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1、第二章 8086/8088微机体系结构,8086/8088内部结构,存储器结构,8086/8088CPU引脚及功能,8086/8088系统配置,8086/8088CPU内部时序,微处理器性能指标,重点 ： 8086CPU的组成及 各部分的作用，8086存储器 的分段、物理地址的形成 ， 8086工作时序，堆栈的概念,难点：8086工作时序、 物理地址的形成,1.微处理器性能指标,字长,指令系统,基本指令执行时间,访问存储器能力,是否能构成多处理器系统,工艺形成及其它,1.1字长,字长：是微处理器在交换、加工、存储信息时， 其信息位的最基本的长度。与数据总线的 根数和内部寄存器的位数相同。,字长
2、是衡量CPU工作性能的一个重要参数。 不同类型的CPU有不同的字长。 如: Intel 4004 4 位 8080 8 位 8088/ 8086/80286 16 位 80386/80486、Pentium 32 位 Itanium（安腾） 64 位,8086/8088CPU性能指标,8086：是INTEL系列16位微处理器，采用HMOS（高密 度金属氧化物半导体）技术，集成度为29000个管片。 数据总线：16位 地址总线：20位，可直接寻址的地址空间为 1M字节。,8088：准16位机，CPU内部数据总路线为16位，外部8 位，20位地址总线，推出8088的目的是为了向下兼容以 前的8位微
3、型机。,2. 8086/8088内部结构,内 部 结 构,8086CPU结构框图及分析,8086CPU内部寄存器,2.1 8086CPU工作方式,微处 理器,堆栈段,存储 器接 口电 路,存 储 器,附加段,数据段,代码段,代码段1,00000H,FFFFFH,2.2 8086CPU内部结构框架,2.2 8086CPU内部结构框架,执行部件EU的作用：负责 执行指令、形成有效地址EA。 EU 包括四部分：,运算器ALU+TEMP,标志寄存器,控制单元,通用寄存器,2.2 8086CPU内部结构框架,总线接口部件BIU的作用是 预取指令、形成实际地址PA、 输入输出数据。BIU主要由五部 分组成
4、：,指令队列缓冲器,总线控制逻辑,段寄存器,指令指针寄存器,地址产生器,总线利用率高。,串行结构：取指令取操作数执行指令存放结果,CPU利用率高，计算速度快。,两部分的动作管理遵循以下原则。,1.每当8086的指令队列中有2个空字节，BIU就会自动把指令 取到指令队列中； 2.同时EU从指令队列中取出一条指令并分析、执行指令； 3.当指令队列已满而EU对BIU又无总线访问请求时，BIU进入 空闲状态； 4.在执行转移、调用和返回指令时，指令队列中原有内容被自 动清除。,微处理器结构分析,2.3 8088CPU内部结构框架,2.4 寄存器通用寄存器,四个16位通用寄存器、两个变址寄 存器、两个指
5、针寄存器。,AX：累加器（Accumulator）,BX：基址寄存器（Base Index）,CX：计数寄存器（Count Index）,DX：数据寄存器（Data Index）,SI：源变址寄存器（Source Index）,DI：目标寄存器（Destination Index）,SP：堆栈指针（Stack Pointer）,BP：基址指针（Base Pointer）,AX BX CX DX,0,15,8 7,AL,AH,BL,BH,CL,CH,DL,DH,SI,DI,SP,BP,在某些指令中规定了某些通用寄存器的专门用法， 这样可以缩短指令代码长度；或使这些寄存器的使用具有隐含的性质， 以
6、简化指令的书写形式（即在指令中不必写出使用的寄存器名称）。 通用寄存器的隐含用法如左表所示。,2.4 寄存器标志寄存器FR,状态 标志位,CF进位标志,CF=1,有进(借)位(算术）。,PF奇偶标志，含1个数为偶数，PF=1。,AF辅助进位位， D3向D4有进借位，AF=1。,OF溢出标志，OF=CF + CD。OF=1，有溢出。,SF符号标志，SF=1，D7（D15）=1。,ZF零标志，ZF=1，结果为零。,控制位,IF中断允许标志，IF=1，允许CPU响应 外设通过可屏蔽中断请求线提出的中断,DF 方向标志，串，DF=1，减址,TF跟踪标志，TF=1，CPU进入单步运行状态。,标志寄存器中
7、的状态标志的状态表示符号,CF= 1,PF= 1,AF= 0,OF= 0,SF= 0,ZF= 0,无符号数相加,有符号数相加,2.4 寄存器段寄存器,8086微处理器的地 址总线为20根，则 其寻址空间为：,2.4 寄存器段寄存器,矛盾：外部地址总线为20根，内部能够提供的数据为16位。,因为16位地址最多可以访问64K的存储空 间，所以每个分段的最大空间为64K。,段起 始地 址,物理地址：存储器中实实在在存在的一个 存储单元的编号，也叫实际地址。,段起始地址：分段的第一个物理地址。,00000H,FFFFFH,1M的存储空间能够被分为的段数为：16,段起始地址的特点：低四位为0。,1234
8、0H 12000H 00000H 23560H FFFF0H,2.4 寄存器段寄存器,段基址：段起始地址高十六位（二 进制）组成的地址编码。,偏移地址,12340H,2233FH,逻辑段1,1238FH,右图所示段的段基址为：1234H,偏移地址：物理地址与所在段起始 地址的差，也叫有效地址。,右图中1238FH的偏移地址为： 0004FH,物理地址的形成：段基址左移4位 （二进制）+ 偏移地址。,偏移地址的特点：高四位（二进制） 永远为0，因此仅取其低十六位。,最大的偏移地址2233FH-12340H=0FFFFH,2.4 寄存器段寄存器,逻辑地址的特点：不唯一,逻辑地址 段基址：偏移地址,
