《微机原理课件》PPT课件.ppt

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1、本章内容提要:微型计算机的组成及工作原理8086微处理器的功能结构8086/8088寄存器结构8086存储器8086的引脚信号和工作模式微处理器总线时序80x86系列微处理器第二章微型计算机系统中的微处理器2.1微型计算机的组成及工作原理2.1.1微型计算机基本结构到目前为止，大多数微型计算机的结构归属于冯·诺依曼结构，主要包括运算器、控制器、存储器、I/O设备及其接口电路，如图2.1所示。运算器和控制器合称为中央处理器CPU。2.1.1微型计算机基本结构2.1.2微处理器CPU微处理器简称CPU，是用来实现运算和控制功能的部件，是整个微型计算机的核心，由运算器、控制器和寄存器组3部分

2、组成。CPU一般具有以下基本功能：1)指明将要执行指令所在存储单元的地址，取出指令并进行译码。2)执行算术运算和逻辑运算，暂存少量数据。3)传送数据，包括在CPU内部传送数据以及与外界交换数据。4)对各部件进行控制，包括对CPU内部的控制和对CPU以外部件的控制。5)响应其他部件发出的中断请求和总线请求等。2.1.3总线微型计算机系统采用总线结构，将5大部件连接起来。各部件之间传送信息的公共通道，称为总线（BUS）。在总线上流动的信息大致可分为两类：一类是数据和程序，数据包括程序运行所需的原始数据和程序运行的结果以及这些数据的地址信息；另一类是控制器向各部件发出的控制命令以及

3、各部件发给控制器的状态信息。微机系统利用3组总线，即数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB分别传送指令及指令执行过程中相关的数据、地址信息和控制信息。2.1.3总线（1）数据总线数据总线是在CPU、存储器或I/O端口等部件之间传递数据的通道，每次传送一个“计算机字长”，其宽度（根数）通常与计算机的字长一致。数据总线的传输是双向的。（2）地址总线地址总线是寻找、传送存储单元或I/O端口的地址信息的总线。地址总线是由CPU输出给存储器或I/O端口。地址总线数决定了CPU当前可直接寻址空间的大小。（3）控制总线CPU控制器发往各部件的控制信号线以及各部件发给CPU的状态信号线构成了“

4、控制总线”，控制线总体上是“双向”的，但就控制总线中某一根来说，在一种确定状态下，只能表示一种信息，其传输是单向的。2.1.4存储器存储器是指微型计算机的内存储器（人们常说内存条），它通常由CPU之外的半导体存储器芯片组成，用来存放程序、原始操作数，中间结果和最终结果数据。2.1.5输入/输出设备及其接口电路输入/输出设备统称为外部设备(简称外设)，是微型计算机的重要组成部分。与微型计算机相连接的各种设备统称外部设备。例如，键盘、打印机、显示器、磁带机、磁盘等。另外，在微型计算机的工程应用中，所使用的各种开关、继电器、步进电机、A/D及D/A变换器等均可看作微型计算机的外部设备。2.

5、28086微处理器的功能结构8086是Intel系列的16位微处理器，是80x86系列微机发展的基础。它所具有的主要特性如下：1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的+5V电源和40条引脚的双列直插式封装。3）时钟频率：5～10MHz，最快的指令执行时间0.4μs。4）字长：16位8088为准16位。5）总线使用方式：数据、地址总线分时复用。6）内存容量：20位地址可寻址1MB。7）端口地址：16位I/O地址可寻址64KB个端口。8）中断功能：可处理内部软件中断和外部硬件中断，中断源可多达25个。2.2.1

6、8086/8088CPU的内部结构（1）指令执行部件EU（ExectionUnit)组成：通用寄存器，标志寄存器，ALU，EU控制系统等。作用：负责指令的执行，完成指令的操作。工作过程：从队列中取得指令，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将操作数的偏移地址送给BIU，由BIU取得操作数送给EU。（2）总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit)组成：16位段寄存器，指令指针，20位地址加法器，总线控制逻辑，6字节指令队列。作用：负责从内存指定单元中取出指令，送入指令流队列中排队；取出指令所需的操

7、作数送EU单元去执行。工作过程：由段寄存器与IP形成20位物理地址送地址总线，由总线控制电路发出存储器“读”信号，按给定的地址从存储器中取出指令，送到指令队列中等待执行。*当指令队列有2个或2个以上的字节空余时，BIU自动将指令取到指令队列中。若遇到转移指令等，则将指令队列清空，BIU重新取新地址中的指令代码，送入指令队列。*指令指针IP由BIU自动修改，IP总是指向下一条将要执行指令的地址。2.2.2EU和BIU的并行工作2.2.38086与