第2章 微处理器与系统结构ppt课件.ppt

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1、第2章微处理器与系统结构2.1微处理器的基本结构2.2Intel8086微处理器2.3Pentium微处理器2.1微处理器的基本结构二、控制器一、运算器三、寄存器组2.1微处理器的基本结构一、运算器其核心是算术逻辑单元（ALU）实现二进制算术运算和逻辑运算。算术运算：加、减、乘、除。定点数浮点数逻辑运算：与、或、非、异或等。标志寄存器数据暂存器ALU数据暂存器2.1微处理器的基本结构二、控制器指令译码器程序计数器节拍发生器时钟T1.控制器的实现方式。组合逻辑控制器微程序控制器形成微操作控制信号2.指令周期、总线周期与时钟周期。总线周期指令周期+1微操作控制器地址码操作码指令寄存器2.1微处理器

2、的基本结构三、寄存器组1.按存放内容来分地址寄存器指令寄存器数据寄存器标志寄存器2.按使用范围来分通用寄存器专用寄存器寄存器组程序计数器标志寄存器2.1微处理器的基本结构寄存器组标志寄存器数据暂存器ALU数据暂存器指令译码器微操作控制器节拍发生器程序计数器时钟地址码操作码指令寄存器2.2Intel8086微处理器一、8086CPU的功能结构二、8086CPU的寄存器组2.2Intel8086微处理器一、8086CPU的功能结构1.总线接口单元（BIU）2.执行单元（EU）注意：EU和BIU可以并行工作，即2级流水线。(a)早期CPU指令的执行过程(b)8086CPU指令的执行过程取指执行取指执

3、行取指执行取指执行取指执行返回123456内部暂存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队列执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位16位8位暂存器暂存器2.2Intel8086微处理器二、8086CPU的寄存器组1.通用寄存器AXBXCXDXSIDIBPSPD0AHALDLCLBLCHBHDHD15主要用于存放参与运算的数据主要用于存放内存单元的偏移地址2.2Intel8086微处理器二、8086CPU的寄存器组2.专用寄存器指令指针寄存器标志寄存器IPCF…ZF…D

4、15D0CSESSSDS代码段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器数据段寄存器只用于存放内存单元的段地址1.寻址空间物理地址00000H00001HFFFFDHFFFFEHFFFFFH220字节=1MBD0D7字节单元三、内存储器的组织2.2Intel8086微处理器8086CPU只有20条地址线，故存储器物理地址范围为00000H～FFFFFH，即最大存储空间为1MB。2.2Intel8086微处理器2.分段管理b）段的长度≤64KBa）段的起始地址低4位必须为0（1）分段规则物理地址00000H00001H0FFFFH00004H1000FH00010H把1MB存储空间分成若干的逻辑段来使用。2

5、.2Intel8086微处理器a）逻辑地址的表示段基址：偏移量（16位）（16位）（2）物理地址与逻辑地址编写程序时，指令中使用的操作数地址是逻辑地址。CPU执行指令时，才将其转换为对应的物理地址。例如:逻辑地址0001H：0000H0001H：0001H0001H：FFFFHb）两者的转换关系物理地址＝段基址左移4位＋偏移量物理地址00010H00011H1000FH2.2Intel8086微处理器由此可见:物理地址00000H00001H0FFFFH00010H00011H1000FH逻辑地址0001H：0000H0001H：0001H0001H：FFFFH物理地址00010H00011H

6、1000FH逻辑地址0001:0000H0001:0001H0001:FFFFH段基址是一个段的起始单元的物理地址的高16位；偏移量是一个单元在段中偏离起始单元的字节数。2.38086微机系统结构a）分段后就可以用逻辑地址来代替物理地址，而逻辑地址可以用两个16位寄存器来保存，解决了地址在CPU中的保存问题。（3）讨论：为什么要将存储器分段管理？段基址：偏移量（16位）（16位）CSBX、SI、DIIP取指令代码存或取数据出或入堆栈SSSP、BPDSES2.2Intel8086微处理器b）分段管理使操作系统可以灵活地为程序代码、数据分配存储空间。物理地址00000H00010HFFFFH000

7、1H0000HFFFFH0001H0000H偏移量05H04H05H04H编写程序时，程序员其实只对各指令、各数据在存储器中的相对位置（偏移量）做了安排。程序运行时，操作系统为程序在存储器中分配了具体存放空间，段基址才确定了。2.2Intel8086微处理器3.存储格式Intel系列处理器使用存储器的方法是:对一个多字节数据，低字节存于小地址的字节单元中，高字节存于大地址的字节单元中，多字节依次连