CHAP2-8086CPU.pptx

2.1 8086微处理器的结构2.1.1 8086的功能结构8086微处理器的内部功能结构由两个独立的工作部件——总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）构成 EU由运算器、寄存器组、控制器等组成，负责指令的执行BIU由指令队列、地址加法器、总线控制逻辑等组成，负责与系统总线打交道,即负责CPU与其外部(内存、I/O口)交换数据。AB(20位)AXBXCXDX地址加法器数据寄存器AH ALBH BLCH CLDH DL DB(16位) CS DS SS ES IP内部暂存器SPBPSIDI指针和变址寄存器ALU数据总线 （16位）8086总线总线控制逻辑暂存寄存器（8位） EU控制器1 2 3 4 5 6ALU队列总线指令队列缓冲器标志寄存器FR执行部件（EU）总线接口部件（BIU）图2-1 8086CPU的内部功能结构框图1．执行部件EU（1）EU的功能 ① 从BIU的指令队列缓冲器中取出指令，由EU控制器的指令译码器译码产生相应的操作控制信号给各部件② 对操作数进行算术运算和逻辑运算，并将运算结果的状态特征保存到状态寄存器FR中③ EU不直接与CPU外部系统相连，当需要与主存储器或I/O设备交换数据时，EU向BIU发出命令，并提供给BIU16位有效地址及所需传送的数据（2）EU的组成。EU由算术逻辑单元ALU，通用数据寄存器组，地址指针和变址寄存器，标志寄存器，数据暂存寄存器和EU控制器组成（3）EU的特点① 通用数据寄存器AX，BX，CX，DX，既可以作16位寄存器使用，也可以分成高、低8位分别作两个8位寄存器使用 ② ALU的核心是16位二进制加法器 ③ 16位状态标志寄存器（7位未用）存放操作后的状态特征和设置的控制标志。④ EU控制器是执行指令的控制电路，实现从队列中取指令、译码、产生控制信号等。2．总线接口部件BIU（1）BIU的功能 ① BIU从主存取指令送到指令队列缓冲器。② CPU执行指令时，总线接口单元要配合EU从指定的主存单元或外设端口中取数据，将数据传送给EU或把EU的操作结果传送到指定的主存单元或外设端口中③ 计算并形成访问存储器的20位物理地址（2）BIU的组成。BIU由4个16位段寄存器、16位指令指针寄存器、20位物理地址加法器、6字节指令队列及总线控制逻辑组成。（3）BIU的特点：① 指令队列是由6个字节的寄存器组成（8088指令队列由4个字节组成）。 ② 地址加法器是用来产生20位存储器物理地址的。③ 8086分配20条引脚线分时传送20位地址，16位数据和4位状态信息。 20位物理地址和16位段基址、16位段内偏移量之间的关系地址加法器是用来产生20位存储器物理地址的。8086可寻址1MB空间，但8086内部寄存器和数据通道宽度都是16位的，所以需要根据提供的逻辑地址信息产生20位物理地址。地址加法器把段寄存器提供的16位信息——称作段基址，左移4位（相当于乘以16），加上EU或者IP提供的16位信息——称作偏移地址，形成20位的物理地址，计算公式为：物理地址z（20位）=段基址x（16位）×16+偏移地址y（16位）=x*10H+y。物理地址和段基址、偏移地址的关系 xzy0000H0001H……FFFEHFFFFH0000H00000H00010H?FFFE0HFFFF0H0001H00001H00011H?FFFE1HFFFF1H0002H00002H00012H?FFFE2HFFFF2H……?????FFFEH0FFFEH1000EH?0FFDEH0FFEEHFFFFH0FFFFH1000FH?0FFDFH0FFEFH物理地址和段基址、偏移地址的关系 xzy0000H0001H……FFFEHFFFFH0000H00000H00010H?FFFE0HFFFF0H0001H00001H00011H?FFFE1HFFFF1H0002H00002H00012H?FFFE2HFFFF2H……?????FFFEH0FFFEH1000EH?0FFDEH0FFEEHFFFFH0FFFFH1000FH?0FFDFH0FFEFH如果段基址x不变，y加一，物理地址z相当于在x段内上移一个字节。如果段基址x加一，相当于整个段向上移动16个字节。段基址x用来表示这个段的高低位置，偏移地址y用以表示某一字节相对于该段底部的高度。对于x值较大的高段，整个段64K字节的底部除了覆盖1M内存的顶部以外，64K字节的顶部也覆盖了1M内存的底部。由y取值范围为0000—FFFFH决定了每个段的高度都相同，均为264即64K字节。由x的取值范围为0000—FFFFH决定了总共有264即