第二章80X86微处理器P3CPU结构ppt课件.ppt

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1、第二章8086/8088微处理器本章学习目标8086/8088微处理器的功能结构及指令执行的操作过程8086/8088系统存储器组织和堆栈8086/8088在最大和最小模式下引脚功能8086/8088在最大和最小模式下的系统组织8086/8088CPU的操作时序2.18086/8088微处理器的功能结构8086:Intel系列的16位微处理器,16条数据线、20条地址线,可寻址地址范围220=1MB,时钟频率为5MHz。8088:内部与8086兼容,也是一个16位微处理器,只是外部数据总线为8位,所以称为准16

2、位微处理器。8086/8088的内部结构从功能上分成两个单元:总线接口单元BIU——管理CPU与系统总线的接口,负责CPU对存储器和I/O接口进行访问执行单元EU——负责指令的译码、执行两个单元相互独立,分别完成各自操作;它们可以并行执行,实现指令取指和执行的流水线操作AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器运算寄存器ALU标志寄存器执行部分控制电路123456CSDSSSESIP内部寄存器I/O控制电路地址加法器20位16位指令队列缓冲器外部总线执行部件EU总线接口部件BIU8086CPU结

3、构图∑1、总线接口部件BIU1)功能:(1)从存储器取指令送到指令队列。(2)CPU执行指令时,到指定的位置取操作数,或者将其送至要求的位置单元中。2)组成:(1)四个16位段地址寄存器:存放段地址CS:代码段寄存器;DS:数据段寄存器;ES:附加段寄存器;SS:堆栈段寄存器。(2)16位指令指针寄存器IP(PC):用来控制CPU的指令执行顺序,它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时,CPU每取一个指令字节,IP自动加1,指向下一个要读取的指令字节。(3)20位的地址加法器:

4、产生20位地址。CPU内无论是段地址寄存器还是偏移地址量都是16位的,通过地址加法器产生20位地址。(4)指令队列缓冲器:8086:六字节、8088:四字节,在执行指令的同时,将取下一条指令,并放入指令队列缓冲器中。CPU执行完一条指令后,可以执行下一条指令(流水线技术),提高CPU效率。2、执行部件EU1)功能:(1)从指令队列中取出指令(2)对指令进行译码,发出相应的控制信号(3)接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口(4)进行算术逻辑运算2)组成:(1)四个16位通用数据寄存器:AX、BX、CX、DX,

5、可以存放16位的操作数,也可分别分为两个8位的寄存器(AL、AH;BL、BH;CL、CH;DL、DH)来使用。其中AX称为累加器,BX称为基址寄存器,CX称为计数寄存器,DX称为数据寄存器。(2)指针和变址寄存器:存放地址指针。SP堆栈指针寄存器:指示当前堆栈段顶部的偏移地址BP基址指针寄存器:指示堆栈段中一些特殊数据的起始地址DI目的变址寄存器:存放待传送的字符串的目的首地址SI源变址寄存器:存放待传送的字符串的源首偏移地址当SI、DI和BP不作指示器和变址寄存器使用时,也可将它们当作一般数据寄存器使用,用来

6、存放操作数或运算结果。而SP只能作堆栈指示器,不能作数据寄存器使用。(3)算术逻辑单元ALU完成8位或者16位二进制算术和逻辑运算。(4)数据暂存寄存器协助ALU完成运算,暂存参加运算的数据。(5)执行部件的控制电路从总线接口的指令队列取出指令操作码,通过译码电路分析,发出相应的控制命令,控制ALU数据流向。(6)标志寄存器FR:用来存放8086/8088CPU在工作过程中的状态。16位寄存器,其中有7位未用。D15D0OFDFIFTFSFZFAFPFCF进借位标志奇偶标志半进借位标志零标志符号标志单步中断中断

7、允许方向标志溢出标志1-有进、借位0-无进、借位1-低8位有偶数个10-低8位有奇数个11-低4位向高4位有进、借位0-低4位向高4位无进、借位1-结果为00-结果不为0PF:[例]5439H+456AH=?求运算后的各个状态标志。3、8086/8088的指令流水线操作指令的一般执行过程:取指令——指令译码——读取操作数——执行指令——存放结果8086以前的CPU采用串行工作方式取指令1执行1取操作数2执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌存结果1取指令21)CPU执行指令时总线处于空闲状态2)CPU访问存储器(存

8、取数据或指令)时要等待总线操作的完成8086CPU采用并行工作方式8086/8088内部有BIU、EU两个独立单元,可以并行工作,即流水线操作:取指令2取操作数BIU存结果取指令3取操作数取指令4执行1执行2执行3EUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌2.28086/8088CPU执行程序的操作过程(1)20位地址的形成,并将此地址送至程序存储器指定单元,从该单元取出指令字节,依次放入指令

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