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1、复习上次课内容 n1、CPU从功能上如何划分的。 n2、各寄存器的名称、用法、特定用途。 1 时间：20129月5日（第二周周三） 本次课内容： 1、CPU功能。 2、8086的功能结构。 3、8086寄存器结构。 4、标志寄存器。 5、8086的存储器组织。 6、 8086的段结构。 本次课重点： 1、标志位寄存器各个标志位的含义。 2、物理地址、逻辑地址。 3、堆栈。 2 第3章 80x86微处理器 3.1 80x86微处理器简介 3.2 8086/8088微处理器 3.3 8086/8088存储器和I/O组织 3 80x86微处理器是美国Intel 公司生产的系列微处理器。该 公司成立于
2、1968年，1969年就设计了4位的4004 芯片，1973 年开发出8位的8080芯片，1978年正式推出16位的8086微处 理器芯片。 3.1 微处理器简介 4 表3.1 80x86系列微处理器概况 3.1 微处理器简介 5 表3.1 80x86系列微处理器概况 3.1 微处理器简介 6 8086是Intel系列的16位微处理器，芯片上有2.9万 个晶体管，用单一的+5V电源，时钟频率为 5MHz10MHz。 8086有16根数据线和20根地址线，它既能处理16位 数据，也能处理8位数据。可寻址的内存空间为1MB。 220 =1k1k=1MB。 8088有8位数据线，与地址线A0-A7兼
3、用； 7 微处理器的内部结构 n从应用角度（不是从内部工作原理）展开 n典型8位微处理器的基本结构 n8088/8086的功能结构 n8088/8086的寄存器结构 n8088/8086的存储器结构 n为学习指令系统打好基础 8 3.2 8086/80883.2 8086/8088的功能结构的功能结构 8086CPU功能结构分成两部分: n n 总线接口部件总线接口部件BIUBIU: 总线接口单元BIU，负责控制存贮器读写。 n n 执行部件执行部件EUEU: 执行单元EU从指令队列中取出指令并执行。 n n 特点特点： 取指部分和执行指令部分分开进行，提高了速 度。 9 外部总线 内部暂存器
4、 IP ES SS DS CS 输入/输出 控制电路 执行部分 控制电路 1 2 3 4 5 6 ALU 标志寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 通用 寄存 器 地址 加法 器 指令队列缓冲器 执行部件 （EU) 总线接口部件 （BIU) 16位 20位 16位 8位 10 执行部件 总线接口部件 通用寄存器 四个专用寄存器 SP：堆栈指针，其内容与堆栈段寄存器SS的 内容一起，提供堆栈操作地址。 BP：基址指针：构成段内偏移地址的一部分. SI:（Source Index）：SI含有源地址意思,产 生有效地址或实际地址的偏移量。 DI:（Desti
5、nation Index）：DI含有目的意思, 产生有效地址或实际地址的偏移量。 算术逻辑单元ALU： 主要是加法器。大部分指令 的执行由加法器完成。标志寄存器： 16位字利用了9位。 标志分两类： 状态标志（6位）:反映刚刚完成的操作结果情况。 控制标志（3位）:在某些指令操作中起控制作用。 11 20位地址加法器 四个段寄存器：CS、DS、SS、ES CS管理代码段;DS管理数据段 SS管理堆栈段;ES管理附加段. 16位的指令指针寄存器IP： IP中的内容是下一条指令 对现行代码段基地址的偏移量， 6字节的指令队列 指令队列共六字节，总线接 口部件BIU从内存取指令， 取来的总是放在指令
6、队列中； 执行部件EU从指令队列取指 令，并执行。 12 8088的指令执行过程 13 1、总线接口部件BIU（Bus Interface Unit) 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
7、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。 14 2、指令执行部件EU（Exection Unit) 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。 15 3、 8086CPU结构的特点： 减少了CPU为取指令而等待的时间，提高了CPU的运行速度 。 16 3
8、.3 Intel 8088/8086寄存器结构 AHAL CHCL BHBL DHDL SP BP SI DI PSW（FLAG） IP CS DS SS ES 17 8088/8086寄存器名称与功能 nAX-累加器，通用寄存器 nBX-基址（基数）寄存器，通用寄存器 nCX-计数寄存器，通用寄存器 nDX-数据寄存器，通用寄存器 nSP-堆栈指针 nBP-基址（基数）指针 nSI-源变址指针 nDI-目的变址指针 nCS、DS、SS、ES-段寄存器 nIP-指令指针（Instruction Pointer) nPSW-状态标志（Program State Word) 18 1、数据寄存器
9、n 包括4个寄存器AX,BX,CX,DX。这些寄存器用以暂时保存计算过程中所得 到的操作数及结果。即能处理16位数，也能处理8位数，当处理8位数时，这4 个16位寄存器作为8个8位寄存器AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL来使用。 n每个寄存器又有它们各自的专用目的。 nAX累加器，使用频度最高，用于算术、逻 辑运算以及与外设传送信息等； nBX基址寄存器，常用做存放存储器地址； nCX计数器，作为循环和串操作等指令中的 隐含计数器； nDX数据寄存器，常用来存放双字长数据的 高16位，或存放外设端口地址。 19 数据寄存器的特定用法 寄存器执执 行 操 作 AX整字乘法，整字除法，
