第2章微机系统中的微处理器课件.ppt

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1、第2章　微机系统中的微处理器内容提要8086的内部结构8086的寄存器结构8086的存储器组织8086的I/O组织8086的寻址方式高档微处理器的寄存器结构和存储器组织简介1常用术语（1）位（bit）：计算机处理的最小数据单位，只能为“0”或“1”，缩写为b千位（Kilobit）：代表210位，即1024位，缩写Kb兆位（Megabit）：代表220位，即1024×1024位，缩写Mb千兆位（Gigabit）：代表230位，即1024Mb位，缩写Gb兆兆位（Terabit）：代表240位，即1024Gb位，缩写Tb2常用术语

2、（2）字节（Byte）：计算机中存储器容量的基本单位，一个字节由8位二进制数据组成，Byte通常缩写为B，同样有KB、MB、GB、TB字（Word）：不同的场合有不同的含义，软件上通常指2个字节，硬件上一般指处理器外部数据总线的宽度字长：计算机运算部件直接能处理的二进制数据的位数。字长越长，计算机的处理能力越强，运算精度越高，指令功能越强，可寻址的存储空间也越大3常用术语（3）CPU主频:主振频率，CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越

3、快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能也一样。4§2.18086的内部结构8086CPU从功能上来说分成两大部分：总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）执行单元EU（ExecutionUnit）BIU的作用：负责对存储器的访问以及与I/O设备之间的信息传送。EU的作用：负责指令的执行。5通用寄存器8086CPU功能框图执行单元AHALBHBLCLCHDHDLSPBPDISICSDSSSESIP内部寄存器总线控制逻辑AXBXCXDX暂存器ALU标志寄存器外部总线8086总线（16位）指令队列8

4、086为6字节ALU数据总线（16位）EU控制器总线接口单元（BIU）地址加法器（20位）数据总线（16位）段寄存器指令指针（EU）123456队列总线（8位）地址总线68086的功能结构总线接口单元(BIU)BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队；执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O端口存取数据。

5、78086CPU与存储器、I/O设备的连接高位决定接口，2或3个低位选择端口CPU数据线控制线地址线接口地址存储器中的字节0101…I/O接口I/O端口…I/O设备高位决定模块存储器模块88086的功能结构执行单元(EU)EU由算术逻辑单元ALU、暂存器、标志寄存器(FLAGS)、通用寄存器组和EU控制器构成。它的任务执行指令，进行全部的算术逻辑运算，完成偏移地址的计算，向BIU提供指令执行结果的数据和访问存储器需要的偏移地址，并对通用寄存器和标志寄存器进行管理。16位的ALU总线和8位队列总线用于EU内部和EU与BIU之间

6、的通信。98086的指令流水线（1）一条指令的执行过程：取指令取操作数（如果需要）执行指令写入存储器8086出现以前，以上指令串行执行取指1执行1存结果1取指2执行2取指3执行3取操作数3CPUBUS忙忙忙忙忙闲闲闲8086以前的处理器108086的指令流水线（2）8086内部有BIU、EU两个独立单元，可独立完成总线操作和执行指令的任务，即两个单元可重叠操作流水线就是两次重叠或多次重叠操作忙8086处理器执行1执行2执行3执行3执行4取指1取指2存结果1取指3取操作数3取指4存结果3取指5忙忙忙忙忙忙忙忙EUBUSBIU1

7、1思考以8086为例，说明微处理器的基本功能。书上P12图2.2中画出的地址总线为什么是单向的？数据总线为什么是双向的？12§2.28086的寄存器结构8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于提供参与运算的数据、控制指令执行和对指令及操作数寻址。基本分为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。通用寄存器组8个16位通用寄存器组成，这些寄存器分为两组：数据寄存器及地址指针和变址寄存器。138086的寄存器结构（1）BHBLAHALCHCLDHDL堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器通用寄存器控制寄存器指

8、令指针寄存器状态标志寄存器代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器段寄存器AXBXCXDXSPBPDISICSDSSSESIPFLAGS148086的寄存器结构（2）1、数据寄存器4个数据寄存器：累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，数据寄存器DX特点：可分为高8位（AH、B