第3章微处理器及其系统课件.ppt

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1、第3章微处理器及其系统3.18086/8088微处理器3.28086/8088系统的最小/最大工作方式3.38086/8088的存储器3.48086/8088指令系统3.58x86微处理器30多年来,在微处理器领域，Intel系列CPU一直占着主导地位。尽管8086/8088后续的80286、80386、80486以及Pentium系列CPU结构与功能已经发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲,它们仍然是经典的8086/8088CPU的延续与提升。3.18086／8088微处理器8086是Intel系列的16位微处理器。8086有16根数据线和20根地址线，可

2、以处理8位或16位数据，寻址1MB的存储单元和64KB的I／O端口。在推出8086之后不久,Intel公司还推出了准16位微处理器8088。8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是按16位设计的,但外部数据总线只有8条。这样设计的目的主要是为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接兼容。在本节中，对8088也将加以说明。3.1.18086／8088CPU的内部结构从功能上讲，8086可分为两个部分，即总线接口单元BIU(BusInterfaceUnit)和执行单元EU(ExecutionUnit)。具体组成见下一页图：AHALAXBHBLBXCHCLCXDHDLD

3、XSPBPDISI通用寄存器暂存寄存器ALU标志执行部分控制电路123456CSDSSSESIP内部暂存器总线控制电路地址加法器AB20位16位DB8位队列总线指令队列缓冲器8086数据总线16位执行部件（EU）总线接口部件（BIU）8086CPU结构图ALU数据总线16位BIU内有4个16位段地址寄存器CS(代码段寄存器,CodeSegment)、DS(数据段寄存器,DataSegment)、SS(堆栈段寄存器,StackSegment)和ES(附加段寄存器,ExtraSegment)，16位指令指针IP，6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。（1）16

4、位算术逻辑单元(ALU)：（2）16位标志寄存器F：（3）数据暂存寄存器：（4）通用寄存器组：（5）EU控制电路：(一)总线接口单元BIU功能：完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送（1）从内存取指令送到指令队列。（2）CPU执行指令时，配合EU从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。1）指令队列缓冲器：8086的指令队列为6个字节，而8088的指令队列为4个字节。在执行指令的同时，从内存中取下面1条或几条指令，取来的指令依次放在指令队列中。“先进先出”的原则：(1)取指时当指令队列缓冲器中存满1

5、条指令后，EU执行。(2)指令队列缓冲器中只要空出2个(对8086)或空出1个(对8088)指令字节时，BIU自动执行取指操作，直到填满。(3)在EU执行指令的过程中，指令需要对存储器或I／O设备存取数据时，BIU将在执行完现行取指的存储器周期后的下一个存储器周期，对指定的内存单元或I／O设备进行存取操作，交换的数据经BIU由EU进行处理。(4)当EU执行完转移、调用和返回指令时，则要清除指令队列缓冲器，并要求BIU从新的地址重新开始取指令，新取的第1条指令将直接经指令队列送到EU去执行，随后取来的指令将填入指令队列缓冲器。2）地址加法器和段寄存器：8086

6、有20根地址线，内部寄存器有16位，采用了16位的段寄存器与16位的偏移地址即“段加偏移”的技术。利用各段寄存器分别来存放确定各段的起始地址的16位段地址信息，而由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址(又称为逻辑地址或简称为偏移量)，然后，将它与左移4位后的段寄存器的内容同时送到地址加法器进行相加，最后形成一个20位的实际地址(又称为物理地址)，以对存储单元寻址。+段寄存器值偏移量物理地址16位4位16位20位存储器物理地址的计算方法＋逻辑地址物理地址如何计算物理地址？要形成某指令码的物理地址（即实际地址），就将IP的值与代码段寄存器CS（CodeSe

7、gment）左移4位后的内容相加。【例3.1】假设CS＝4000H，IP＝0300H，则指令的物理地址PA＝4000H×16＋0300H＝40300H。3）16位指令指针IP(InstructionPointer)其功能与8位CPU中的PC类似。正常运行时，IP中含有BIU要取的下1条指令(字节)的偏移地址。IP在程序运行中能自动加1修正，使之指向要执行的下1条指令(字节)。2.执行单元EU执行单元EU并不与系统的总线控制电路直接相连。EU的功能只是负责执行指令；执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指