《微型计算机原理及应用》课件第 2 章 IA-32结构微处理器.pptVIP

第 2 章 80x86系列结构微处理器与8086 本章讲述： 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.2 8086的功能结构 2.3 8086微处理器的执行环境 本章重点难点 本章介绍微型计算机系统中的核心部件微处理器（CPU），通过学习CPU的功能结构，掌握CPU中的两个独立单元（执行单元EU和总线接口单元BIU的并行执行过程；通过介绍8086寄存器结构，学习汇编语言程序设计所需的14个寄存器，掌握这些寄存器的正确使用；通过介绍8086/8088的存储器组织与分段、I/O端口地址空间等基本知识，了解8086CPU与外围电路的关系。 2.2 8086的功能结构 8086的功能结构如图2-1所示。 图2－1 8086的功能结构图 从功能结构看，分两部分： 2. 执行部件EU (Execution Unit) 1. 总线接口部件BIU (Bus Interface Unit) 二、总线接口部件BIU 负责与存储器、I/O接口电路传送信息。 1. BIU的功能： 2. BIU的组成 (1) 四个段地址寄存器 CS ––– 16位代码段寄存器 DS ––– 16位数据段寄存器 ES ––– 16位附加段寄存器 SS ––– 16位堆栈段寄存器 (2) IP ––– 16位指令指针寄存器 指向下一条要取出的指令。 (3) 20位地址加法器 16位内部寄存器提供的信息经地址加法器产生20位地址信息。 例：指令的物理地址 = CS ? 16 + IP 若CS = 1000H, IP = 3050H, 则 PA = 10000H + 3050H = 13050H 二、执行部件EU 1. EU的功能： 负责指令的执令。译码指令并利用内部寄存器和ALU来处理数据。 2. 结构组成 ? 四个通用寄存器AX，BX，CX，DX。 ? 四个专用寄存器： ? 标志寄存器FR。 ? 算术逻辑单元ALU。 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。 3. 8086 CPU中EU的特点 ? 四个通用寄存器AX，BX，CX，DX可以作为 16位寄存器使用，也可以分别作为 两个8位寄存器使用。 AX BX CX DX AH AL BH BL CH CL DH DL ? AX又称累加器，指令系统中许多指令都是利用AX来实现的。 ? FR共有16位，其中7位未用，各位的定义如下： 15 0 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 标志寄存器 根据功能，有两类标志 状态标志(6个) 控制标志(3个) 表2.1 8086 CPU 标志位情况 名 称 符 号 符号标志 SF 功能 与运算结果的最高位相同，当数据用补码表示时，负数的最高位为1，所以符号标志表示运算执行后的结果是正还是负 零标志 ZF 当前的运算结果为零，当前的运算结果为非零 奇偶标志 PF 运算结果所含的1的个数为偶数 进位标志 CF 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生借位时，此外，循环指令也影响这一标志 辅助进位标志 AF 加法运算时，如果第3位往第4位有进位；减法运算时，如果第3位往第4位有借位。辅助进位标志一般在BCD码运算中作为是否进行十进制调整的判断依据 溢出标志 OF 运算过程中产生溢出时，所谓溢出，是指当字节运算的结果超出了范围 ?128~ +127，或者当字运算的结果超出了范围 ?32768~ +32767时称为溢出 方向标志 DF 控制串操作指令用的标志。 DF=0, 串操作过程中的地址会不断增值；DF=1, 串操作过程中的地址会不断减值 中断标志 IF 控制可屏蔽中断的标志。 IF=0, CPU不能对可屏蔽中断请求作出响应； IF=1, CPU可以接受可屏蔽中断请求 跟踪标志 TF CPU按跟踪方式执行指令 三、BIU和EU的并行工作 BIU 取指1 取指2 取指3 取指4 取数据 取指5 … EU 等待 执行1 执行2 执行3 执行4 … 大大减少了等待对取指所需的时间，提高了CPU的利用率。一方面可以提高整个程序的执行速度，另一方面又降低了与之相配的存储器的存取速度的要求。这种重叠的操作技术，过去只在大型机中才使用称为流水线，在X86系列系列微处理器中得到了广泛的使用与提高。 2.3 8086微处理器的执行环境 本节描述汇编语言程序员看到的8086处理器的执行环境。它描述处理器如何执行指令及如何存储和操作数据。执行环境包括内存（地址空间）、通用数据寄存器、段寄存器、标志寄存器（EFLAGES）和指令指针寄存器等。 2.3.1