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IBM PC系列机 8088的内部结构 * 第4章 16位微处理器 4.1 16位微处理器概述 微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件，也称为中央处理单元(CPU)。通常微处理器由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等组成。见下图。 第4章 16位微处理器 内部数据总线 控制总线 数据总线 地址总线 暂存器 累加器 ALU 标志寄存器 指 令 寄 存 指 令 译 码 时序 和 控制 逻辑 通 用 寄存器组 地 址 寄存器组 地址总线 控制 数据总线 控制 4.1 16位微处理器概述 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机时代。 微处理器经历了许多代，集成度越来越高，功能越来越强，性能越来越高。 第1代：4位和低档8位微机 4004→4040→8008 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086→8088→80286，IBM PC系列机 第4代：32位微机 80386→80486→Pentium→Pentium II →Pentium III →Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 Itanium、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站 第4章 16位微处理器 第4章 16位微处理器 Intel4004和采用4004的计算器 8088CPU IBM PC机 IBM PC/AT机 IBM PC/XT机 英特尔微处理器芯片 80386 Pentium Pentium 4 4.1 16位微处理器概述 本章介绍16位微处理器8086/8088的内部结构和工作原理。 8086和8088 CPU的内部基本相同，但它们的外部性能是有区别的。8086是16位数据总线，而8088是8位数据总线，在处理一个16位数据字时，8088需要两步操作，而8086只需要一步。 8086和8088 CPU的内部都采用16位字进行操作及存储器寻址，两者的软件完全兼容，程序的执行也完全相同。然而，由于8088要比8086有较多的外部存储操作，所以，对于相同的程序，它将执行得较慢。这两种微处理器都采用相同的40脚双列直插式(DIP)封装。 4.2 8086/8088 CPU的结构 8086/8088 CPU从功能上可分为两部分，即总线接口部件BIU(bus interface unit,缩写为BIU)和执行部件EU(execution unit,缩写为EU). 8086/8088 CPU的内部结构如下图所示： 第4章 16位微处理器 1 2 3 4 内部暂存器 IP ES SS DS CS 输入/输出控制电路 外部总线 执行部分控制电路 ∑ ALU 标志寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 通用 寄存器 地址加法器 指令队列 执行部件 （EU) 总线接口部件 （BIU) 16位 20位 8位 8位 第4章 16位微处理器 4.2.1 执行部件 执行部件EU的功能就是负责指令的执行，对指令进行译码，并利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的处理。 执行部件EU有下列部分组成： 4个通用寄存器，即AX BX CX DX; 4个专用寄存器，即基数指针寄存器BP、堆栈指针寄存器SP、源变址寄存器SI、目的变址寄存器DI; 标志寄存器； 算术逻辑单元。 说明： 4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用，也可以作为8位寄存器使用。 AX寄存器也称为累加器。许多指令都是利用累加器来执行的。 算术逻辑部件主要是加法器，绝大部分指令的执行都是由加法器完成的。 标志寄存器共有16位，其中7位未用，格式如下表所示，各位的含义见课本75页表4-1 第4章 16位微处理器 根据功能，8086/8088的标志可以分为两类：一类叫状态标志，另一类叫控制标志。状态标志表示前面的操作执行后，ALU处于何种状态，该状态会影响后面的操作；控制标志是人为设置的，指令系统中有专门的指令用于控制标志的设置和清除，每个控制标志都对某一特定的功能起控制作用。 状态标志有6个，即SF、ZF、PF、CF、AF、OF。 SF：符号标志，和运算结果的最高位相同，表示运算结果是正还是负。 ZF：零标志，表示当前的运算结果是否为零，是则为1，否则为0。 PF：奇/偶标志，如运算结果低8位中所含的1的个数为偶数，则为1，否则0 CF：进位标志，当执行一个加法运算使最高位产生进位时，或者执行一个减法运算引起最高位产