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1、西南交通大学信息科学与技术学院 第3章 8086微型计算机系统 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 本章主要内容本章主要内容 8086微处理器的工作模式及引脚特性微处理器的工作模式及引脚特性 2 8086最小模式下的最简硬件核设计最小模式下的最简硬件核设计 4 半导体存储器的分类半导体存储器的分类 1 8086微处理器的结构微处理器的结构 1 8086微型计算机系统微型计算机系统 3 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 3 3.1 8086/8088微处理器的结构微处理器的结构 8086是是Intel系列的系列的16位微
2、处理器，有位微处理器，有16根数据线和根数据线和20根地根地 址线，封装在址线，封装在40脚双列直插组件中。脚双列直插组件中。 8086工作时，使用单一的工作时，使用单一的+5V电源，时钟频率为电源，时钟频率为5MHz，引，引 脚信号与脚信号与TTL电平兼容。电平兼容。 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 5 8088 CPU 的外部引脚定义 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 3.1.1 8086/8088微处理器的内部结构微处理器的内部结构 8086/808
3、8微处理器的内部组成结构按照功能分成总线接口微处理器的内部组成结构按照功能分成总线接口 部件部件BIU(Bus Interface Unit)和指令执行部件和指令执行部件EU （Execution Unit）两大部分。）两大部分。 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 7 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 8 组成组成： 4个个16位的段地址寄存器位的段地址寄存器CS、DS、ES、SS 1个个16位的指令指针寄存器位的指令指针寄存器IP 一个一个20位地址的合成器位地址的合成器 一个可以预存一个可以预存
4、4字节字节/6字节（字节（8088/8086）指）指 令的指令队列缓冲器令的指令队列缓冲器 总线控制逻辑总线控制逻辑 作用作用： 根据指令的要求合成根据指令的要求合成20位的地址信号，产生位的地址信号，产生 与外部总线数据传输需要的控制信号时序，与外部总线数据传输需要的控制信号时序， 实现与外部的数据交换（实现实现与外部的数据交换（实现CPU对外部三对外部三 总线的控制并与外部进行数据交换）总线的控制并与外部进行数据交换） 1.BIU： (Bus Interface Unit) 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 9 组成：组成： 通用寄存器组通用
5、寄存器组 专用寄存器组专用寄存器组 算术逻辑单元算术逻辑单元ALUALU 一个一个1616位的标志寄存器（位的标志寄存器（Flag Register)Flag Register) EUEU控制系统控制系统 作用：作用：执行指令（指令队列中的指令经执行指令（指令队列中的指令经EUEU控制系统控制系统 转换成具体的操作控制信号并实现指令规定转换成具体的操作控制信号并实现指令规定 的运算或操作）。的运算或操作）。 2.EU （Execution Unit） 通用寄存器组通用寄存器组 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 10 在执行一条指令的同时又读取下一
6、条指令的在执行一条指令的同时又读取下一条指令的 机理称为指令流水线结构。机理称为指令流水线结构。 3.指令流水线结构：指令流水线结构： 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 11 串行工作方式串行工作方式： 80888088以前的以前的CPUCPU采用串行工作方式采用串行工作方式 取指令1 执行1 存结果1 取指令2 取操作数 执行2 CPU BUS 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 12 并行工作方式：并行工作方式： 8088/8086CPU8088/8086CPU采用并行工作
7、方式采用并行工作方式 取指令2 取操作数 BIU 存结果 取指令3 取操作数 取指令4 执行1 执行2 执行3 EU BUS 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 13 3.1.2 8086微处理器寻址内存地址的方法微处理器寻址内存地址的方法 将段地址寄存器的内容左移四位将段地址寄存器的内容左移四位, ,然后再与段内偏移地址值然后再与段内偏移地址值 相加；相加； 可作为段地址寄存器的有：可作为段地址寄存器的有：CS、DS、ES、SS； 段内偏移地址值则可通过寻址方式得到。段内偏移地址值则可通过寻址方式得到。 第第3
8、 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 14 3.1.3 8086微处理器的内部寄存器微处理器的内部寄存器(Register) 个性：个性： AX（AH+AL）：累加器（）：累加器（Accumulator），输入），输入/输出寄存器。输出寄存器。 BX（BH+BL）：基地址寄存器（）：基地址寄存器（Base）。在间接寻址中作为偏）。在间接寻址中作为偏 移地址寄存器；在基址寻址中作为基地址寄存器。移地址寄存器；在基址寻址中作为基地址寄存器。 CX（CH+CL）：计数寄存器（）：计数寄存器（Count）。）。 DX（DH+DL）：数据寄存器（）：数据寄存器（Da
