微机原理与应用课件第2章.pptVIP

1 微机原理及应用讲稿 第二章 8086系统结构 2.指令执行部件EU（Execution Unit) 2.3 8088/8086的存储器组织 * 第二章 8086系统结构 2.3 8088/8086的存储器组织 2.4 8086的系统配置及引脚功能 2.5 8086CPU时序 2.1 概述 2.2 8086CPU结构 2.1.1 CPU的主要性能指标 CPU的主要性能指标有数据宽度(或称字长)、寻址能力、工作频率(或主时钟频率)、体系结构、指令系统等。 一、 数据宽度(字长) CPU的字长是指CPU一次所能处理的二进制数的位数，是表示运算器性能的主要技术指标，一般它等于CPU数据总线的宽度。CPU字长越长，运算精度越高，处理信息速度越快，性能也越高。一般按CPU的字长来划分CPU的档次，常见的CPU字长有8位、16位、32位和64位。 2.1 概述 二、 寻址能力(或寻址范围) 寻址能力往往是指CPU能直接存取数据的内存地址的范围，这是由CPU的地址总线引脚的数目来决定的。通常用K(千)或M(兆)来表示(1K=1024个地址；1M=1024K；1G=1024M等)。例如，8088 CPU的地址总线为20根，则可直接寻址的物理地址可达1M，而 80286 CPU的地址线有24根，则其寻址能力为 16M，而 386/486/586CPU的地址线为32根，故可直接寻址的物理地址达 4G。 三、 运算速度 CPU的运算速度通常用每秒执行基本指令的条数来表示，常用的单位是MIPS(Million Instruction Per Second)，即每秒执行的百万条指令数，是CPU执行速度的一种表示方式。然而对于某一特定的CPU，其MIPS值并非定值，得出的数据会因CPU正在执行的软件的不同而不同。 2.1.2 CISC与RISC结构 按计算机的指令系统来区分，可分为CISC结构的CPU和RISC结构的CPU。CISC(即 Complex Instruction Set Computer：复杂指令集计算机)和 RISC(即 Reduced Instruction Set Computer：精简指令集计算机)分别代表了两种不同理论的 CPU设计学派。在过去的数十年间，两种理论各有不少支持者，也有许多按CISC和RISC理论设计的CPU问世。 一、 CISC结构 CISC结构的CPU是指能够识别处理100种以上汇编指令的处理器。 8088，80286等，都是按CISC理论设计的，由此可见 CISC对当今微处理器的发展有相当大的影响。CISC的处理功能很强，但执行指令的时钟周期也较长，使CPU的速度减慢了。 二、 RISC结构 RISC将机器指令简化，提供有限数量的常用和必须的指令，从而简化了CPU芯片的复杂程度，节省了芯片空间。 与CISC结构比较，RISC具有速度较快、生产成本相对较低、调试方便的特点。 2.1.3 CPU三总线 微处理器是大规模集成电路的CPU，无论什么型号的CPU，其外部管脚信号线按功能可分为四类：地址总线、数据总线、控制信号总线、电源线。其中地址总线(AB)、数据总线(DB)、控制总线(CB)统称为CPU三总线。 地址总线是从CPU发送出去，用来传递地址信息。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内部存储器地址空间的大小，它是单向的。 数据总线则是CPU与存储器、I/O设备之间进行相互数据传递的通道，因此是双向的。 控制总线是用来传递控制信号的，一部分是CPU向外发送给存储器、I/O接口电路的控制信号，另一部分是外部接口电路给CPU传来的控制信号。 上述三总线的逻辑关系一般是：CPU在工作过程中，先有地址信号，然后在控制信号的作用下，通过数据总线传递数据，三者是并行的。其中8086/8088 CPU管脚的特点是，地址总线和数据总线是分时复用的，而且某些控制信号线也具有双重功能，在特定的工作方式下，完成一个特定的功能。电源线包括正电源线和地线。 2.2 8086CPU结构 一、 8086CPU的内部结构 属第三代微处理器 运算能力： 数据总线：DB－16bit（8086）/ 8bit（8088） 地址总线：AB－20bit 内存寻址能力220＝1MB 1.总线接口部件BIU（Bus Interface Unit) 组成：16位段寄存器，指令指针，20位地址加法器，