《微机原理与应用》第2章微机体系结构.ppt

《《微机原理与应用》第2章微机体系结构.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章微型计算机的体系结构主要内容微处理器内部结构；8086的内部寄存器和标志位；8086微处理器的引脚功能；8086的存储器组织；8086CPU时序80X86系列微处理器的结构特点。微处理器的功能是计算机系统的核心根据指令实现各种相应的运算实现数据的暂存实现与存储器和接口的信息通信…….3微处理器的一般结构运算器算术逻辑运算，由加法器和(ALU)一些辅助逻辑电路组成指令流控制控制器时序控制，产生节拍定时信号指令译码和操作控制寄存器组存放临时数据、运算的中间结果、运算特征、操作数地址性能：8位→16位→32位→64位主要部件

2、程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码操作数执行微型计算机的工作过程程序：具有一定功能的指令的有序集合指令：由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。指令执行过程取指令指令译码取操作数执行指令存结果问题：1.CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？——操作系统2.CPU如何按程序控制流执行指令？——程序计数器3.CPU如何知道从哪里取操作数？——地址、寻址方式指令流水线指令流水线有两种运作方式：串行方式：取指令和执行指令在不同的时刻按顺序执行。并行方式：取指令和执行指令可

3、同时执行，需要有能并行工作的硬件的支持。7串行工作方式8086以前的CPU采用串行工作方式取指令1执行1取指令2执行2CPUBUS忙碌忙碌取指令3执行3忙碌空闲空闲空闲t1t0t2t3t4t56个周期执行了3条指令8并行工作方式8086CPU采用并行工作方式取指令1取指令2取指令3取指令4执行1执行2执行3BUS忙碌执行4CPUt1t0t2t3t4t5取指令5执行5忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌6个周期执行了5条指令98088/8086CPU的特点采用并行流水线工作方式——通过设置指令预取队列实现对内存空间实行分段管理——将内存分为4个

4、段并设置地址段寄存器，以实现对1MB空间的寻址支持多处理器系统CPU内部结构存储器寻址部分工作模式102.18086CPU的内部逻辑结构8086是Intel系列的16位微处理器，常用HMOS工艺制造，它有16位数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达220即1MB。8088微处理器是准16位，其内部逻辑按16位设计，但外部数据总线只有8条。8086的内部逻辑结构由总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）构成，两者可以并行工作。执行部件EU（ExecutionUnit）EU的功能是执行指令；EU从指令队列中取出指令代码，将其译码

5、，发出相应的控制信息；控制数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在FLAGS中。EU由以下各部分组成：算术逻辑单元ALU标志寄存器FLAGS（FR）通用寄存器组执行部件控制电路总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）BIU负责与存储器I/O端口传送信息。BIU从内存中取出指令送到指令队列；当EU需要数据时，BIU与EU配合，从指定的内存或I/O端口取出数据给EU；当运算结束时，BIU将运算结果送入指定的内存单元或外设。BIU的组成：专用寄存器组地址加法器指令队列（6字节）总线控制逻辑BIU与EU的动作管理当指

6、令队列中有2个空字节时，BIU自动把指令取到指令队列中。当指令队列已满，而EU无总线访问请求时，BIU进入空闲状态。EU从指令队列的头部取出指令，并执行。在执行中，如需要访问内存或I/O设备，则EU请求BIU取操作数，并直等到需要的操作数到来后，EU才继续操作。若BIU处于空闲态，它立即响应请求，若BIU正在取指令到指令对列，它先完成取指令操作，再响应EU的请求。EU在执行转移、调用、返回等指令时，指令队列中的指令被清除，BIU重新从存储器中取出指令送入指令队列，EU才继续执行指令。因为EU与BIU并行工作，在整个运行期间，B

7、IU总是忙碌的，充分利用了总线，CPU效率很高。(动画)2.28086的寄存器结构存储器是计算机存储信息的地方。掌握数据存储格式，以及存储器的分段管理对以后的汇编程序设计非常重要存储器也就是平时所说的主存，也叫内存，可直接与CPU进行数据交换。主存利用地址区别寄存器是微处理器（CPU）内部暂存数据的存储单元，以名称表示，例如：AX，BX..….等外存主要指用来长久保存数据的外部存储介质，常见的有硬盘、光盘、磁带、U盘等。外存的数据只能通过主存间接地与CPU交换数据程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要时才进入主存你能区别寄

8、存器、存储器(主存)、外存(包括硬盘、光盘、磁带等存储介质)吗？AX(Accumulator)累加器。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等BX（BaseaddressRegister）基址寄存器。常用做存放存储器地址通用寄存器组CX(Count)计数寄存器。在循环和串操作时