微机原理PPT课件：第2章 微处理器结构.ppt

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1、第二章微处理器结构2.1INTEL8086/8088CPU的内部结构1．建立4字节的指令预取队列在以前的8位微处理器中，CPU的工作过程是这样的：通过总线从存贮器中取出一条指令，然后执行该指令。在这种工作方式中，总线的利用率是很低的。例如CPU执行一条INCA指令。CPU从存贮器中取出INCA指令操作码之后，在该指令执行过程中，只对内部寄存器进行操作，外部的总线是空闲的。为此在8088微处理器中，设置了一个4字节的指令预取队列，CPU要执行的指令是从队列中取得的，而取指令的操作是由总线接口单元承担的。以此将取指令和执行指令这两

2、个操作分别由两个独立的功能单元来完成。一旦总线接口单元发现队列中有两个字节以上的空位置时，就会自动地到存贮器中去取两个指令代码填充到指令预取阶队列中。这样，8088微处理器取指令和执行指令就可以并行进行，从而提高了微处理器的指令执行速度，并使得总线利用率有了明显的提高。2．设立地址段寄存器8088微处理器内部的地址线只有16位，因此能够由ALU提供的最大地址空间只能为64KB。为了扩大8088的地址宽度，人们将存贮器的空间分成若干段，每段为64KB。另外，在微处理器中还设立一些段寄存器，用来存放段的直始地址（16位）。8088

3、微处理器实际地址是由段地址和CPU提供的16位偏移地址，按一定规律相加而形成的20位地址（A0~A19），从而使8088微处理器的地址空间扩大到1MB。3．在结构上和指令设置方面支持多微处理器系统利用8088的指令系统进行复杂的运算，如多字节的浮点运算，超越函数的运算等，往往是很费时间的。为了弥补这一缺陷，人们开发了专门用于浮点运算的协处理器8087。将8088和8087结合起来，就可以组成运算速度很高的处理单元。2.1.18088CPU的内部结构8088微处理器内部分为两个部分：执行单元（EU）和总线接口单元（BIU），如图

4、2-1所示。EU单元负责指令的执行。它包括ALU（运算器）、通用寄存器和状态寄存器等，主要进行16位的各种运算及有效地址的计算。BIU单元负责与存贮器和I/O设备的接口。它由段寄存器、指令指针、地址加法器和指令队列缓冲器组成。地址加法器将段和偏移地址相加，生成20位的物理地址。图2-18088CPU按功能划分结构2.1.28088处理器中的内部寄存器在8088处理器中，用户能用指令改变其内容的，主要是一组内部寄存器。（1）数据寄存器8088有4个16位的数据寄存器，可以存放16位的操作数。其中AX为累加器，其他3个尽管也可以存

5、放16位操作数，但它们的用途都有区别。4个16位的寄存器在需要时，可分为8个8位寄存器来用，这样就大大增加了使用的灵活性。（2）指针寄存器8088的指针寄存器有两个：SP和BP。SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器一起来确定堆栈在内存中的位置。BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址，以使8088的寻址更加灵活。（3）变址寄存器SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址。顾名思义，SI通常指向源操作数，DI通常指向目的操作数。（4）控制寄存器8088的控制寄存器有两个：IP，PSW。IP是指令指针寄存器

6、，用来控制CPU的指令执行顺序。它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时，CPU每取一个指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的字节。当IP单独改变时，会发生段内转移。当CS和IP同时改变时，会产生段间的程序转移。PSW是处理机状态字，也有人叫它为状态寄存器或标志寄存器，用来存放8088CPU在工作过程中的状态。PSW各位标志如图2-2所示。ODITSZAPC图2-4状态寄存器状态标志寄存器是一个16位的寄存器，空着的各位暂未使用。8088中所用的9位对我们了解8088CPU的工作和用汇编语

7、言编写程序是很重要的。这些标志位的含义如下：C——进位标志位。做加法时出现进位或做减法时出现错位，该标志位置1；否则清0。P——奇偶标志位。当结果的低8位中1的个数为偶数时，则该标志位置1；否则清0。A——半加标志位。在加法时，当位3需向位4进位，或在减法时位3需向位4借位时，该标志位就置1；否则清0。该标志位通常用于对BCD算术逻辑结果的调整。Z——零标志位。运算结果各位都为0时，该标志位置1；否则清0。S——符号标志位。当运算结果的最高位为1，该标志位置1；否则清0。T——陷阱标志位（单步标志位）。当该位置1时，将使808

8、8进入单步指令工作方式。在每条指令开始执行以前，CPU总是先测试T标志位是否为1。如果为1，那么在本指令执行后将产生陷阱中断，从而执行陷阱中断处理程序。该程序的首地址由内存的00004H~00007H4个单元提供。该标志通常用于程序的调试。例如，在系统调试软件DEBUG中的T