微机原理与接口技术第2章ppt课件.ppt

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1、第2章16位和32位微处理器结构1本章主要内容8086微处理器80286、80386Pentium2Intel8086微处理器的主要内容8086的编程结构，尤其是寄存器组；8086标志寄存器各个标志的含义；8086的存储器编址，存储器的分段结构32.1.1CPU的内部组成运算器主要功能：对数据进行算术和逻辑运算。这些功能由算术逻辑单元（ALU）来实现；寄存器组寄存器可以存放数据和地址，也可以存放控制信息和状态信息。CPU中寄存器的数量对CPU的运行速度影响很大。寄存器从应用的角度可以分为：通用寄存器、专用寄存器，有以下几种类型：数据寄存器、地址寄存器、状态标志寄存器、控制寄存器等。4

2、控制器控制器是指挥与控制计算机各功能部件协同工作，自动执行计算机程序的部件。控制器一般是由指令指针寄存器IP、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。52.1.216位微处理器80868086的编程结构8086：Intel系列16位微处理器数据总线：16位，内部寄存器，ALU都是16位的地址总线：20位，以字节为单位对存储器进行编址，可寻址220即1M字节。问题：内部寄存器、运算器为16位，如何产生20位地址？编程结构——面向程序设计和应用角度的CPU结构671.总线接口部件（BIU）总线接口单元BIU的任务：总线接口部件负责与存储器、I/O端口传送数据①读指

3、令——指令队列出现空字节(80881个空字节，80862个空字节)时，从内存取出后续指令。BIU取指令时，并不影响EU的执行，两者并行工作，大大提高了CPU的执行速度。②读操作数——EU需要从内存或外设端口读取操作数时，根据EU给出的地址从内存或外设端口读取数据供EU使用。③写操作数——EU的运算结果、数据或控制命令等由BIU送往指定的内存单元或外设端口。8总线接口部件（BIU）的组成4个16位段地址寄存器CS16位的代码段寄存器DS16位的数据段寄存器ES16位的附加段寄存器SS16位的堆栈段寄存器16位的指令指针寄存器IP(InstructionPointer)20位的地址加法器利用

4、16位的段寄存器和另一个16位地址寄存器值，形成20位的物理地址，送20位地址总线。6字节的指令队列缓冲器总线控制电路CPU与外界总线联系的转接电路包括三组总线：20位地址总线，16位双向数据总线和一组控制总线91）存储器的分段10代码段寄存器CS存储程序当前使用的代码段的段地址。代码段用来存放程序的指令代码。下一条要读取指令在代码段中的偏移地址由指令指针寄存器IP提供；数据段寄存器DS用来存放程序当前使用的数据段的段地址。一般来说，程序中所用到的原始数据、中间结果以及最终结果都存放在数据段中；堆栈段寄存器SS用来存放程序当前所使用的堆栈段的段地址。堆栈是在存储器中开辟的一个特定区域；附

5、加数据段寄存器ES用来存放程序当前使用的附加数据段的段地址。附加数据段通常用于存放字符串操作时的目的字符串。程序员在编写汇编语言源程序时，应该按照上述规定将程序的各个部分放在规定的段内。每个源程序必须至少有一个代码段，而数据段、堆栈段和附加数据段则根据程序的需要决定是否设置。112）指令指针寄存器指令指针寄存器IP用来存放下一条要读取的指令在代码段中的偏移地址。IP在程序运行中能自动加1修正，从而使其始终存放的是下一条要读取的指令在代码段的偏移地址。由于CS和IP的内容决定了程序的执行顺序，因此程序员不能直接用赋值指令对其内容进行修改。有些指令能使IP和CS的值改变（如跳转指令）或使其值

6、压入堆栈或从堆栈中弹出恢复原值（如子程序调用指令和返回指令）。123）20位地址加法器8086/8088CPU在对存储单元进行访问以读取指令或读/写操作数时，必须在地址总线上提供20位的地址信息，以便选中对应的存储单元。那么，CPU是如何产生20位地址的呢？CPU提供的用来对存储单元进行访问的20位地址是由BIU中的地址加法器产生的。13存储器中每个存储单元的地址可有以下两种表示方式：逻辑地址：其表达形式为“段地址：段内偏移地址”。段内偏移地址又称为“有效地址EA(EffectiveAddress)。在读指令时，段地址由代码段寄存器CS提供，当前要读取指令在代码段中的偏移地址由指令指针寄

7、存器IP提供；在读取或存储操作数时，根据具体操作，段地址由DS、ES或SS提供，段内偏移地址由指令给出。14物理地址：CPU与存储器进行数据交换时在地址总线上提供的20位地址信息称为物理地址。物理地址的形成过程如图所示。由IP提供或由EU根据指令所提供寻址方式计算出寻址单元的16位段内偏移地址后，把该偏移地址和段寄存器内容左移四位后（相当于乘以10H）得到的段基址（段内第一个存储单元的物理地址）同时送到BIU中的地址加法器，形成一个