9、ta）。在乘除法指令中固定充）。在乘除法指令中固定充 当辅助的操作数寄存器；在输入当辅助的操作数寄存器；在输入/输出指令中固输出指令中固 定作为外设口地址寄存器。定作为外设口地址寄存器。 1通用寄存器：通用寄存器：AX，BX，CX，DX 共性：共性： 可按可按16位一次读写，也可按高位一次读写，也可按高8位和低位和低8位分别读写。位分别读写。 可以存放数据也可存放地址。可以存放数据也可存放地址。 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 15 BP，SP，SI，DI：只能以只能以16位为单位进行操作位为单位进行操作 SP：堆栈指针：堆栈指针（Stack
10、Pointer）。寻址堆栈区栈寻址堆栈区栈 顶的当前偏移地址顶的当前偏移地址。当执行完入栈当执行完入栈/出栈指令后出栈指令后， SP的值会自动减的值会自动减2/加加2。 BP：基数指针：基数指针（Base Pointer）。用于提供多种寻址用于提供多种寻址 方式中的偏移地址或基地址方式中的偏移地址或基地址，还用于配合还用于配合SS提提 供堆栈区的非栈顶单元偏移地址供堆栈区的非栈顶单元偏移地址。 SI：源变址寄存器：源变址寄存器（Source Index）。 DI：目的变址寄存器：目的变址寄存器（Destination Index）。 2专用寄存器：专用寄存器： 第第3 3章章 80868086
11、微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 16 指令指针指令指针IPIP（InstructionInstruction PointerPointer）： 固定配合固定配合CSCS来指定内存中将要执行的指令来指定内存中将要执行的指令，用于提供相对于用于提供相对于CSCS值的偏移地址值的偏移地址。一条指令执行完后一条指令执行完后，IPIP的值会自动增加的值会自动增加，以指向位于存储器中的下一条指令以指向位于存储器中的下一条指令。 3.指令指针指令指针IP： 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 17 CSCS：代码段寄存器（：代码段寄存器（Cod
12、e SegmentCode Segment）, ,固定与固定与IPIP一起寻址内存一起寻址内存 代码区。代码区。 SSSS：堆栈段寄存器：堆栈段寄存器(Stack Segment)(Stack Segment)，固定与，固定与SPSP或或BPBP寻址内存寻址内存 的堆栈区。的堆栈区。 DSDS：数据段寄存器：数据段寄存器(Data Segment)(Data Segment)，可与，可与SISI、DIDI、BPBP等寻址内等寻址内 存数据区。存数据区。 ESES：附加段寄存器：附加段寄存器(Extra data Segment)(Extra data Segment)，可与，可与SISI、DI
13、DI、BPBP等等 寻址内存数据区寻址内存数据区 （注：进行数据块传送时，源数据块固定用（注：进行数据块传送时，源数据块固定用DSDS：SISI寻址，目的数寻址，目的数 据块用据块用ESES：DIDI寻址。寻址。) ) 4段寄存器：段寄存器：CS，SS，DS，ES 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 18 5 5标志寄存器：标志寄存器：FR (Flag Register)FR (Flag Register) 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 19 (1) (1) 运算运算/ /操作结果标志位操作结果标
14、志位 CF：进位标志：进位标志(Carry Flag), ,运算结果产生进运算结果产生进/借位时借位时CF=1， 反之反之CF=0。 PF：齐偶标志：齐偶标志(Parity Flag), ,运算结果中低运算结果中低8位有偶数个位有偶数个1时时PF=1， 奇数个奇数个1时时PF=0。 AF：辅助进位标志：辅助进位标志(Auxiliary Flag)：两个字节运算若结果中低：两个字节运算若结果中低 半个字节有进半个字节有进/借位时借位时AF=1。 ZF：零标志：零标志(Zero Flag), ,运算结果为运算结果为0时时ZF=1，反之，反之=0。 SF：符号标志：符号标志(Sign Flag),
15、,运算结果最高位为运算结果最高位为0时时SF=0，反之，反之=1。 OF：溢出标志：溢出标志(Overflow Flag), ,运算结果产生溢出时运算结果产生溢出时OF=1， 反之反之=0。 第第3 3章章 80868086微型计算机系统微型计算机系统 2013-3-10 20 DFDF：地址方向标志：地址方向标志(Direction Flag)(Direction Flag)，用于数据块传，用于数据块传 送。送。DF=0DF=0，内存地址朝增加方向变化；，内存地址朝增加方向变化； DF=1DF=1，内存地址朝减小方向变化。，内存地址朝减小方向变化。 IFIF： 中断允许标志中断允许标志(Iterrupt Flag)(Iterrupt Flag)：用于禁止：用于禁止/ /允许允许 CPUCPU对可屏蔽中断请求的响应。对可屏蔽中断请求的响应。IF=0IF=0，禁止；，禁止； IF=1IF=1，允许。，允许。 TFTF：自陷标志：自陷标志(Trap Flag)(Trap Flag)：用于程序的单步调试。：用于程序的单步调试。 TF=1TF=1，每执行一条指令就中
