微机原理 第2章 8086系统结构.pptVIP

第2章 8086系统结构 2.0 概述 2.1 8086CPU结构 2.2 8086CPU引脚及其功能 2.3 8086存储器组织 2.4 8086系统配置 2.5 8086CPU时序 2.0 概述 微处理器结构受到的限制 16位微处理器的结构特点 8086CPU概况 1、微处理器结构受到的限制 由于工艺技术和成本的限制，微处理器的结构受到以下几个方面的限制： 引脚数限制 芯片面积限制 器件速度限制 2、16位微处理器的结构特点 引脚功能复用 单总线、累加器结构 可控三态电路 总线分时复用 3、8086 CPU概况 引脚数目：40 数据总线数目：16 地址总线数目：20 直接寻址的空间：220=1MB 主频：5MHz 2.1 8086 CPU内部结构 总线接口部件（BIU） 指令执行部件（EU） 8086 CPU结构框图 1、总线接口部件 BIU功能 BIU结构 BIU工作过程 (1) BIU功能 BIU是8086 CPU与外部（存储器和I/O接口）的接口，提供16位数据总线和20位地址总线，完成所有外部总线操作 形成20位物理地址 取指令、指令排队 读/写操作数 总线控制 (2) BIU结构 16位段寄存器（4个） CS：代码段寄存器 DS：数据段寄存器 ES：附加段寄存器 SS：堆栈段寄存器 16位指令指针寄存器IP：存放下一条将要执行指令的偏移地址 20位物理地址加法器：将16位逻辑地址转换为存储器的20位物理地址 6字节指令队列：预存6字节的指令代码 总线控制部件：发出总线控制信号 (3) BIU工作过程 取指令 指令排队，等待EU取指令 从存储器或I/O端口读写操作数 向存储器或I/O端口输出EU的运算结果 修改指令指针IP，指向下一条指令的偏移地址。当EU执行转移、调用或返回指令时，则BIU清除指令队列，从转移指令的新地址取得指令，并立即送给EU执行，然后从后续的指令序列中取指令填满队列 2、指令执行部件 EU功能 EU结构 EU工作过程 (1) EU功能 指令译码 执行指令 (2) EU结构 算术逻辑单元ALU：完成8位或16位二进制运算，16位暂存器暂时存放操作数 标志寄存器：存放ALU运算结果特征 寄存器组：4个通用的16位寄存器AX、BX、CX、DX；4个指针和变址寄存器BP、SP、SI、DI EU控制器：取指令控制和时序控制部件 (3) EU工作过程 EU从BIU的指令队列的输出端取指令 进行指令译码 若执行指令需要从存储器或I/O端口去取操作数，则EU将操作数的偏移地址通过内部的16位数据总线送给BIU，与段基地址一起，在BIU的地址加法器中形成20位物理地址，申请访问存储器或I/O端口，取得操作数送给EU EU根据指令要求向EU内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能。 3、8086 CPU结构框图 8086 CPU寄存器结构 通用寄存器 指针和变址寄存器 段寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器PSW 寄存器的特殊用途和隐含性 在指令中没有明显的标出，而这些寄存器参加操作，称之为“隐含寻址”。 具体的：在某类指令中，某些通用寄存器有指定的特殊用法，编程时需遵循这些规定，将某些特殊数据放在特定的寄存器中，这样才能正确的执行这些指令。采用“隐含”的方式，能有效地缩短指令代码的长度。 通用寄存器 指针和变址寄存器 段寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器PSW 条件标志 条件标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们根据有关指令的运行结果由CPU自动设置，这些状态信息往往作为后续条件转移指令的转移控制条件，包括6位： OF：溢出标志，在运算过程中，如操作数超出了机器数的表示范围，称为溢出，OF=1，否则OF=0 SF：符号标志，记录结果的符号，结果为负SF=1，否则SF=0 ZF：零标志，运算结果为0，ZF=1，否则ZF=0 CF：进位标志，进行加法运算时从最高位产生进位，或减法运算从最高位产生借位CF=1，否则CF=0 AF：辅助进位标志：本次运算结果，低4位向高4位产生进位或借位，AF=1，否则AF=0 PF：奇偶标志，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件，当结果操作数低8位中1的个数为偶数时PF=1，否则PF=0 注意，溢出和进/借位标志的区别 进/借位表示无符号数的运算结果是否超出范围，即使超出范围，如果保存进位或借位，运算结果仍然是正确的　 溢出标志表示有符号数的运算结果是否超出范围，若超出范围，则运算结果不正确　 处理器根据算术运算的结果设置CF与OF标志： 设置CF标志时，将运算结果视为无符号数　 设置OF标志时，运算结果被视为有符号数　 控制标志 DF：方向标志，用在串处理指令中控制处理信息的方向。 当DF=1时，每次操作后，SI和DI减小，