微机接口第2章 8086系统结构ppt课件.ppt

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1、第二章8086系统结构本章重点内容：8086CPU的结构及工作原理8086CPU的引脚及其功能8086的存储器组织8086的系统配置1第二章8086系统结构Intel8086是标准的16位微处理器，8086CPU是双列直插封装，40根引脚，单一正5V供电。具有16位的数据总线，20位的地址总线，可以管理1MB的存储器空间。8086外部数据总线是16位8088外部数据总线是8位Intel8088是准16位微处理器。它们在内部结构上都是按16位设计的，8086与8088的内部结构类似,都有20根地址总线,主要区别是在外部数据总

2、线数不同。2一、8086CPU的内部结构从功能上划分，8086微处理器的内部分为总线接口部件和执行部件两部分。8086CPU结构总线接口部件(BIU)-与微处理器外部总线连接，负责与存储器、I/O接口进行联络，存取指令、操作数等。执行部件(EU)负责指令的执行，包括对通用寄存器、ALU和标志寄存器进行管理和控制从BIU取得指令和数据，向BIU提供地址和数据2-18086CPU结构重点3总线控制电路标志寄存器暂存器EU控制器123456ALU∑CSSSESIP内部寄存器DLDHCLCHBLBHALAHSPDISIAB(20位

3、)DB(16位)指令队列ALU数据总线(16位)队列总线(8位)8086总线指令执行单元EU总线接口单元BIUBPDS41.总线接口部件（BIU——BusInterfaceUnit）4个16位的段地址寄存器CS—代码段寄存器DS—数据段寄存器SS—堆栈段寄存器ES—扩展段寄存器功能:负责形成地址、取指令、指令排队、读/写操作数、总线控制。BIU的组成:2)16位的指令指针寄存器IP：存放下一条要执行指令的偏移地址。3)20位的地址加法器∑：形成地址。CSDSSSES1505BIU的组成：4)总线控制电路：发出总线控制信号，

4、实现存储器读/写控制和I/O的读/写控制。同时也是8086CPU与外部打交道的不可缺少的路径，它将8086CPU的内部总线与外部总线相连。1.总线接口部件61.总线接口部件5)6个字节的指令队列缓冲器提高CPU的效率BIU的组成:指令的一般执行过程：取指令指令译码读取操作数执行指令存放结果8086以前的CPU采用串行工作方式：取指令1执行1取操作数2执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌存结果1取指令21）CPU执行指令时总线处于空闲状态2）CPU访问存储器(存取数据或指令)时要等待总线操作的完成71.总线接口部件8086CP

5、U采用并行工作方式（简略描述）8086CPU包括两大部分：EU和BIUBIU不断地从存储器取指令送入指令队列，EU不断地从指令队列取出指令执行EU和BIU构成了一个简单的2工位流水线指令预取队列IPQ是实现流水线操作的关键（类似于工厂流水线的传送带）取指令2取指令3BIU取指令4取指令5取指令6执行1执行3执行6EUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌取指令1忙碌取指令7执行2执行4执行581.总线接口部件指令预取队列的存在使EU和BIU两个部分可同时进行工作，从而提高了CPU的效率；降低了对存储器存取速度的要求。新型CPU将一

6、条指令划分成更多的阶段，以便提高CPU和总线的工作效率例如，PIII为14个阶段，P4为20个阶段(超级流水线)9总线控制电路标志寄存器暂存器EU控制器123456ALU∑CSSSESIP内部寄存器DLDHCLCHBLBHALAHSPDISIAB(20位)DB(16位)指令队列ALU数据总线(16位)队列总线(8位)8086总线指令执行单元EU总线接口单元BIU1234BPDS5取指令的过程102.执行单元EU(ExecutionUnit)功能:负责指令译码和指令的执行1）16位的算术逻辑运算单元ALU完成8或16位的算术

7、/逻辑运算。EU的组成:2）EU控制器:取指令控制和EU时序控制。113）4个16位通用寄存器AX—累加器BX—基址寄存器CX—计数器DX—数据寄存器AHBHCHDHDLALBLCLSPBPSIDI4）4个16位专用寄存器SP—堆栈指针寄存器BP—基址指针寄存器SI—源变址寄存器DI—目的变址寄存器2.执行单元EU5）标志寄存器PSW(16位)EU的组成:12EU的工作过程：从BIU的指令队列中取得指令，进行译码，根据指令要求向EU内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能。若执行指令需要访问存储器或I/O端口，则EU将操

8、作数的地址送给BIU，由BIU取得操作数送给EU。执行完一条指令后，EU再从指令队列里取出一条指令，继续上面的过程。思考：遇到跳转指令时会有BIU和EU如何协同工作？2.执行单元EU138086／8088CPU执行程序的操作过程(1)总线接口部件在代码段寄存器CS中取出16位的段地址，再从指令指针寄存器