9、左图中1238FH的逻辑地址为：,1234H：004FH,逻辑地址的来源,2.4 寄存器段寄存器,代码段：存放等待执行的指令代码。,数据段：存放指令中所需要的操作数。,堆栈段：一段特殊的数据存取区域。,附加段：通常也用来存放操作数。,在程序量很大的情况下可以开辟 多个代码段。同理，其它逻辑段也 可以进行扩展。,堆栈段,附加段,数据段,代码段,各个逻辑段可以重叠。,代码段1,功能段：按存放数据所起到的功能不 同又可以分为代码段、数据段、堆栈段 和附加段。,2.4 寄存器段寄存器,代码段寄存器CS：指向当前的 代码段，指令由此段取出。,数据段寄存器DS：指向当前的 数据段，通常用来存放程序变量。,
10、堆栈段寄存器SS：指向当前的堆 栈段，堆栈操作所需的就是该段存 储单元的内容。,附加段寄存器ES：指向当前的附 加段，通常也用来存储数据。,2.4 寄存器指令指针IP,12300H,12307H,0007H,IP:,当前代码段,指令指针寄存器IP存储的是当前 预取指令的存储地址。,对于8086，BIU从存储器中取过 一次指令后，IP自动加2，指向下 一个预取指令。,对于8088，BIU从存储器中取过 一次指令后，IP自动加1，指向下 一个预取指令。,程序员不能对IP进行存取操作， 程序中的转移指令、返回指令及 中断指令能对IP进行操作 。,3.存储器结构,8086系统中存储器的结构,8088系
11、统中存储器的结构,堆栈的结构,3.1 8086系统中存储器的结构,存储地址相当于房间号码，而其中存储 的数据才是我们要存取的具体内容。,右图所示的存储单元地址为：12356H,该单元中存储的数据为：25H,程序中的表示形式为：12356H=25H,如果存放的是字，则其表示形式为：,12356H=3625H,注意：字的高位存放在大地址单元，低位存放在小地址单元。程序中说明是字数据还是字节数据。,3.1 8086系统中存储器的结构,字节交叉编址,3.1 8086系统中存储器的结构,3.1 8086系统中存储器的结构,BHE A0 访问库名 0 0 双库，实现16位数据的传送 0 1 奇地址高位库，
12、实现8位数据的传送 1 0 偶地址低位库，实现8位数据的传送 1 1 不传送,BHE和A0的控制作用,假设存放的为字数据，则,12351H=1234H,12356H=3625H,规则字与非规则字,规则字：起始地址为偶地址。微 处理器一次可以将数据读走。,非规则字：起始地址为奇地址。 微处理器两次才能将数据读走。,3.2 8088系统中存储器的结构,单一存储体,一次只能读取一个字节的信息,3.3 堆栈,堆栈段首地址：10000H,12000H,11FFFH,11FFEH,11FFDH,11FFCH,11FFBH,11FFAH,堆 栈 空 间,当前堆栈段的段基址由SS 给定，SP给定当前栈顶。,为
13、了加快堆栈操作的速度， 堆栈以字为单位进行操作。,入栈指令PUSH；出栈指令POP。,PUSH AX,PUSH CX,PUSH DX,POP AX,PUSH BX,POP DX,结果：(AX)3571H；(BX)5678H；(CX)1593H；(DX)=1593H,25610H,3060FH,25781H,调用子程序指令，子程序起始地址为 3060FH。结束地址为33618H。,25784H,当前代码段起始地址,12000H,11FFFH,11FFEH,11FFDH,11FFCH,11FFBH,11FFAH,33618H,同一个代码段内的子程序调用过程,25610H,25781H,12000H
14、,11FFFH,11FFEH,11FFDH,11FFCH,11FFBH,11FFAH,代码段1,代码段2,56310H,58962H,5A36FH,25786H,不同代码段的子程序调用过程,3.4 专用和保留的存储器单元,00000H003FFH（共1KB）。存放中断向量表。可存放256个中断服务程序的入口地址。属于系统的RAM范围。 FFFF0HFFFFFH。系统上电或复位时，（CS）=FFFFH，（IP）=0000H，故FFFF0H为系统的复位地址，从这一地址开始存放一条无条件转移指令，使系统自动跳转到初始化程序。属于系统的ROM范围内。,4.8086/8088微处理器工作模式,最大模式：
15、有多个微处理器,最小模式：仅有8086一个微处理器,8086/8088CPU的外部特性,有效电平 指引脚起作用时的逻辑电平。有些信号是低电平有效，也称作负逻辑，有些信号是高电平有效，也称作正逻辑。 三态 是指引脚除了能正常的输入或输出高、低电平之外，还能输出高阻状态 。,GND,AD14,AD13,AD12,AD11,AD10,AD9,AD8,AD7,AD6,AD5,AD4,AD3,AD2,AD1,AD0,NMI,INTR,CLK,GND,Vcc(+5V),AD15,A16/S3,A17/S4,A18/S5,A19/S6,BHE/S7,MN/MX,RD,READY,RESET,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,20,12,13,14,15,16,17,18,19,40,39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,5.8086/8088微处理器引脚及功能,(1)AD15AD0
