[计算机硬件及网络]第2章-典型微处理器.ppt

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1、1本章主要教学内容8086微处理器内部组成、寄存器结构8086微处理器引脚特性和作用8086微处理器存储器和I/O组织8086时序及最小/最大工作方式80X86和Pentium系列微处理器组成结构及特点第2章典型微处理器2本章教学目的及要求通过学习，应掌握：典型微处理器的内部组成寄存器结构外部引脚特性和作用存储器和I/O组织时序和总线操作系统工作方式和特点第2章典型微处理器32-1微处理器性能简介2-1-1典型微处理器的主要性能指标主频外频倍频内存总线速度扩展总线速度地址总线宽度数据总线宽度高速缓存第2章典型微处理器42-1-2微处理器的基本功能（1）指令控制（2）操作控制（3）

2、时间控制（4）数据加工第2章典型微处理器52-2Intel8086微处理器的内、外部结构特性8086微处理器使用+5V电源，40条引脚双列直插式封装，时钟频率5MHz~10MHz，基本指令执行时间0.3ms~0.6ms。有16根数据线和20根地址线，可寻址内存地址空间1MB（220B）。第2章典型微处理器62-2-1Intel8086微处理器内部组成结构8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元：执行部件EU（ExecutionUnit）总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）典型微处理器第2章执行部件（EU）●功能：负责进行所有指令的解释和执行，同时管理下述有

3、关的寄存器。●组成：由8个通用寄存器、1个16位的算术逻辑单元（ALU）、1个16位的标志寄存器PSW、1个数据暂存寄存器和EU控制电路等组成。算术逻辑单元ALU它是一个16位的运算器，可用于8位或16位二进制算术和逻辑运算（与、或、非），也可按指令的寻址方式计算寻址存储器所需的16位偏移量。数据暂存寄存器它协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。EU控制电路从总线接口的指令队列取出指令操作码，通过译码电路分析，发出相应的控制命令，控制ALU数据的流向。如果是运算操作，操作数经过暂存寄存器送入ALU，运算结果经过ALU数据总线送到相应的寄存器，同时标志寄存器PSW根据运算结果改变

4、状态。标志寄存器PSW8086内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSW。一个16位的寄存器，用了9位。这9位可分成两类：一类为状态标志（6个），一类为控制标志（3个）。●功能：负责完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。●组成：它由16位段寄存器（DS、CS、ES、SS）、16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、20位地址加法器（用来产生20位地址）和6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。总线接口部件（BIU）6字节指令队列缓冲器8086的指令队列为6个字节，在执行指令的同时，

5、可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。20位地址加法器地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16位，因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是20位的地址加法器。BIU与EU的动作协调原则：①每当8086的指令队列中有两个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端

6、口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。8086可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种并行工作方式，改变了以

7、往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，这种工作方式称为流水线作业。15第2章典型微处理器2-2-28086微处理器的寄存器结构8086可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：通用寄存器段寄存器指针和标志寄存器8086的通用寄存器8086的16位通用寄存器是：AXBXCXDXSIDIBPSP其中前4个数据寄存器都还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器对其中某8位的操作，并不影响另外对应8位的数据数据寄存器数据寄存器用来存放计算的结果和操