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第二章 微处理器指令系统 微处理器内部结构 8088/8086的寻址方式 指令系统 1、传送类指令 2、运算类指令 3、位操作类指令 4、控制转移类指令 教学重点 该章是本课程的一个关键内容，是程序设计的基础。 熟悉8088内部结构 理解各种寻址方式 掌握8088常用指令的功能及应用 一、微处理器内部结构 算术逻辑单元（运算器） 寄存器组 指令处理单元（控制器） 2.1.2 8088/8086的功能结构 8088的内部结构从功能分成两个单元 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数据的运算 两个单元相互独立，分别完成各自操作 两个单元可以并行执行，实现指令取指和执行的流水线操作 8088/8086结构 执行单元EU： 负责指令的译码、执行； 与BIU连接，不与外界联系。 总线接口BIU： 内部与EU连接，外与微处理器外部总线连接，负责与存储器、I/O接口进行联络，存取指令、操作数等。 执行部件(EU) 16位的算术逻辑单元ALU 8个16位的通用寄存器 AX,BX,CX,DX，它们又可以分成8个8位的寄存器使用 AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL SP——堆栈指针寄存器 BP——基址指针寄存器 SI ——源变址寄存器 DI ——目的变址寄存器 16位的标志寄存器 包括6位状态标志、3位控制标志，有7位没有使用。 EU控制系统(指令译码逻辑) 16位的算术逻辑单元ALU 任务：算术、逻辑、移位操作 两个输入端 累加器 暂存器 两个输出端 经内部总线把结果送回累加器 标志寄存器：输出标志信息 8086/8088寄存器 EU： 8个16位的通用寄存器 AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI FLAGS：标志寄存器 BIU： 4个16位的段寄存器：CS、DS、SS、ES IP：指令指示器 AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI 为什么需要这些寄存器（P28） 16位的标志寄存器(Flags) 6个状态标志：表示处理器当前运行的状态。 CF——进位标志，运算结果有进(借)位，CF=1 AF——辅助进位标志，低4位向前有进(借)位，AF=1 ZF——零标志，结果为0， ZF=1 SF——符号标志，最高位的值 OF——溢出标志，双高位判别法确定 PF——奇/偶标志，运算结果低8位中1的个数为偶数个，PF=1 3个控制标志：控制处理器的某一特定功能。 IF——可屏蔽中断允许标志，IF=1表示允许 DF——方向标志，DF=0 地址增量变化；DF=1地址减量变化 TF——陷阱标志(单步执行标志) 标志寄存器 最高位=1，SF=1 低8位中1数为4个，PF=1 运算结果不为0，ZF=0 低4位向前有进位，AF=1 最高位向前没有进位，CF=0 总线接口部件(BIU) 4个16位的段地址寄存器 CS——代码段寄存器 DS——数据段寄存器 SS——堆栈段寄存器 ES——附加段寄存器 16位的指令指针寄存器 IP 20位的地址加法器 段地址左移4位+偏移量 → 20位的实际物理地址 段地址*16+偏移量 → 20位的实际物理地址 6个字节的指令队列 8086/8088的存储器分段方法 段地址 偏移地址 物理地址 逻辑地址 内存分段访问的优点 可用16位寄存器的值运算生成20位物理地址值，用于访问1MByte空间的存储器。 内存分段使用，各施其职，每个段的访问方式又各不相同，有利于管理。如：代码段存放程序，为有跳转的顺序访问；数据段是随机访问；堆栈段是FILO访问；附加段既可以随机访问又可以顺序访问。 若要防止各段干涉，可将各段定义为相互独立。 若要节省存储器，可尽量将各段重叠，甚至重合。 不用修改程序可将程序重定位。因为一般编程时，程序中只使用偏移地址来寻址，不修改偏移地址，只改变段地址，就能实现程序的重载。 指令的执行过程 一条指令的执行可以分为：取指令、指令译码、指令执行三步。在指令执行时根据需要在存储器中存取操作数。 在8位微处理器中，是按照这三步周而复始的循环来工作的，每次取指令都是直接从存储器中取出的。 在16位微处理器中，8086微处理器首先采用了预取指令技术，提前把指令从存储器中取到微处理器中，每次执行指令的时候直接在微处理器内部就可以获得指令，从而大大提高微处理器的性能。 预取指令技术是通过设置 预取指令缓冲队列 来实现的。 预取指令缓冲队列（ISQ) Intel 8086（8088）中设置有6（4）个字节的ISQ，当指令队列中出现2（1）个字节空时，微处理器中总线接口部件自动完成指令填充工作。当遇到分支、跳转、子程序调用等情况时，ISQ自动清空，从新的程序位置取出指令重新填充 ISQ。 8086/8088