微机接口第章 微处理器结构温.pptVIP

（1）运算器： ALU (arithmetic logic unit) 包括算术逻辑单元，用来对数据进行算术和逻辑运算，运算结果的一些特征由标志寄存器储存。 （2）控制器：control unit 包括指令寄存器、指令译码器以及定时与控制电路。根据指令译码的结果，以一定时序发出相应的控制信号，用来控制指令的执行。 1)总线接口单元(BIU: Bus Interface Unit) 　BIU是8086 CPU在存储器和I/O设备之间的接口部件，负责对全部引脚的操作，即8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由BIU完成的。所有对外部总线的操作都必须有正确的地址和适当的控制信号，BIU中的各部件主要是围绕这个目标设计的。 BIU提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制总线，其　　　　具体任务是：负责从内存单元中预取指令，并将它们送到指令队列缓冲器暂存。CPU执行指令时，总线接口单元要配合执行单元，从指定的内存单元或I/O端口中取出数据传送给执行单元，或者把执行单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端口中。 BIU的构成：由20位地址加法器、4个段寄存器、16位指令指针、指令队列缓冲器和总线控制逻辑电路等组成。 1) 通用寄存器 通用寄存器又称数据寄存器，既可作为16位数据寄存器使用，也可作为两个8位数据寄存器使用。 　　当用作16位时，称为AX、BX、CX、DX。 　　当用作8位时，AH、BH、CH、DH存放高字节，AL、BL、CL、DL存放低字节，并且可独立寻址。这样，4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器来使用。 2) 段寄存器 8086 CPU有20位地址总线，它可寻址的存储空间为1MB。而8086指令给出的地址编码只有16位，指令指针和变址寄存器也都是16位的，所以CPU不能直接寻址1 MB空间。 　　为此采用分段管理，即8086用一组段寄存器将这1 MB存储空间分成若干个逻辑段，每个逻辑段长度小于等于64 KB，用4个16位的段寄存器分别存放各个段的起始地址(又称段基址)，8086的指令能直接访问这4个段寄存器。不管是指令还是数据的寻址，都只能在划定的64 KB范围内进行。寻址时还必须给出一个相对于分段寄存器值所指定的起始地址的偏移值(也称为有效地址)，以确定段内的具体地址。对物理地址的计算是在BIU中进行的，它先将段地址左移4位，然后与16位的偏移值相加。 段寄存器共有4个CS、DS、SS、ES 　 代码段寄存器CS (code segment)：表示当前使用的指令代码可以从该段寄存器指定的存储器段中取得，相应的偏移值则由IP提供； 　 堆栈段寄存器SS (stack segment)：指定当前堆栈的起始地址； 　 数据段寄存器DS (data segment)：指示当前程序使用的数据所存放段的起始地址； 　 附加段寄存器ES (extra segment)：指出当前程序使用附加段地址的起始位置，该段一般用来存放原始数据或运算结果。 3) 指针与变址寄存器 参与地址运算的主要是指针与变址寄存器组中的4个寄存器，指针与变址寄存器都是16位寄存器，一般用来存放地址的偏移量(即相对于段起始地址的距离)。 在BIU的地址器中，与左移4位后的段寄存器内容相加产生20位的物理地址。 堆栈指针SP用以指出在堆栈段中当前栈顶的地址。入栈(PUSH)和出栈(POP)指令由SP给出栈顶的偏移地址。 基址指针BP指出要处理的数据在堆栈段中的基地址，故称为基址指针寄存器。 变址寄存器SI和DI用来存放当前数据段中某个单元的偏移量。 4) 指令指针与标志寄存器 指令指针IP的功能跟Z80 CPU中的程序计数器PC的功能类似。正常运行时，IP中存放的是BIU要取的下一条指令的偏移地址。它具有自动加1功能，每当执行一次取指令操作时，它将自动加1，使它指向要取的下一内存单元，每取一个字节后IP内容加1，而取一个字后IP内容则加2。某些指令可使IP值改变，某些指令还可使IP值压入堆栈或从堆栈中弹出。 标志寄存器FLAGS/PSW：是16位的寄存器，8086共使用了9个有效位，标志寄存器格式如图2.5所示。其中的6位是状态标志位，3位为控制标志位。状态标志位是当一些指令执行后，表征所产生数据的一些特征。而控制标志位则可以由程序写入，以达到控制处理机状态或程序执行方式的表征。 图2.5 标志寄存器格式 D15 D14 D13 D12 D