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1、主 要 内 容,内部结构 寄存器结构 总线周期 引脚及其功能,8086/8088存储器及I/O组织,3.1 80 x86微处理器简介,万/片,芯片所使用的主时钟频率，影响计算机的运行速度。,CPU内部数据传送的宽度,CPU与外部交换数据的宽度,宽度能决定处理器能直 接访问的主存容量大小,微型计算机采用三级存储器组织结构：高速缓冲存储器Cache、主存和外存。,硬盘、软盘、光盘,Cache提高 CPU读取指令或数据的速度,3.2 8086/8088微处理器,8086： 单一的5V供电； 时钟频率为510MHz； 16条数据总线，可以处理8位或16位数据； 20条地址总线，可以直接寻址1M（220
2、）个存储单元和64K个I/O端口。,8088： CPU内部仍为16位 外部数据总线为8位,3.2.1 8086/8088内部结构,总线接口单元BIU(Bus Interface Unit) 执行单元EU(Execution Unit),负责CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。,负责指令的译码执行,1、总线接口单元BIU,取指令时，BIU负责从内存的指定地址处取出指令，送到指令队列流中排队； 执行指令中需要操作数时，也由BIU从内存的指定地址中取出，送给EU参加运算。,采用段结构的内存管理方法,代码段寄存器CS(Code Segment)：存储当前的代码段的段地址 数据段寄存器DS(Dat
3、a Segment)：存储当前的数据段的段地址 堆栈段寄存器SS(Stack Segment)：存储当前的堆栈段的段地址 附加数据段寄存器ES(Extra Segment)：存储当前附加数据段的段地址,1）段寄存器,2）指令指针寄存器 存放下一条要读取的指令在代码段中的偏移地址。 由CS和IP 的内容决定程序的执行顺序。,3）20位地址加法器,逻辑地址 物理地址,段地址：段内偏移地址（EA）,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,对于一个确定的存储单元，逻辑地址不唯一，物理地址唯一。,物理地址段地址10H段内偏移地址,假设（CS）=0BC00H，（IP）=1000H 试
4、求下一条从内存中读取的指令所在存 储单元的物理地址：,4）指令队列缓冲器,8086的指令队列有6个字节，当指令队列出现2个空字节，BIU就自动执行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读入指令队列；8088的指令队列有4个字节，当指令队列出现1个空字节时，BIU就自动执行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读入指令队列。,原则：先进先出,2、执行单元EU,16位算术运算单元ALU：进行算术及逻辑运算 16位标志寄存器FLAGS：存放CPU运算的状态特征和控制标志 数据暂存寄存器：协助ALU完成运算 通用寄存器：AX、BX、CX、DX，SP、BP，SI、DI EU控制电路：接收
5、指令，实时操作,8086CPU内部结构框图,3.2.2 8086/8088寄存器结构,3.2.2 8086/8088寄存器结构,1、通用寄存器 1）数据寄存器AX、BX、CX、DX,堆栈指针寄存器，每执行一次进栈或出栈操作，系统自动将SP减2或加2，SP始终指向栈顶,可以存放数据，但主要存放操作数在堆栈 段内的偏移地址,SI为源变址寄存器，存放源串在数据段内的偏移地址； DI为目的变址寄存器，存放目的串在附加数据段内的偏移地址。,2、段寄存器 每个段最多可达64K个存储单元,CS：代码段寄存器，与指令指针寄存器IP的内容相配合可得到要 读取的指令在内存中的物理地址。 DS：数据段寄存器，与指令
6、存储器寻址方式给出的偏移地址相配合 得到对数据段指定单元进行读写的物理地址。 SS：堆栈段寄存器，“先进后出”的特殊存储区，主要用于调用子程 序或执行中断服务程序时保护断点和现场。 ES：附加数据段寄存器，存放程序当前使用的附加数据段的段地址。 还用来存放字符串操作时的目的字符串。,3、控制寄存器,IP(Instruction Pointer)为指令指针寄存器，存放下一条要读取的指令在代码段内的偏移地址。 FLAGS为标志寄存器，16位，9位有效。,相当于其他微处理器的PSW,TF(Trap Flag)：跟踪标志位。若TF=1，则8086/8088CPU处 于单步工作方式。 IF(Interr
