第二章微处理器及其体系结构ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器及其体系结构本章主要内容：1.Intel8086CPU的基本结构2.Intel8086的引脚功能及工作方式3.Intel8086的操作及其时序4.8086与8088的异同5.高性能微处理器及其先进技术第一节8086微处理器的基本结构一、8086内部结构8086的内部结构如图2.1所示。8086从功能上可分为两部分，即总线接口单元（BusInterfaceUnit，BIU）和执行单元（ExecutionUnit，EU）。8086与8088的相同点：执行部件完全相同。8086与8088的不同点：BIU部分，8086的外部数据总线为16位，指令队列6字节；而8088

2、的外部数据总线为8位，指令队列4个字节。8086总线总线控制逻辑8位队列总线AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器暂存寄存器ALU标志寄存器FREU控制器指令执行部件（EU）8086ALU数据总线（16位）123456指令队列总线接口部件（BIU）CSDSSSESIP内部寄存器数据总线（16位）Σ地址总线（20位）图2.18086CPU的内部结构框图8088CPU的内部结构框图1234内部暂存器IPESSSDSCS总线控制电路8088外部总线∑地址加法器指令队列总线接口部件（BIU)地址总线20位数据总线8位队列总线8位ALU数据总线16位EU控制电路AL

3、U标志寄存器FRAHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器执行部件（EU)暂存器1.总线接口部件（BIU）1）功能BIU是8086与存储器和数据总线的接口，它提供了16位双向数据总路线和20位地址总线。其具体功能包括：取指令、指令排队、读操作数、写操作数、地址形成和总线控制。2）组成（1）四个段地址寄存器。8086的存储器地址由段地址和段内偏移量地址两部分经过一定的运算得到，段寄存器就是用来存放段起始地址的，是16位的寄存器。（2）指令指针寄存器IP。IP的功能类似于程序计数器PC，用来存放下一条要执行指令的偏移地址。程序不能直接访问IP，只能由BIU自动修改

4、。（3）地址加法器。用来计算20位存储地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，但8086内部所有的寄存器都是16位的，所以需要由一个附加的机构来根据16位寄存器提供的信息来计算出20位的物理地址。将段寄存器内容左移4位（相当于×24），然后再与偏移量相加。（4）指令队列缓存器。指令队列缓存器是一组8位寄存器，用来暂存从存储器中取出来的指令，有6个字节。指令队列采用“FIFO”（先进行出）的管理方式，允许预取6字节的指令代码。即通过地址加法器根据CS和IP的内容得到一个指令的物理地址。取指令和执行指令的操作是并行的，从而提高了CPU的效率。2.执行部件（EU）1）功

5、能EU负责从BIU人指令队列头部取得指令，并对指令进行译码，根据指令的要求向它的各个部件发出控制命令，从而完成指令的执行。2）组成（1）算术逻辑运算部件（ALU）。16位ALU用来对8位或16位操作数进行算术逻辑运算。另外，16位的暂存器也可参加运算（用来存放参加运算的操作数）。为了加快数据传送，EU中所有寄存器和数据通路的数据宽度都是16位。（2）标志寄存器（FR）。16位标志寄存器用来表示ALU运算后的结果特征，为下一条指令的执行提供操作信息。（3）通用寄存器组。EU中共有8个16位的寄存器组，AX、BX、CX、DX称为通用寄存器组；SP、BP、DI、SI为专用寄存器组。

6、（4）EU控制器。EU控制器主要用于取指令的控制和时序控制。BIU和EU并不是同步工作的，它们按以下流水线技术原则管理：当8086的指令队列中有两个空字节，总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。当执行部件准备执行一条指令时，它会从总线接口部件的指令队列前取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或输入/输出设备，那么，执行部件就会请求总线接口部件，进入总线周期，完成访问内存或输入/输出端口的操作；如果BIU此时正处于空闲状态，则立即响应EU的总线请求；若BIU正处于取指令阶段，则BIU先执行完这个取指令的总线周期，然后再去响应EU

7、发出的访问总线的请求。当指令队列已满，且EU又没有进行总线访问时，BIU便进入空闲状态。当EU执行转移、调用、返回指令时，BIU将自动清除指令队列中原有的内容，重新填充指令队列。二、8086的寄存器组SPBPSIDIIPFLAGSCSDSSSESAH　　ALBH　　BLCH　　CLDH　　DL15　　87　　　0AXBXCXDX累加器基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针基址指针源变址寄存器目的变址寄存器指令指针标志寄存器代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器数据寄存器地址指针和变址寄存器通用