微机原理及接口技术-第3章-80X86微处理器及其体系结构.ppt

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1、Chapter380X86CPUandstructureMainContent8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构8086微处理器的外部引脚特性8086微处理器的存储器和I/O组织8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式80286、80386、80486等高档微处理器教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构；8086微处理器的存储器和I/O组织教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织13.18086微处理器的内部结构微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处

2、理器”，又称“中央处理器（CPU）”，其职能是执行A/L运算，并负责控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。3.1.1Basicperformanceindex16位微处理器；采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管；使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装；时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为.3ms~0.6ms16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。23.1.28086微处理器内部结构组成图3-1808

3、6CPU内部结构框图31．EU执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16位的通用寄存器(UR)，一个16位的状态标志寄存器(SFR)，一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。2．BIU总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。

4、主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。4等待取指1执行1等待取指2执行2等待取指3执行3CPU总线忙闲忙闲忙闲传统微处理器的指令执行过程:串行工作方式1）CPU执行指令时总线处于空闲状态2）CPU访问存储器(存取数据或指令)时要等待总线操作的完成缺点：CPU无法全速运行5取指1取指2取指3取指4取指5取指6EU总线执行1执行2执行3执行4执行5执行6忙忙忙忙忙忙BIU8086CPU的指令执行过程:并行工作方式总线空闲时预取指令，使CPU需要指令时能立刻得到6指令预取队列的存在使EU和BIU两个部分可同时进行工作，从而提高了CPU的效率；降低了

5、对存储器存取速度的要求流水线(pipeline)操作73.1.38086CPU的寄存器(register)结构8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄器，如所示。累加器AHALBHBLCLDHDLCHSPSIDIIPFLAGSCSDSSSESBP基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器指令指针寄存器标志寄存器代码段寄存器段寄存器附加段寄存器堆栈段寄存器数据寄存器地址指针和变址寄存器控制寄存器通用寄存器数据段寄存器8086CPU内部寄存器结构8含14个16位寄存器，按功能可分为三类

6、8个通用寄存器4个段寄存器2个控制寄存器9通用寄存器数据寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指针寄存器（SP，BP）变址寄存器（SI，DI）10数据寄存器8088含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个8位寄存器，即：AXAH，ALBXBH，BLCXCH，CLDXDH，DL常用来存放参与运算的操作数或运算结果11数据寄存器特有的习惯用法AX：累加器(accumulator)。多用于存放中间运算结果。所有I/O指令必须都通过AX与接口传送信息；BX：基址寄存器(base)。在间接寻址中用于存放基地址；CX：计数寄存器(counter)。用于在循环或串操作指令中存放循环次数或重复次数；DX：

7、数据寄存器(data)。在32位乘除法运算时，存放高16位数；在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址。12表3.1通用寄存器的特定用法寄存器操作寄存器操作AX字乘，字除，字I/OCL变量移位，循环移位AL字节乘，字节除，字节I/O，查表转换，十进制运算DX字乘，字除，间接I/OAH字节乘，字节除SP堆栈操作BX查表转换SI数据串操作指令CX数据串操作指令，循环指令DI数据串操作指令13地址指针寄存器SP：堆栈指针寄存器(stac