发生段间的程序转移。（3）指令队列缓冲器（先进先出的栈）操作原则：①每当指令队列缓冲器中存满1条指令后，EU就立刻开始执行。②指令队列缓冲器只要空出2个指令字节时，BIU便自动执行

5、取指操作，直到填满为止。9/14/20219③每当EU执行一条转移、调用或返回指令后，需清除指令队列缓冲器，并要求BIU从新的地址开始取指令。新取的第一条指令将直接经指令队列缓冲器送到EU去执行，随后取来的指令将填入指令队列缓冲器（4）总线控制电路概括：BIU的作用是负责取指令和存取操作数。9/14/202110执行部件EUExecutionUnitEU与外部系统没有直接相连。EU由ALU、通用寄存器、数据暂存寄存器、标志寄存器和EU控制电路等组成。具体任务：从BIU的指令队列缓冲器中获得指令操作码，通过译码电路分析，发出相应的控制命令，控制ALU数据总线中

6、数据的流向。操作数经过暂存器送入ALU，运算结果经过ALU数据总线送到相应的寄存器。标志寄存器根据运算结果改变状态然后执行该指令，完成指令所规定的操作（主要完成算术逻辑运算及计算指令要求寻址的所在单元地址的16位偏移地址，并送至BIU）EU还对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管理。9/14/202111（1）算术逻辑运算单元ALU：16位的运算器（2）标志寄存器：16位的寄存器（3）数据暂存寄存器（4）通用寄存器组（5）EU控制电路概括：EU的作用是负责分析指令和执行指令。9/14/202112优点由于EU和BIU两部件互相独立，故取指令和执行指令可同时

7、进行。EU执行的是BIU在前一时刻取出的指令，同时BIU取出EU下一时刻要执行的指令。所以提高了利用率和执行速度。9/14/2021139/14/202114二.寄存器结构1.通用寄存器AX累加器(Accumulator)BX基址寄存器(BaseRegister)CX计数寄存器(CounterRegister)DX数据寄存器(DataRegister)SP堆栈指针寄存器(StackPointerRegister)BP基址指针寄存器(BasePointerRegister)SI源变址寄存器(SourceIndexRegister)DI目的变址寄存器(Destin

8、ationIndexRegister)