微机原理-3微处理器.ppt

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1、第2章微处理器结构和总线操作时序2.18086CPU的编程结构2.28086CPU的工作模式和引脚功能2.38086的存储器组织2.48086的总线操作和时序2.18086CPU的编程结构2.1.18086CPU的功能结构2.1.28086CPU的寄存器2.1.38086CPU的总线周期返回首页2.1.18086CPU的功能结构Intel8086CPU的功能结构如右图所示。8086CPU的内部结构从功能上来说可以分为两大部分：总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）和执行单元EU（ExecutionUnit）。2.1.18086CPU的功能结构

2、1.总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）总线接口单元的组成：（1）4个段地址寄存器；CS——16位的代码段寄存器；DS——16位的数据段寄存器；ES——16位的扩展段寄存器；SS——16位的堆栈段寄存器；（2）16位的指令指针寄存器IP；（3）20位的地址加法器；（4）6字节的指令流队列。总线接口单元的功能：负责CPU与外部存储器或I/O系统之间的信息交换（取指令、存取操作数及结果）。2.1.18086CPU的功能结构2.执行单元EU（ExecutionUnit）执行单元的组成：（1）8个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX、SP、BP、S

3、I、DI；（2）标志寄存器FR；（3）算术逻辑单元ALU；（4）EU控制器。执行单元的功能：负责指令的执行。2.1.18086CPU的功能结构3.流水线（Pipeline）结构BIU和EU两者的动作管理遵循如下原则：每当8086的指令队列中有2个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。而同时EU从指令队列取出一条指令，并用几个时钟周期去分析、执行指令。当指令队列已满，而且EU对BIU又无总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。在执行转移、调用和返回指令时，指令队列中的原有内容被自动清除。返回本节2.1.28086CPU的寄存器8086CPU寄存器分组情况如

4、右图所示：2.1.28086CPU的寄存器1．通用寄存器（1）数据寄存器数据寄存器共有4个寄存器AX、BX、CX、DX，用来保存操作数或运算结果等信息。AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。BX寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高16位，或存放外设端口地址。2.1.28086CPU的寄存器（2）变址和指针寄存器变址和指针寄存器包括SI、DI、SP、BP４个16位寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏移地址

5、。SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，在字符串操作中，SI和DI都具有自动增量或减量的功能。SP为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址；BP为基址指针寄存器，用于存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。2.1.28086CPU的寄存器2．段寄存器8086CPU的４个16位的段寄存器分别称为代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄存器SS，附加数据段寄存器ES。段寄存器用来确定该段在内存中的起始地址。代码段用来存放程序的指令序列。CS存放代码段的段首址，指令指针寄存器IP指示代码段中指令的偏移地址。2.1.28086CPU的寄存器3．指令指

6、针8086CPU中的指令指针IP，它总是保存下一次将要从主存中取出指令的偏移地址，偏移地址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。在目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件自动设置，程序不能直接访问IP，但一些指令却可改变IP的值，如转移指令、子程序调用指令等。2.1.28086CPU的寄存器4．标志寄存器8086CPU中有一个很重要的16位标志寄存器，它包含9个标志位，主要用于保存一条指令执行后，CPU所处状态信息及运算结果的特征。（1）状态标志CF、PF、AF、ZF、SF、OF（2）控制标志DF、IF、TF返回本节2.1.38086CPU的总线周期指令周期

7、（InstructionCycle）：执行一条指令所需要的时间。总线周期（BusCycle）：通过BIU完成的对外界的一次总线操作，称为一个总线周期。时钟周期（ClockCycle）：每个总线周期包含若干个T状态（Tstate）,每个T状态就是时钟周期。8086的一个总线周期至少由4个时钟周期组成，分别用T1，T2，T3，T4表示，称做8086的基本总线周期。此外，还有等待时钟周期Tw和空闲时钟周期TI状态。Tw状态：快速CPU对慢速存储器或I/O设备的一种等待。TI状态：总线接口单元BIU对执行单元EU的一种等待。2.1.38086CPU的总线周期返回本节

8、2.28086CPU的工作模式和引脚功能2.2.18