第2章（微机原理） 16位和32位微处理器ppt课件.ppt

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1、第2章16位和32位微处理器16位微处理器8086/80882.132位微处理器803862.232位微处理器Pentium2.32.116位微处理器8086/8088简介2.1.08086/8088CPU的内部结构2.1.18086/8088CPU的引脚信号和功能2.1.38086/8088CPU的寄存器结构2.1.28086/8088系统的工作模式2.1.48086/8088的操作和时序2.1.58086/8088的存储器组织2.1.62.1.0简介8086：16位微处理器采用单一的+5V电源和40条引脚的双

2、列直插式封装；时钟频率为5MHz~10MHz，最快的指令执行时间为0.4µs。8086有16根数据线和20根地址线，可以处理8位或16位数据，可寻址220即1MB的存储单元和64KB的I/O端口。8088：准16位微处理器设计的主要目的是为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接兼容。8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是按16位设计的，但外部数据总线只有8条，因此执行相同的程序，8088要比8086有较多的外部存取操作而执行得较慢。2.1.18086/8088CPU的内部结构图2.1总线接口部件BIU

3、1执行部件EU2BIU和EU的流水线管理3图2.18086微处理器内部结构图1.总线接口部件BIU功能负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。BIU从内存取指令送到指令队列缓冲器。当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。组成：段寄存器、指令指针寄存器、地址加法器、指令预取队列及总线控制逻辑。图2.11)段寄存器所有寄存器都是16位的，因此，能够提供的最大地址空间只能为64KB。为了寻址1MB，将存储器的空间分成若干段，每段

4、最大为64KB。段寄存器：用来存放段的起始地址(16位)的寄存器，设有四个段寄存器：CS代码段寄存器(CodeSegmentregister)DS数据段寄存器(DataSegmentregister)SS堆栈段寄存器(StackSegmentregister)ES附加数据段寄存器(ExtraSegmentregister)图2.12)地址加法器作用：根据提供的16位信息产生20位地址。图2.13)指令预取队列8086：指令预取队列为6字节8088：指令预取队列为4字节指令预取队列采用“先进先出”原则。要执行的指令

5、预先由BIU从内存取出放在队列中，然后EU再从队列中取出指令并执行。一般情况下，EU每执行完一条指令，就可以立即从指令队列中取指令执行，从而提高了CPU的效率。图2.14)总线控制逻辑8086分配20条引脚线传送20位地址、16位数据和4位状态信息，这就必须要分时传送。总线控制逻辑的功能，就是以逻辑控制方法实现上述信息的分时传送。2.执行部件EU功能负责指令的译码和执行。负责向总线接口部件BIU提供偏移地址。对通用寄存器和标志寄存器进行管理。组成：算术逻辑单元(ALU)、1个标志寄存器、8个通用寄存器、1个数据暂

6、存寄存器和EU控制电路。图2.11)算术逻辑部件ALU用于进行8位和16位的算术和逻辑运算，也可以按照指令的寻址方式计算出寻址单元的16位偏移量。图2.12)标志寄存器FR16位，用来反映CPU运算的状态特征或存放控制标志。图2.13)通用寄存器组4个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX4个16位指针与变址寄存器：堆栈指针寄存器SP(StackPointer)基址指针寄存器BP(BasePointer)源变址寄存器SI(SourceIndex)目的变址寄存器DI(DestinationIndex)图2.

7、14)数据暂存寄存器协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。图2.15)EU控制电路它是控制、定时与状态逻辑电路，接收从BIU中指令队列取来的指令，经过指令译码形成各种定时控制信号，对EU的各个部件实现特定的定时操作。EU中所有的寄存器和数据通道(除指令队列总线为8位外)都是16位的宽度，可实现数据的快速传送。3.BIU和EU的流水线管理(1)每当8086的指令队列中有2个空字节或8088的指令队列有1个空字节，BIU就会自动把后面的指令从存储器取到指令队列中，从而提高了CPU执行指令的速度。(2)每当EU准备执

8、行一条指令时，它会从指令队列前部取出指令，进行译码，然后去执行。在执行指令时，如果必须访问存储器或I/O端口，EU就会请求BIU去完成访问外部的操作，如果此时BIU正好处于空闲状态，那么会立即响应EU的请求。若EU向BIU发出请求访问时，BIU正在将某条指令取到指令队列中，此时BIU首先完成取指令操作，然后再去响应EU发出的访问外界的请求。3.BIU和EU的流水线管理(续