第二章 微处理器与系统结构ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器与系统结构2.1微处理器的性能指标2.28086微处理器结构2.38086总线操作时序2.4存储器与I/O组织结构2.580X86微处理器结构2.1微处理器的性能指标2.1.1字长字长指微处理器在存储、处理、交换二进制信息时，一次能操作的最大二进制数位。2.1.2指令数指令是计算机完成某种操作的命令，由微处理器芯片设计人员定义。2.1.3运算速度运算速度是计算机完成操作的时间指标，也是衡量计算机性能的重要指标。2.1.4访存空间访存空间是指微处理器能访问的存储器单元容量，由微处理器的地址总线宽度确定。2.1

2、.5虚拟存储空间虚拟存储空间是指通过硬件和软件的综合来扩大用户可用存储空间的技术。它是在内存储器和外存储器（软盘、硬盘或光盘）之间增加一定的硬件和软件支持，使两者形成一个有机整体，使计算机系统能运行比实际配置的内存容量大得多的任务程序。2.1.6多处理器系统多处理器系统是指微处理器具有协处理器接口。2.1.7指令作业方式指令队列技术使得取指令和执行指令可以同时进行。2.1.8微处理器芯片的制造工艺半导体制造工艺技术的发展带来MPU集成度和工作速率的提高。集成度：数千数百万速率：数MHz数GHz2.2.18086微处理

3、器的内部结构2.28086微处理器结构分两部分：1、执行部件EU（ExecutionUnit）2、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）EU：主要负责指令执行，数据的处理、加工。BIU：主要负责指令代码的预读取、二十位地址信号的生成以及MPU与外部之间的数据交换。1、EU（ExecutionUnit）执行单元（1）、功能：负责指令执行。（2）、组成：4个通用寄存器：AX、BX、CX、DX4个专用寄存器：BP、SP、SI、DI，标志寄存器（FR）：9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态，算术逻辑单元

4、：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，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。2、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）（1）．功能：负责与M、I/O端口传送数据。具体讲：总线接口部件要从内存取指令送到指令队列；CPU执行指令时，要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件；或把执行部件的操作结果传送给指定的M或I/O口。（2）．组成4个段地址寄存器（CS、DS、ES

5、、SS）16位指令指针寄存器IP20位的地址加法器(段首地址16+偏移地址＝物理地址)6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列总线控制电路:处理器与外部总线联系的转接电路。包括三组总线：20位地址总线，16位双向数据总线，一组控制总线。20位物理地址形成物理地址：在1M字节存储器里，每个存储单元都有一个唯一的20位地址作为该存储单元的物理地址。CPU访问存储器时，必须先确定所要访问的存储单元的物理地址才能取出（或存入）该单元中的内容。20位物理地址形成：由16位段地址和16位偏移地址组成。段地址:只取段起始地址

6、高16位值。偏移地址:指在段内某内存单元物理地址相对段起始地址的偏移值。补充：物理地址计算方法：即把段地址左移4位再加上偏移地址值形成物理地址，写成：物理地址=16段地址+偏移地址。*每个存储单元只有唯一的物理地址。但可由不同的段地址和不同的偏移地址组成。补充：逻辑地址与物理地址逻辑地址与物理地址概念逻辑地址与物理地址概念如下页图所示。逻辑地址：由段基址和段内偏移地址组成的地址，段基址和段内偏移地址都是16位的无符号二进制数，在程序设计时使用。物理地址：存储器的绝对地址（20位的实际地址），范围从00000H～FFF

7、FFH,是由CPU访问存储器时由地址总线发出的地址。存储器管理：将程序中逻辑地址转移为物理地址的机构。补充：物理地址的形成......20000H25F60H25F61H25F62H25F63H2000H段基址逻辑地址段内偏移地址5F62H逻辑地址与物理地址补充：(3)二点说明指令队列8086的指令队列为6个字节,8088的指令队列为4个字节。不论是8086还是8088都会在执行指令的同时从内存中取下一条或几条指令，取来的指令放在指令队列中，使BIU具有预取指令的功能，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。指令执行顺

8、序顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的那一条指令。执行转移指令：BIU清除指令队列中的内容，从新的地址取入指令，立即送往执行单元，然后再从新单元开始重新填满队列。由此可见，8086/8088取指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