x第2章_8086_微处理器及总线ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器和总线主要内容一、8086/8088微处理器功能结构二、8086/8088的存储器即I/O组织三、8086/8088引脚及功能四、8086/8088的总线与时序五、8086/8088系统配置1第二章微处理器和总线透彻理解与熟练掌握8086/8088内部组成结构、寄存器结构与总线周期等。深入理解存储器的分段设计。正确理解与熟练掌握物理地址和逻辑地址关系。理解堆栈及其操作。理解“段加偏移”寻址机制。2Intel系列CPU一直占着主导地位。Intel8086/8088、Z8000和MC68000为代表

2、的16位微处理器是第3代产品，其性能已达到中、高档小型计算机的水平。8086/8088后续的80286、80386、80486以及Pentium系列CPU结构与功能已经发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，仍然是经典8086/8088CPU的延续与提升。其它系列流行的CPU(如AMD公司的6X86MX/MⅡ等)也与80x86CPU兼容。前言（一）38086是Intel系列的16位微处理器。8086采用HMOS工艺，集成2.9万个晶体管，单一的+5V电源，40条引脚，双列直插式封装，时钟频率5~1

3、0MHz，最快的指令执行时间为0.4μs。8086有16根数据线，20根地址线，寻址1MB的存储单元和64KB的I/O端口。8088是准16位微处理器。内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是16位，但外部数据总线为8条。前言（二）4从功能上讲，可分为两个独立的部分，并行重叠操作：CPU内部结构（一）5总线接口单元(BusInterfaceUnit,BIU)：执行单元(ExecutionUnit,EU)：BIU从内存预取指令送到指令队列缓冲器；CPU执行指令时，BIU配合EU对指令的内存单元或I/O端口存取数据

4、。负责执行指令，即执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得；指令执行的结果或所需要的数据，由EU向BIU发出请求；再由BIU对存储器或I/O端口进行存取。负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。即CPU内部结构（二）6EU与BIU当EU从指令队列中取走指令，指令队列出现空字节时，BIU就自动执行一次取指令周期，从内存中取出后续的指令代码放入队列中；当EU需要数据时，BIU根据EU给出的地址，从指定的内存单元或外设中取出数据供EU使用；在运算结束时，BIU将运算结果送入指定的内存单元或外设；如果指令队

5、列为空，EU就等待；若BIU正在取指令，EU发出访问总线的请求，则必须等BIU取指令完毕后，该请求才能得到相应；一般情况下，程序顺序执行，当遇到跳转指令时，BIU就使指令队列复位，从新地址取出指令，并立即传给EU执行。74个16位段地址寄存器代码段寄存器(CodeSegment)：取得CPU所执行的指令。数据段寄存器(DataSegment)：存放程序所使用的数据。堆栈段寄存器(StackSegment)：堆栈操作的执行地址在此段中。附加段寄存器(ExtraSegment)：也用来存放数据。6字节指令队列缓冲

6、器16位指令指针寄存器IP(InstructionPointer)20位地址加法器总线控制器总线接口单元组成8用于存放预取的指令。8086指令队列为6个字节。在执行指令的同时，从内存中取下面1条或几条指令，取来的指令依次放在指令队列中。采用“先进先出”的原则。指令队列的存在使8086/8088的EU和BIU并行工作，从而减少了CPU为取指令而等待的时间，提高了CPU的利用率，加快了整机的运行速度，另外也降低了对存储器存取速度的要求。指令队列缓冲器916位指令指针(InstructionPointer,IP)I

7、P中含有BIU要取的下一条指令(字节)的偏移地址。IP在程序运行中自动加1，指向要执行的下一条指令(字节)。有些指令能使IP值改变或使IP值压进堆栈，或由堆栈弹出恢复原址。指令指针寄存器108086有20根地址线，内部寄存器只有16位。“段加偏移”技术：段寄存器存放确定各段起始地址的16位段地址信息。由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址,简称偏移量。将偏移地址与左移4位后的段寄存器内容同时送到地址加法器，相加后形成20位实际地址。偏移地址150段寄存器0000150段地址左移4位存储器实

8、际地址190实际地址(物理地址)地址加法器和段寄存器1116位算术逻辑单元(ALU)算术、逻辑运算，计算16位偏移量16位标志寄存器FCPU的运算状态特征或存放控制标志数据暂存寄存器协助ALU完成运算通用寄存器组4个16位数据寄存器，4个16位指针与变址寄存器EU控制电路控制、定时与状态逻辑电路执行单元组成128086内部寄存器结构共有13个16位寄存器和1个只用了9位的16位标志寄存器。（共14