微机原理与接口教学课件耿恒山第2章 微处理器.ppt

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1、第2章微处理器本章主要内容有：8086/8088微处理器结构；8086/8088两种组态模式下的引脚信号和总线；8086CPU总线的操作时序；8086/8088基本工作电路以及用它们构成的CPU子系统。80286微处理器的特点；80286的内部结构；80286的寄存器结构；80286的保护虚地址方式及寄存器寻址。将从应用的角度介绍80X86系列高档微处理器的组成结构。2.1Intel8086/8088微处理器结构2.1.18086/8088的功能结构8086由两个独立的工作部件——执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）构成。EU由运算器（ALU）、寄

2、存器阵列、控制器等组成，负责指令的执行，包括算术运算、逻辑运算及16位有效地址EA的计算，而后将指令执行结果（数据和偏移地址）提供给BIU；BIU是EU与外部总线之间的接口单元，由段寄存器、指令指针、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列组成。负责与系统总线及予取指令队列打交道，并计算20位的物理地址。图2-18086微处理器功能结构框图ALU数据总线（16位）通用寄存器CSDSSSESIPSPBPSIDIAHBHCHDHALBLCLDL内部通信寄存器总线控制逻辑地址总线（20位）数据总线（16位）暂存寄存器标志Q总线（8位）执行部件（EU）EU控制系统

3、总线接口部件（BIU）8086总线指令队列123456ALUS地址加法器和段寄存器。8086CPU的20位地址线可直接寻址1MB存储器物理空间，但CPU内部寄存器均为16位的寄存器。那么，16位的寄存器如何实现20位地址寻址呢?它是由专门地址加法器将有关段寄存器内容（段的起始地址）左移4位后，与16位偏移地址相加，形成了20位的物理地址，以对存储单元寻址。例如，在取指令时，由16位指令指针IP提供一个偏移地址（逻辑地址），在地址加法器中与代码段寄存器（CS）内容相加，形成实际的20位物理地址，送到总线上实现取指令的寻址。图2-2就表现了这一物理地址的形

4、成过程。图2-2物理地址形成过程16位段基值1516位段内偏移量16位段基值000020位物理地址19段寄存器0001519偏移量0S由于EU和BIU这两个功能部件能够相互独立地工作，且在大多数情况下，能使大部分的取指令和执行指令重叠进行。这样，EU执行的是BIU在前一时刻取出的指令。与此同时，BIU又取出EU在下一时刻需要执行的指令。所以，在大多数情况下，取指令所需的时间“消失”了（隐含在上一指令的执行时间之中），大大减少等待取指令所需的时间，提高了微处理器的效率和整个系统的执行速度。这种取指令和执行指令的重叠过程如图2-3所示。执行1执行2执行3执

5、行4执行5执行6取指1取指3取指2取指4取指6取指5忙忙忙忙忙忙………EUBIUBUS8086MPttt取指1取指5执行1执行5取指2执行2取指3执行3取指4执行4忙忙忙忙忙MPBUS一般8位MP（8080）tt图2-3取指令和执行指令的重叠过程2.1.28086/8088的内部寄存器1．通用寄存器EU中设置了4个16位通用寄存器，它们是累加器AX、基址寄存器BX、计数器CX和数据寄存器DX。它们都可以拆成两个独立的8位寄存器，允许分别寻址、独立操作。例如，AX寄存器可以拆成AH和AL使用。在8086指令系统中，通用寄存器可参与算术和逻辑运算，但它们还

6、有各自特殊的用途。这些通用寄存器的一般用法与隐含用法，如表2-1所示。表2-18086/8088中通用寄存器的一般用法和隐含用法寄存器一般用法隐含用法AX16位累加器字乘时提供一个操作数并存放积的低字节；字除时提供被除数的低字节并存放商ALAX的低8位字节乘时提供一个操作数并存放积的低字节；字节除时提供被除数的低字节并存放商；BCD码运算指令和XLAT指令中作累加器；字节I/O操作中存放8位输入/输出数据AHAX的高8位字节乘时提供一个操作数并存放积的高字节；字节除时提供被除数的高字节并存放余数；LAHF指令中充当目的操作数BX基址（Base）寄存器，

7、支持多种寻址，常用作地址寄存器XLAT指令中提供被查表格中源操作数的间接地址CX16位计数器串操作时用作串长计数器；循环操作中用作循环次数计数器CL8位计数器移位或循环移位时用作移位次数计数器DX16位数据（Data）寄存器在间接寻址的I/O指令中提供端口地址；字乘时存放积的高字节；字除时提供被除数高字节并存放余数2．地址寄存器EU中设有4个地址寄存器：SP、BP、SI和DI，其中前面两个称“地址指针”，后面两个称“变址寄存器”，它们只能按16位寄存器进行操作。其中SP、BP用于堆栈操作，SI、DI用于变址操作。这4个位寄存器也可以用作数据寄存器。在8

8、086/8088指令系统中的应用，见表2-2。寄存器一般用法隐含用法SP堆栈指针，与SS配合指