第二章 微机原理 8086CPUppt课件.ppt

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1、第二章8086系统结构2.1CPU的内部组成和结构2.28086的引脚信号2.38086的存储器组织2.48086的工作模式和总线操作微型计算机的经典结构控制总线CB数据总线DB地址总线ABI/O设备I/O接口存储器系统总线BUSCPU微处理器存储器I/O接口和I/O设备系统总线微处理器22.1.1CPU的内部组成1、运算器主要功能:对数据进行算术和逻辑运算。这些功能由算术逻辑运算单元ALU来实现2、控制器控制器是指挥与控制计算机各功能部件协同工作,自动执行计算机程序的部件。控制器一般是由指令指针寄存器IP、指令

2、寄存器IR、指令译码器ID、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。3、寄存器组寄存器可以存放数据或地址,也可存放控制信息和状态信息。CPU中寄存器的数量对CPU的运行速度影响很大。寄存器有以下几类:数据寄存器、地址寄存器、状态寄存器、控制寄存器等2.1.28086CPU的内部结构8086CPU:16位微处理器,采用HMOS技术,集成度29000个管/片数据总线:16位地址总线:20位,可直接寻址的地址空间1M个字节内部暂存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路123456∑ALU标志寄存器A

3、HALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI地址加法器指令队列缓冲器16位20位16位8位8086CPU内部结构框图执行部件(EU)总线接口部件(BIU)通用寄存器变址寄存器指针寄存器段寄存器8086总线执行部分控制电路ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器执行部件(EU)16位8位EU的组成:(1)4个通用寄存器组:AX、BX、CX、DX,用以存放16位数据或地址(2)指针和变址寄存器:BP、SP、SI、DI,用以存放某一段内地址偏移量(3)标志寄存器:状态标志:用来存放运

4、算结果的特征。CF、PF、AF、ZF、SF、OF控制标志:起控制作用。TF、IF、DF(4)算术逻辑单元(ALU)16位加法器,用于对寄存器和指令操作数进行算术或逻辑运算(5)EU控制系统接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码对其译码和向EU内各有关部分发出时序命令信号协调执行指令规定的操作612……..6内部暂存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路总线执行部分控制电路∑地址加法器指令队列总线接口部件(BIU)20位8位8位BIU的组成:(1)16位段地址寄存器:CS、DS、ES、SS(2)16位指令指

5、针寄存器IP(3)20位物理地址加法器(4)6字节指令队伍(5)总线控制逻辑BIU的功能:负责CPU与存储器、I/O端口传送数据:从内存取指令送到指令队列在CPU执行指令时,配合EU从指定的内存单元或I/O端口读取数据,再将指令传送给EU,由EU执行把EU的执行结果传送到指定的内存单元或I/O端口7EU与BIU的流水线操作:EU与BIU可独立工作,BIU在保证EU与片外传送操作数前提下,可进行指令预取,与EU可重叠操作。8086中6个字节的ISQ为实现该功能提供了保证。12……..6BIU指令队列8位EU8由此可

6、见,8086取值部分与执行部分是分开的在一条指令的执行过程中可以取出下一条(或多条)指令,指令在指令队列中排队在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令,减少CPU为取指令而等待的时间,提高CPU的利用率和整个运行速度8086/8088微处理器:BIU和EU分开,取指和执行可以重迭大大减少了等待取值所需的时间,提高CPU的利用率BIU和EU并行工作的管理原则(1)当8086指令队伍中有2个字节(8088为1个字节)为空时,BIU自动将指令取到指令队伍中(2)当EU执行一条指令时,它先从指令队伍的队首取出指令代

7、码,再用几个时钟周期去执行指令。在指令执行的过程中,如果必须访问存储器或I/O设备,则EU请求BIU进入总线周期去完成访问内存或I/O端口的操作。如果BIU此时刚好空闲,则立即响应总线请求;如果此时BIU正在取指令,需完成当前取指令周期,然后去响应EU的总线请求(3)当指令队列已满,而且EU对BIU无总线请求,BIU进入空闲状态(4)当执行转移、调用和返回指令时,指令队列清零,BIU再向指令队列中装入另一个程序段的指令。原因是下面要执行的指令不是指令队列中的下一条指令了。例:MOVAX,100;AX=0064AD

8、DAX,256;AX=0164HMOV[2000H],AX;送结果指令的机器码为:B8H00H64H05H01H00HA3H20H00H128086的指令执行过程13寄存器组148086的寄存器组有8个通用寄存器4个段寄存器1个标志寄存器1个指令指针寄存器他们均为16位!汇编语言程序员看到的处理器,就是寄存器所以,一定要熟悉这些寄存器的名称和作用151)通用寄存

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