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1、,计算机组成原理,小课主要内容,x86处理器及指令汇编语言程序设计实验运算器实验存储器实验寄存器实验I/O实验中断实验 电地暖 ,第4章 处理器,4. 3 Intel 80x86系列微处理器,第4章 处理器,4. 3 Intel 80x86系列微处理器,第4章 处理器,4. 3 Intel 80x86系列微处理器,4. 3. 1 Intel 8086/8088 微处理器8086是第一款16位微处理器，问世之初，市场上缺乏与之配套的外围芯片，用8086来构建微型计算机成本很高。为此，Intel公司推出与8086兼容的准16位微处理器8088。8088的通用寄存器组、ALU、指令系统都是按照16位
2、设计的，与8086完全相同，只不过8088的数据引脚是8位的。这样就可以兼容当时已有的一整套的外围芯片。,4. 3 Intel 80x86系列微处理器,4. 3. 1 Intel 8086/8088 微处理器,8086/8088微处理器的浮点运算能力和I/O能力相对较弱，为了满足用户对高性能计算的要求，Intel公司还推出了两款协处理器数值运算协处理器8087 和 I/O协处理器8089。为此，只配置一个8086/8088微处理器的工作模式被定义为最小模式。在这种模式中，所有的总线控制信号都直接由8086或8088发出。相对而言，包含协处理器的微处理器工作模式被定义为最大模式。,通用寄存器组,
3、AX,BX,CX,DX,外部总线,内部总线,地址加法器,内部总线,内部总线,Dbus,Abus,8086/8088 在结构上分为： 总线接口部件（Bus Interface Unit, BIU） 执行部件 （Executing Unit, EU） 总线接口部件负责取指令，执行部件负责执行指令，从而构成了一个“两段的流水线”。,取指令1,执行指令1,取指令2,执行指令2,取指令3,执行指令3,总线接口部件（Bus Interface Unit, BIU）,功能：负责与 Memory、I/O 端口传送数据。 取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队。 执行指令时，根据EU命令对指定存储器
4、单元或I/O端口存取数据。 组成 4 个段地址寄存器（CS、DS、ES、SS） 16位指令指针寄存器IP 20位的地址加法器(16段地址+偏移地址物理地址) 6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列 总线控制电路: 处理器与外界总线联系的转接电路。三组总线：20 位地址总线， 8 位双向数据总线(8088)，一组控制总线。,执行部件 （Executing Unit, EU）,功能 执行指令，进行全部算术逻辑运算、完全偏移地址的计算 向总线接口单元BIU提供指令执行结果的数据和偏移地址，并对通用寄存器和标志寄存器进行管理。 组成： 4个通用寄存器：AX、BX、CX、DX 4个专用寄存器：
5、BP、SP、SI、DI 标志寄存器（PSW）： 9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态，3个控制标志 算术逻辑单元： 16 位加法器，用于对寄存器和指令操作数进行算术或逻辑运算， EU 控制系统： 接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，对其译码和向 EU 内各有关部分发出时序命令信号，协调执行指令规定的操作。,BIU与EU协调工作：,BIU从内存（程序存储器）取指令填充指令队列； EU从指令队列取指令代码，并分析执行； 需要操作数时，BIU访问内存或IO读入数据，参与操作； 执行结果需要存储或输出时，由BIU完成； 指令队列有空间时，BIU自动到内存中取指令填充（8086中2字
6、节空，8088中1字节空）； 遇到分支时，清空指令队列，重新取指令填充。（分支惩罚）,在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令在指令队列中排队；在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。8086/8088微处理器: BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。 重迭操作技术：一方面提高了整个执行速率，另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度的要求。,结 论,8086/8088在编程结构上唯一的不同-指令队列长度。,8086/8088 的 分 段 存 储 结 构,8
7、088有20条地址总线，直接寻址能力为220=1M字节。微机的存储器通常按字节组织排列成一个个单元，每个单元有一个唯一的地址码，这称为存储器的标准结构。 用16进制数表示1M字节的地址范围应为00000HFFFFFH。 （1）、 8088内部20位物理地址形成（2）、逻辑地址与物理地址,8086/8088 的 分 段 存 储 结 构,存储器为什么要分段呢? 16位微处理器，常规上管理216 = 64KB的存储空间 这样的存储空间满足不了应用的要求。 用什么方法来扩大呢？ 将正常管理的64KB存储空间定义为一个段 让微处理器能够管理多个这样的段 通过分段存储结构，8086/8088能够管理1MB
8、的存储空间,8086/8088 的 分 段 存 储 结 构,程序员在编制程序时把存储器划分成段。段内地址16位,每个段的大小最大可达64KB； 实际可以根据需要来确定段大小，可以是1，100，1000等在64K范围内的任意字节数。段不能从任意地址开始：必须从能被16整除的首地址开始。,8086/8088 的 分 段 存 储 结 构,20位物理地址形成 物理地址： 在1M字节存储器里，每个存储单元都有一个唯一的20位地址作为该存储单元的物理地址。 CPU访问存储器时，必须先确定所要访问的存储单元的物理地址才能取出（或存入）该单元中的内容。 20位物理地址形成：由16位段地址和16位偏移地址组成。
9、 段地址:只取段起始地址高16位值。 偏移地址:指在段内某内存单元物理地址相对段起始地址的偏移值。,8086/8088的分段存储结构,存储器分段后如何来管理呢？ 每个段的起始地址称为：段基址或段地址 每个段内的地址称为：段内偏移地址 一个物理存储单元就可以通过“段地址：偏移地址”来唯一确定了 如何管理“段地址”和“偏移地址”呢？ 设置多个段基址寄存器 设置多个偏移地址寄存器 都有哪些“段基址寄存器”和“偏移地址寄存器”呢？,依照用途的不同，可分为如下段,8086/8088的分段存储结构,存储程序（指令）代码。其段基址存放于CS寄存器，段内偏移地址存放于IP寄存器,存储程序定义的变量。段基址存放
10、于DS寄存器，段内偏移地址存放于SI、DI或BX寄存器,管理系统堆栈。段基址存放于SS寄存器，段内偏移地址存放于SP或BP寄存器,存储经过处理的中间变量。段基址存放于ES寄存器，段内偏移地址存放于SI、DI或BX寄存器,8086/8088 的分段存储结构,由段基址和相对于该段的偏移地址共同描述的地址 逻辑地址,例如： 5000H:2000H,20根地址线所表示的地址物理地址,0 0 0 0,段 地 址,如何根据16位的段地址和16位的段内偏移地址来计算20位的物理地址呢？,19 15 4 3 0,段地址左移四位,20 位 的 物 理 地 址,8086/8088 的分段存储结构,物理地址的计算方法,段地址左移四位，再加上偏移地址，就得到20位的物理地址。,物理地址=段地址10H+偏移量,思考题,什么是物理地址？ 什么是逻辑地址？如何从逻辑地址得到物理地址？ 若某存储单元的逻辑地址为2400H:0053H，那么其物理地址为多少？,2400H10H+0053H=24053H,预习,下一次小课内容8088/8086处理器的标志寄存器堆栈,
