第3章 80X86微处理器及其体系结构.ppt

第3章 80X86微处理器及其体系结构
本章主要教学内容
8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构
8086微处理器的外部引脚特性
8086微处理器的存储器和I/O组织
8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式
80286、80386、80486等高档微处理器
教学目的:使学生掌握80X86微处理器的基本使用
教学重点:8086微处理器的组成及其寄存器结构; 8086
微处理器的存储器和I/O组织
教学难点:8086微处理器的存储器和I/O组织
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8086微处理器的内部结构
微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的,包含运
算器和控制器电路的大规模集成电路,称为“微处理器”,又称
“中央处理器(CPU)”,其职能是执行算术/逻辑运算,并负责
控制整个计算机系统,使之能自动协调地完成各种操作。
基本性能指标
16位微处理器;
采用高速运算性能的HMOS工艺制造,;
使用单一的+5V电源,40条引脚双列直插式封装;
时钟频率为5MHz~10MHz,~
16根数据线和20根地址线,可寻址的地址空间达1MB
8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统,从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。
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8086微处理器内部结构组成
图3-1 8086CPU内部结构框图
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执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元(ALU),8个16位的通用寄存器,一个16位的状态标志寄存器,一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。
功能:从BIU的指令队列中取出指令代码,经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据,都由EU向BIU发出命令,对存储器或I/O接口进行读/写操作。

总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器:代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES,一个16位指令指针寄存器IP,一个6字节指令队列缓冲器,20位地址加法器和总线控制电路。
主要功能:根据执行部件EU的请求,负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。
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等待取指1
执行1
等待取指2
执行2
等待取指3
执行3
MPU
总线
忙
闲
忙
闲
忙
闲
传统微处理器的指令执行过程
取指1
取指2
取指3
取指4
取指5
取指6
EU
总线
执行1
执行2
执行3
执行4
执行5
执行6
忙
忙
忙
忙
忙
忙
BIU
8086CPU的指令执行过程
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8086CPU的寄存器结构
8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器,按其用
途可分为3类:通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器,
如所示。
累加器
AH
AL
BH
BL
CL
DH
DL
CH
SP
SI
DI
IP
FLAGS
CS
DS
SS
ES
BP
基址寄存器
计数寄存器
数据寄存器
堆栈指针寄存器
基址指针寄存器
源变址寄存器
目的变址寄存器
指令指针寄存器
标志寄存器
代码段寄存器
段寄存器
附加段寄存器
堆栈段寄存器
数据寄存器
地址指针和
变址寄存器
控制寄存器
通用寄存器
数据段寄存器
8086CPU内部寄存器结构
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通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。
数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX,一
般用来存放16位数据,故称为数据寄存器。其中的每一个又
可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使
用,即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组,用于存放8
位数据,它们均可独立寻址、独立使用。
指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器
SI、DI,都是16位寄存器, ,一般用来存放地址的偏移量。
这8个16位通用寄存器都具有通用性,从而提高了指令
系统的灵活性。但在有些指令中,这些通用寄存器还各自有
特定的用法,见下表。
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通用寄存器的特定用法
寄存器
操作
寄存器
操作
AX
字乘,字除,字I/O
CL
变量移位,循环移位
AL
字节乘,字节除,字节I/O,查表转换,十进制运算
DX
字乘,字除,间接I/O
AH
字节乘,字节除
SP
堆栈操作
BX
查表转换
SI
数据串操作指令
CX
数据串操作指令,循环指令
DI
数据串操作指令
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指令指针