微原ch2微处理器结构汇编

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1、微机原理与接口技术,第二章 微处理器 通过本章的学习，应该掌握以下内容： 掌握8086/8088微处理器的结构及指令执行的操作过程 8086/8088在最大和最小模式下引脚功能 8086的操作时序 80x86的实地址方式和虚地址方式,21:29,2、1 8086/8088微处理器 2、1、1 8086/8088微处理器的结构及执行程序的操作过程 8086：Intel系列的16位微处理器，16条数据线、20条地址线，可寻址地址范围220=1MB，8086工作时，只要一个 5V 电源和一个时钟，时钟频率为5MHz 。 8088：内部与8086兼容，也是一个16位微处理器，只是外部数据总线为8位，所

2、以称为准16位微处理器。它具有包括乘法和除法的16位运算指令，所以能处理16位数据，还能处理8位数据。8088有20根地址线，所以可寻址的地址空间达220即1M字节。,21:29,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,DI,SI,通用寄存器,运算寄存器,ALU,标志寄存器,执行控制电路,1 2 3 4,CS,DS,SS,ES,IP,内部通用寄存器,总线控制器,地址加法器,20位地址总线,8位,指令队列缓冲器,外总线,执行部件(EU),总线接口部件 ( BIU ),8086/8088CPU结构图,AX,BX,DX,CX,控制器,16位/8位数据总线,内部控制总线,内部数据总

3、线,8086有6个,21:29,1、总线接口部件 功能： （1）、取指令送到指令队列。 （2）、CPU执行指令时，到指定的位置取操作数，并将其送至要求的位置单元中。 总线接口部件的组成： （1）、四个段地址寄存器 CS，16位代码段寄存器； DS，16位数据段寄存器； ES，16位附加段寄存器； SS，16位堆栈段寄存器。,21:29,（2）、16位指令指针寄存器IP（PC）。 （3）、20位的地址加法器。 （4）、六字节的指令队列缓冲器(8088是4个字节)。 说明： （1）、指令队列缓冲器：在执行指令的同时，将取下一条指令，并放入指令队列缓冲器中。CPU执行完一条指令后，可以指令下一条指令

4、（流水线技术）。提高CPU效率。 （2）、地址加法器：产生20位地址。CPU内无论是段地址寄存器还是偏移量都是16位的，通过地址加法器产生20位地址。,21:29,2、8086/8088CPU指令队列缓冲器 （1）、通过地址加法器形成20位地址，并将此地址送至程序存储器指定单元，从该单元取出指令字节，依次放入指令队列中。 （2）、每当8086的指令队列中有2个空字节(8088指令队列中有1个空字节)且EU未要求BIU与外部交换数据，总线接口部件就会自动取指令至队列中。 （3）、执行部件从总线接口的指令队列首取出指令代码，执行该指令。 （4）、当队列已满，执行部件又不使用总线时，总线接口部件进入

5、空闲状态。 （5）、执行转移指令、调用指令、返回指令时，先清空队列内容，再将要执行的指令放入队列中。,21:29,3、执行部件 作用： （1）、从指令队列中取出指令。 （2）、对指令进行译码，发出相应的控制信号。 （3）、接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。 （4）、进行算术运算。 执行部件的组成： （1）、四个通用寄存器AX、BX、CX、DX。 四个通用寄存器都是16位或作两个8位来使用。 （2）、专用寄存器,21:29,SP-堆栈指针寄存器 BP-基址指针寄存器 DI-目的变址寄存器 SI- 源变址寄存器 （3）、算术逻辑单元ALU 完成8位或者16位二进制算术和逻辑运算，计算偏移量

6、。 （4）、数据暂存寄存器 协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据。 （5）、执行部件的控制电路 从总线接口的指令队列取出指令操作码，通过译码电路分析，发出相应的控制命令，控制ALU数据流向。,21:29,1,2,2,3,3,4,3,4,5,3,4,5,取指令1,取指令2,取指令3,取指令4,取指令5,读数据,等待,执行指令1,执行指令2,执行指令3,执行指令4,队列,BIU,EU,4,5,取指令6,4、8086/8088执行指令的过程,21:29,2、1、2 8086/8088寄存器结构,IP,FR,BH,CH,DH,AX,CX,BX,DX,AL,BL,CL,DL,AH,CS,SS,ES,D

7、S,SP,BP,DI,SI,指令指针寄存器,标志寄存器,累加器,基地址寄存器,计数寄存器,数据寄存器,数据段,代码段,堆栈段,附加段,栈指针寄存器,基址指针寄存器,目的址寄存器,源变址寄存器,控制 寄存器,数据 寄存器,段 寄存器,指针 寄存器,变址 寄存器,14个16位寄存器 包含通用寄存器和专用寄 存器 通用寄存器：AX、 BX、 CX、 DX 数据寄存器又可以分成2个 8位寄存器单独使用 专用寄存器：指针寄存器、 控制寄存器、变址寄存器、 段寄存器、标志寄存器,SP:一端固定，一端活动， 遵循 “先进后出”，“后进先出”原则； BP：可以从下向上生长，也可以从 上往下生长；8086/80

8、88为从下 往上生长,21:29,（6）、标志寄存器（FR/PSW） 16位寄存器，其中有7位未用。,D15,D0,OF DF IF TF SF ZF AF PF CF,进借位标志,奇偶标志,半进借位标志,零标志,符号标志,单步中断,中断允许,方向标志,溢出标志,1-有进、借位 0-无进、借位,1-低8位有偶数个1 0-低8位有奇数个1,1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位,1-结果为0 0-结果不为0,判断运算结果正负,串操作,21:29,地址总线：20位 寻址空间：220=1MB 寻址方式：物理地址（绝对地址）=基址（段地址）+偏移地址（相对地址）,2、1、3 808

