微机原理课件 第二章 8086系统结构.ppt

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1、第二章8086系统结构由于制造工艺的原因，微处理器的结构受到几个方面的限制：1.引脚数限制2.芯片面积限制3.器件速率限制由于上述限制，使16位微处理器基本结构具有如下特点：2.单总线、累加器结构3.可控三态电路4.总线分时复用1.引脚功能复用Intel8086CPU是16位微处理器，外型为双列直插式，有40个引脚。8086型微处理器的时钟频率为5MHz；它有16根数据线和20根地址线，直接寻址空间为220Byte，即为1MB。8088CPU内部结构与8086基本相同，但对外数据总线只有8根，称为准16位微处理器。2-18086CPU结

2、构微型计算机工作时，总是先存储器中取指令，需要的话再取操作数，然后执行指令，送结果。8086CPU由总线接口部件BIU和指令执行部件EU组成，BIU和EU是并行工作的。总线接口部件BIU完成取指令，读操作数、送结果，所有与外部的操作由其完成。而指令执行部件EU从BIU的指令队列中取出指令，并且读出指令，不必直接访问存储器或I/O端口。一、8086CPU的内部结构1.总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）总线接口部件BIU是8086CPU与外部（存储器和I/O端口）的接口，它提供了16位双向数据总线和20位地址总线，完成所

3、有外部总线操作。BIU具有下列功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数和总线控制。它由下列各部分组成：（1）4个16位段地址寄存器（2）16位指令指针寄存器IP：存放下一条要执行指令的偏移地址。（3）20位物理地址加法器：将16位逻辑地址变换成20位物理地址，实际上完成加法操作。（4）6字节指令队列：预放6个字节的指令代码。（5）总线控制逻辑：发出总线控制信号。2.指令执行部件EU（ExecutionUnit）指令执行部件EU完成指令译码和执行指令。它由下列各部分组成：（1）算术逻辑运算单元ALU：完成8位或16位的二进制运算，1

4、6位暂存器可暂存参加运算的操作数。（2）标志寄存器PSW：存放ALU运算结果特征。（3）寄存器组。（4）EU控制器：取指令控制和时序控制部件。3.8086CPU的工作过程第一步：先执行读操作，根据CS:IP在地址加法器中形成20位物理地址：CS*16+IP，再从中取出指令＝》先进先出的6字节指令队列中，等待执行。第二步：EU从指令队列中取出指令，并分析译码，向各部件发出控制命令，以完成执行指令的功能。EU对指令译码，分析和执行时，此时EU不需要用总线，BIU乘机可将后续指令＝》指令队列，将队列填满。第三步：当指令队列已满，EU未向BIU

5、申请读/写存储器或I/O操作时，BIU处于空闲周期。如EU执行8位乘法操作时，需70～77个T周期，取指令占2个总线周期（8个T），这段时间内，BIU就可去取指令将指令队列填满，而后续的62～69个T周期内，就处于空闲状态。第四步：在指令的执行过程中，若需要对存储单元或I/O端口进行存取数据，EU就要求BIU去完成相应的总线周期。例如：从内存中取数据指令：MOVAX，[BX]从I/O端口取数据指令：INAL，30H第五步：若在指令的执行过程中，遇到JMP或CALL指令时，将队列中的内容作废，按新的转移地址去取指令，除这种情况外，取指和执

6、行指令都能同时进行，大大提高了CPU的利用率。流水线：在执行指令的同时，预取下一条指令的技术。二、寄存器结构寄存器结构在计算机中起了重要的作用，它的存取速度比存储器快得多，这样可以相当于存储单元，用来存放运算过程中所需要的操作数地址、操作数及中间结果。8086微处理器内部包含有4组16位寄存器，它们分别是通用寄存器组，指针和变址寄存器，段寄存器，指令指针及标志位寄存器。1.通用寄存器组（特殊用途见书表2-1）8086/8088CPU在指令执行部件EU中有4个16位通用寄存器，它们是AX，BX，CX，和DX，用以存放16位数据或地址。也可

7、分为8个8位寄存器来使用，低8位是AL、BL、CL和DL，高8位为AH、BH、CH和DH，只能存放8位数据，不能存放地址。2.指针和变址寄存器8086/8088CPU中，有一组4个16位寄存器，它们是基址指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI。这组寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。3.段寄存器8086/8088CPU可直接寻址1MB的存储器空间，直接寻址需要20根地址线，而所有的内部寄存器都是16位的，只能直接寻址64KB，因此采用分段技术来解决。

8、将1MB的存储器空间分成若干个逻辑段，每段最长64KB，这些逻辑段在整个存储空间中可浮动。4个段寄存器给出相应逻辑段的首地址，称为“段基址”。例2-1若当前SS=3500H，SP=4000H，说明堆栈段在存