微型计算机原理及应用教学课件 第2章微处理器.ppt

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1、第2章微处理器2·1微处理器2·28086/8088微处理器2·38086指令系统和汇编语言2·4飞速发展CPU本章学习目标8086/8088CPU的组成、引脚功能和工作模式。时序基本概念。微处理器的发展历程，主流CPU及其最新技术。返回本章首页2.1微处理器概述2.1.1CPU的基本概念和组成2.1.2CPU主要技术参数2.1.3CPU主流技术术语浅析返回本章首页2.1.1CPU的基本概念和组成微处理器（MicroProcessingUnit），即微型化的中央处理器。中央处理器CPU的英文全称是CentralProcessi

2、ngUnit。早期微处理器以MPU表示，以区别于大型主机的多芯片CPU。但现在已经不加区分，都用CPU表示。返回本节2.1.2CPU主要技术参数1．位、字节和字长2．CPU外频3．前端总线（FSB）频率4．CPU主频4．CPU主频5．L1和L2Cache的容量和速率返回本节2.1.3CPU主流技术术语浅析1．流水线技术2．超流水线和超标量技术3．乱序执行技术4．分支预测和推测执行技术5．指令特殊扩展技术返回本节2.28086/8088微处理器2.2.18086的编程结构2.2.28086的工作模式和引脚功能2.2.38086的

3、系统组成2.2.48086的总线时序返回本章首页2.2.18086的编程结构1．总线接口部件(BIU)2．执行部件EU3．“流水线”结构4．通用寄存器的用法5．标志寄存器图2-18086的编程结构图1．总线接口部件(BIU)总线接口部件由下列各部分组成：（1）4个段地址寄存器；CS——16位的代码段寄存器；DS——16位的数据段寄存器；ES——16位的扩展段寄存器；SS——16位的堆栈段寄存器；（2）16位的指令指针寄存器IP；（3）20位的地址加法器；（4）6字节的指令队列缓冲器。执行部件的功能就是负责从指令队列取指令并执行

4、。从编程结构图可见，执行部件由下列几个部分组成：（1）4个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX；（2）4个专用寄存器：（3）标志寄存器FR；（4）算术逻辑单元ALU。2．执行部件EU3．“流水线”结构总线接口部件BIU和执行部件EU并不是同步工作的，两者的动作管理遵循如下原则：每当8086的指令队列中有2个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。而同时EU从指令队列取出一条指令，并用几个时钟周期去分析、执行指令。当指令队列已满，而且EU对BIU又无总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。在执行转移、调用和返回指令时，指令队列

5、中的原有内容被自动清除。表2-1寄存器的隐含用法4．通用寄存器的用法图2-2标志寄存器结构图标志寄存器（FlagRegister）共有16位，其中7位未用。标志寄存器内容如图2-2所示：（1）条件标志（2）控制标志5．标志寄存器返回本节2.2.28086的工作模式和引脚功能1．最小工作模式2．最大工作模式3．8086CPU的引脚信号1．最小工作模式由图2-3可知，在8086的最小模式中，硬件连接上有如下几个特点：（1）MN/引脚接+5V，决定了8086工作在最小模式。（2）有一片8234A，作为时钟发生器。（3）有三片8282

6、或74LS373，用来作为地址锁存器。（4）当系统中所连接的存储器和外设比较多时，需要增加系统数据总线的驱动能力，这时，可选用两片8286或74LS245作为总线收发器。图2-38086CPU最小模式下的典型配置2．最大工作模式由图2-4可知，最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别：最大模式下多了8288总线控制器。图2-48086CPU最大工作模式下的典型配置3．8086CPU的引脚信号8086CPU采用双列直插式的封装形式，具有40条引脚，见图2-5。它采用分时复用的地址/数据总线，所以有一部分引脚具有双重功能，即在不

7、同时钟周期内，引脚的作用不同。图2-58086的引脚信号（括号中为最大模式下的名称）返回本节2.2.38086的系统组成1．8086的存储体结构2．8086存储器的分段结构3．8086存储器的逻辑地址与物理4．8086存储器20位物理地址的形成1．8086的存储体结构表2-3BHE和A0的意义图2-68086系统的存储结构2．8086存储器的分段结构8086CPU中有四个段寄存器：CS，DS，SS和ES，这四个段寄存器存放了CPU当前可以寻址的四个段的基值，也即可以从这四个段寄存器规定的逻辑段中存取指令代码和数据。一旦这四个段

8、寄存器的内容被设定，就规定了CPU当前可寻址的段，如图2-7所示。图2-7当前可寻址的存储器段（堆栈段和附加段重叠）3．8086存储器的逻辑地址与物理8086CPU中的每个存储元在存储体中的位置都可以使用实际地址和逻辑地址来表示。CPU访问存储器时，要形成20位的物理地址，即