10、整字I/O AL 字节节乘法，字节节除法，字节节I/O。十进进制算术术运算。 AH字节节乘法，字节节除法 BX查查表存表基址 CX字符串操作，循环环 CL变变量的移位和循环环移位 DX整字乘法，整字除法， I/O中端口地址255 字乘法，字除法运算中，将DX,AX组合成一个双字长数，DX 用来存放高16位数。 20 例如：在指令中指明作用 ADD AX，BX MOV BL，AL 例如：在指令中特定作用 SHL AX， CL 例如：在指令中隐含作用 MUL BL （隐含使用AL、AX） 21 2、变址寄存器 n 这些寄存器在运算过程中可以用来存放操作 数（只能以字为单位），也在段内寻址时提供偏移
11、 地址 。 n SI是源变址寄存器 DI是目的变址寄存器 n串操作类指令中，SI和DI具有特别的功能。SI,DI 一般与段寄存器DS、ES联用，以确定数据段中某 一存储单元的地址，SI,DI具有自动增量和自动减 量的功能，这一点使在串操作指令中用做变址非常 方便，SI作为隐含的源变址DS联用，DI作为隐含 的目的变址和ES连用，从而达到在数据段和附加段 中寻址的目的。 22 例如：指令中作用变址寄存器 MOV AX，10HSI ADD DI， 1234H MOV SI， 1000H MOV SI， 1000H 23 3、指针寄存器 n指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 nSP为堆栈指针寄存器，
12、指示栈顶的偏移 地址 nSP不能再用于其他目的，具有专用目的 nBP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈 段中的基地址 nSP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以 确定堆栈段中的存储单元地址 24 例如：指令中作用指针寄存器 PUSH AX ;执行后SP的值SP2 ADD BP ， 1234H ; 数据相加的结果寄存在堆栈段 25 4、 段寄存器 DS 数据段寄存器 (Data Segment) CS 代码段寄存器 (Code Segment) ES 附加段寄存器 (Extra Segment) SS 堆栈段寄存器 (Stack Segment) 26 段寄存器就是用来存放段地址的，CS段寄存器用
13、来存 放当前正在运行的程序； DS段寄存器用来存放当前运行的数据，若程序中使用了段 操作指令，源操作数也存放在数据段中； SS段寄存器规定了堆栈所处的区域； ES段寄存器用来存放辅助数据，因为ES是一个附加的数 据段，在执行串操作指令时，目的操作数也一般存放在ES 段中。 27 5、指令指针IP n指令指针寄存器IP，指示代码段中指 令的偏移地址 n它与代码段寄存器CS联用，确定下一 条指令的物理地址 n计算机通过CS : IP寄存器来控制指令 序列的执行流程 nIP寄存器是一个专用寄存器 28 6、 标志寄存器 n标志（Flag）用于反映指令执行结果 或控制指令执行形式 n8086处理器的各
14、种标志形成了一个16 位的标志寄存器FLAGS（程序状态字 PSW寄存器） OF 1115 12 DF 10 IF 9 TF 8 SF 7 ZF 65 AF 43 PF 21 CF 0 程序设计需要利用标志的状态 29 标志的分类 n状态标志： nCF ZF SF PF OF AF n控制标志： nDF IF TF 30 PSW（FLAG）有关位定义 C进位位 P奇偶标志（结果低8位中1的个数） A半进位标志（低4位向高4位的进位或借 位） Z结果为零标志 S结果符号位 T跟踪标志（单步运行） I中断允许标志 D方向标志 O溢出标志 O DITSZAPC 31 进位标志CF（Carry Fla
15、g） n当运算结果的最高有效位有进位（加法）或 借位（减法）时，进位标志置1，即CF = 1 ；否则CF = 0。 49H + 6DH0B6H， 01001001B 01101101B 010110110B 没有进位：CF = 0 0BBH + 6AH（1）25H， 10111011B 01101010B 100100101B 有进位：CF = 1 32 零标志ZF（Zero Flag） n若运算结果为0，则ZF = 1； 否则ZF = 0 49H + 6DHB6H， 01001001B 01101101B 10110110B 结果不是零：ZF = 0 注意： ZF为1表示的结果是0 75H
16、+ 8BH（1）00H， 01110101B 10001011B 100000000B 结果是零：ZF = 1,CF1 33 符号标志SF（Sign Flag） n运算结果最高位为1，则SF = 1；否则 SF = 0 带符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态 字节操作时，D7 =0, SF=0,结果为正； 字节操作时，D7 =1, SF=1,结果为负； 字操作时，D15 =0, SF=0,结果为正； 字操作时，D15 =1, SF=1,结果为负。 最高位符号位 SF 34 奇偶标志PF（Parity Flag） n当运算结果最低字节中“1”的个数为零或 偶数时，PF = 1；否则PF = 0 3AH + 7CHB6H 00111010B 01111100B 10110110B PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是 偶或奇，即使是