9、6/8088存储器寻址,16位段寄存器,16位逻辑地址,0000,20位物理地址,段地址：偏移地址,段内偏移,段地址,物理地址,00000,逻辑地址,段地址,偏移地址,0000,0000,0000,FFFF,0FFFF,10000,1000,0000,1000,FFFF,1FFFF,3456,0000,34560,3456,FFFF,4455F,F000,0000,F0000,F000,FFFF,FFFFF,E000,0000,E0000,E000,FFFF,EFFFF,0000段,1000段,3456段,E000段,F000段,21:29,8086存储器的逻辑地址和物理地址 存储器中的每个存

10、储单元都可以用两个形式的地址来表示： 实际地址（或称物理地址）和逻辑地址。 实际地址：也称物理地址，是用唯一的20位二进制数所表示的地址，规定了1M字节存储体中某个具体单元的地址 。 逻辑地址在程序中使用，即：段地址、偏移地址 。 (4)物理地址的形成 物理地址有两部分组成：段基址和偏移地址。,重要,21:29,8086/8088CPU中有一个地址加法器，它将段寄存器提供的段地址自动乘以10H即左移4位，然后与16位的偏移地址相加，并锁存在物理地址锁存器中。如图所示。 物理地址=段基址 * 16 +偏移地址。 段基址：CS、DS、ES、SS（存储于4个段寄存器中）。 偏移地址：IP、DI、SI

11、、BP、SP等。,段寄存器值,偏移量,+,物理地址,16位,4位,16位,20位,存储器物理地址的计算方法,21:29,CS 0000,IP,代码段,DS或ES 0000,SI、DI或BX,SS 0000,SP或BP,数据段,堆栈段,存储器,段寄存器和偏移地址寄存器组合关系,21:29,8086/8088分段存储的特点 在程序代码量、数据量不大的情况下，使得程序处于同一个段内，即在64k范围内，减小指令的长度，提高指令运行的速度； 内存分段为程序的浮动分配创造了条件； 物理地址和形式地址不是一一对应； 各个分段之间可以重叠。,21:29,特殊内存区域 在8086/8088系统中，有些内存区域是

12、固定的，用户不能随便使用： 中断矢量区：00000H003FFH，共 1k 字节，存放256种中断类型的中断矢量，每个中断矢量占4个字节，共2564=1024=1k 显示缓冲区：B0000HB0F9FH, 约4000（25802）字节，是单色显示器的显示缓冲区；存放文本方式下，显示字符ASCII码及属性码；B8000HBBF3FH约16k，为彩色显示器的显示缓冲区，存放图形方式下，屏幕显示像素的代码。 启动区：FFFF0HFFFFFH，共16个单元，用以存放一条无条件转移指令的代码，转移到系统的初始化部分。,21:29,2、1、4 8086/8088外部引脚,封装形式：双列直插（DIP） 引脚

13、：40个 引脚组成： 电源、时钟、复位等 地址线、数据线、读写控制线 I/O读写控制、中断管理等 工作模式： 最大组态模式 最小组态模式,21:29,BHE/S7 HIGH（SSO）,HLDA（RQ/GT1）,0102030405060708091011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524232221,GND,NMI,INTR,CLK,GND,VCC（5V）,AD14/A14,AD13/A13,AD12/A12,AD11/A11,AD10/A10,AD9/A9,AD8/A8,AD7,AD6,AD5,AD4,AD3,AD2,A

14、D1,AD0,AD15/A15,A16/S3,A17/S4,A18/S5,A19/S6,MN/MX,RD,HOLD（RQ/GT0）,WR（LOCK）,M/IO（S2）,DT/R（S1）,DEN（S0）,ALE（QS0）,INTA（QS1）,TEST,READY,RESET,8086/8088,电源,地址/数据线,地址/状态线,控制线,模式选择,读选通,准备就绪,复位,时钟,21:29,1、地址/数据总线 AD15-AD0：地址/数据复用引脚，双向，三态。 （8086/8088）AD15-AD0：16位地址总线A15-A0，输出访问存储器或I/O的地址信息。 （8086）AD15-AD0：16位

15、数据总线D15-D0，与存储器和I/O设备交换数据信息。 （8088）AD7-AD0：8位数据总线D7-D0，与存储器和I/O设备交换数据信息。 地址/数据总线复用，分时工作。,2、地址/状态总线A19/S6-A16/S3 A19/S6-A16/S3：地址/状态总线复用引脚，输出，三态。,21:29,A19/S6-A16/S3：输出访问存储器的20位地址的高4位 地址A19-A16。 A19/S6-A16/S3：输出CPU的工作状态。 A19/S6-A16/S3：分时工作，T1状态：输出地址的高4 位信息；T2、T3、T4状态：输出状态信息。 S6：指示8086/8088当前是否与总线相连，S6=0，表示 8086/8088当前与总线相连。 S5：表明中断允许标志IF的状态。S5=0，表示CPU中 断是关闭的，禁止一切可屏蔽中断源的中断请求; S5=1，表示CPU中断是开放的，允许一切可屏蔽 中断源的中断申请。 S4、S3：指出当前使用段寄存器的情况。,21:29,S4、S3组合所对应的段寄存器情况 S4 S3 段寄存器 0 0