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2005-04-26 Kunming University of Science Technology 微机原理及程序设计 Outline-第二章 8086系统结构 2.1 8086 CPU结构 2.2 8086 CPU的引脚及功能 2.3 8086 存贮器组织 2.4 8086的I/O组织 2.5 8086 系统配置 2.6 8086 CPU时序 2.1 8086的内部结构 关于8086： 8086是16微处理器，内部及对外有16位数据通路。 8088是8位微处理器，但内部有16位数据通路，而对外为8位数据通路。 8086寻址空间1MB。 8086有一个初级流水线结构，内部操作与对外操作具有并行性。 8086的内部结构组成 8086的内部主要有以下几个部分： 总线接口部件 (BIU) 执行部件 (EU) “流水线”结构 寄存器 标志寄存器 通常将这五部分合并为两大部分：总线接口部件 (BIU) 和执行部件 (EU)。 8086的内部结构图 总线接口部件(BIU) 执行部件（EU) EU 与 BIU的流水线操作 2.1.1 总线接口部件(BIU) Bus Interface Unit, BIU BIU功能： 地址形成 取指令 指令排队 读/写操作 总线控制 总线接口部件由段寄存器、指令指针寄存器、总线控制逻辑、地址加法器、指令队列等单元组成。 BIU组成 (1) 4个16位段地址寄存器：分别用来存放段的地址。 CS:代码段寄存器 DS:数据段寄存器 SS:堆栈段寄存器 ES:附加数据段寄存器 (2) 16位的指令指针寄存器IP 存放下一条要执行指令的偏移地址。 (3) 20位的物理地址加法器： 20位物理地址=段地址*16+偏移地址 (4) 6字节的指令队列缓冲器： 预存放6个字节的指令代码 先进先出的寄存器 当指令队列有2个或2个以上字节空时，BIU会自动存取指令。 (5) 总线控制逻辑： 发出总线控制信号。 BIU的工作过程： 1、计算并形成访问存储器的20位物理地址。 2、对存储器、I/O端口进行数据的输入或输出。（包含读/写操作数和总线控制的功能） 3、从内存特定的区域取指令送入指令队列。 4、当EU执行一条需要到存储器或I/O端口读取操作数的指令时，BIU将在执行完现行取指令的存储器周期后的下一个存储周期，对指令所指定的存储单元或I/O端口进行读/写操作。 2.1.2 执行部件EU Execution Unit,EU EU的主要任务： 指令译码 执行指令 执行部件EU的组成： 算术逻辑单元ALU 通用寄存器 标志寄存器 暂存器 EU控制电路。 EU的组成： (1) 算术逻辑单元ALU： 完成8位/16位运算的二进制运算。 (2) 标志寄存器PSW： 存放ALU运算结果特征。 (3) EU控制器： 取指令和时序控制部件。 EU的组成： (4) 寄存器组： 4个通用16位寄存器:AX,BX,CX,DX。每个16位的寄存器又可分为2个8位的寄存器使用。 4个专用16位寄存器：SI(源变址寄存器),DI(目的变址寄存器),SP(堆栈指针寄存器),BP(基址指针寄存器) EU工作过程 1、从BIU的指令队列输出端取得指令，并译码.将译码信息給各部件发出相应的操作控制信号。 2、对操作数进行算术和逻辑运算，将运算结果的特征状态保存到标志寄存器中。 3、控制BIU部件与存储器或I/0接口进行数据交换，并提供访问存储器或I/0端口的有效地址。 EU的技术细节 1、ALU完成算术运算和逻辑运算： 运算数可来自存储器、寄存器、或是16位暂存器。 运算结果由内部总线送出至相应位置。 运算结果的特征会反映在PSW的标志位上。 2、指令顺序执行时，和BIU是流水线工作方式；若遇到转移指令、调用指令和返回指令时，要将指令队列中的指令作废，由BIU重新取指令，EU才执行。 2.1.3 BIU和EU的流水线工作方式 [小结] 1、8086的内部结构组成。 2、BIU和EU的组成 3、 BIU和EU的功能 思考：段结构的意义 地址总线的长度和存贮空间的关系。 总线长度为 N，则可访问的空间大小为 2N 8086CPU的地址引脚有20根，能提供20位的地址信息，可直接对1M个存储单元进行访问，但CPU内部可用来提供地址信息的寄存器都是16位的，那么如何用16位寄存器实现20位地址的寻址呢？ 段寄存器的使用 内存管理的方法： 将指令代码和数据分别存储在代码段、数据段、堆栈段、附加数据段中，这些段的段地址分别由段寄存器CS、DS、SS、ES提供，而代码或数据在段内的偏移地址则由有关寄存器或立即数给出. 段寄存器在使用中应注意 在编写汇编语言源程序时，应按上述规定将程序的各个部分放在规定的