7、upt Flag)：中断允许标志位。控制可屏蔽中断请求，若IF=1，允许CPU接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽中断请求信号，对非屏蔽中断及内部中断没有影响。 DF(Direction Flag)：方向标志位。若DF=1，则串操作按减地址方式进行， 若DF=0，则串操作按增地址方式进行。,CF(Carry Flag)：进位标志位。最高位产生借位或进位时，该位为1。用于判 断无符号数运算结果是否正确。 PF(Farity Flag)：奇偶标志位。当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时， PF为1，否则为0。 AF(Auxiliary Flag)：辅助进位标志位。执行加法或减法指令时，若结果的低
8、 字节的低四位向高四位有进位或借位，AF为1，否则为0。 ZF(Zero Flag)：零标志位。若结果为0，则ZF为1，否则为0。 SF(Sign Flag)：符号标志位。当运算结果最高位为1时，SF为1，否则为0。 OF(Overflow Flag)：溢出标志位。判断带符号数运算结果是否溢出。,例,设变量x11101111B，y11001000B，X0101101000001010B，Y0100110010100011B，则分别执行x+y和X+Y操作后标志寄存器中各状态位如何？,解：,自动丢失,3.2.3 总线周期,读总线周期：CPU从存储器或I/O端口读取数据 写总线周期：CPU将数据写入
9、存储器或I/O端口,8086主频为5MHz，占空比为0.33，一个周期为200ns,CPU的基本时间计量单位：时钟周期（T状态）,“读”总线周期：T2状态总线浮空，允许CPU有一个缓冲时间把输出地址的写方式转换成输入数据的读方式；T3起到T4从总线上接收数据。,“读”总线周期,“写”总线周期,“写”总线周期：CPU从T2起到T4把数据送到总线上，并写入存储器单元或I/O端口。,CPU此时执行的指令不需要对存储器或I/O端口进行访问，且目前指令队列满不需要到内存中读指令，包含多个T状态,高4位的总线上：仍驱动前一个总线周期的装态信息,低16位的总线上,具有等待状态的总线周期。在T3状态结束前，C
10、PU测试REDAY信号线，若为有效高电平，说明数据已经准备好，可进入T4状态；若为低电平，说明数据没有准备好，CPU在T3之后插入1个或多个TW状态，直到REDAY为有效电平，CPU会自动脱离TW进入T4。,允许系统使用低速的存储器芯片,3.2.4 8086/8088引脚及其功能,20根地址线、16根（8根）数据线、控制线、状态线、电源线、地线等。,分时复用 两种工作方式,1、8086CPU引脚,按功能分为三大类：电源线和地线、地址/数据引脚、控制引脚,1)电源线VCC和地线GND。,2)地址/数据（状态）引脚 地址/数据分时复用引脚，传送地址时单向输 出，传送数据时双向输入或输出。 地址/状
11、态分时复用引脚，在T1状态做地址线， 在T2T4状态输出状态信息。,3）控制引脚,3.3 8086/8088存储器和I/O组织 1、8086/8088存储空间,地址： 00000HFFFFFH,1M存储单元,20条 地址线,(00001H)=96H,存放字型数据时，字的低位字节存放在低地址单元，高位字节存放在高地址单元。,(0010FH)=DF46H,存放双字型数据时，同字型一样,(10000H)=EE996098H,从低字节开始存放,2、存储器的段结构,每个逻辑段的容量必须小于或者等于64KB，各段可相连，可重叠,3、逻辑地址与物理地址,逻辑地址记为：段地址：偏移地址 所谓段地址是指该段的第一个字节的地址。 物理地址：段地址10H偏移地址,只有20位地址中低4位为0000的字节才可以作为段的起点，该字节20位地址中的高16作为该段的段地址,如果当前的(IP)=1000H，则下一条要读取的指令在存储单元中的物理地址：,(CS)10H(IP)=1000H10H+1000H=11000H,某操作数在数据段内的偏移地址位 8001H，则该操作数所在存储单元的 物理地址位？,唯一,4、堆栈操作,作用： (1)存放指令操作数(变量)。 (2)保护断点和保护现场。,
