微机原理及接口技术-第3章-80X86微处理器及其体系结构.ppt

lijianyi@ zhlljy@ Chapter 3 80X86 CPU and structure Main Content 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 8086微处理器的外部引脚特性 8086微处理器的存储器和I/O组织 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式 80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构； 8086 微处理器的存储器和I/O组织 教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织 3.1 8086微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器”，又称 “中央处理器（CPU）”，其职能是执行A/L运算，并负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 3.1.1 Basic performance index 16位微处理器； 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为.3ms~0.6ms 16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。 1．EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16位的通用寄存器(UR)，一个16位的状态标志寄存器(SFR)，一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。 2．BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。 流水线(pipeline)操作 指令预取队列的存在使EU和BIU两个部分可同时进行工作，从而 提高了CPU的效率； 降低了对存储器存取速度的要求 3.1.3 8086CPU的寄存器(register)结构 8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用 途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄器， 如所示。 含14个16位寄存器，按功能可分为三类 8个通用寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器 通用寄存器 数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI） 数据寄存器 8088含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个8位寄存器，即： AX AH，AL BX BH，BL CX CH，CL DX DH，DL 常用来存放参与运算的操作数或运算结果 数据寄存器特有的习惯用法 AX：累加器(accumulator)。多用于存放中间运算结果。所有I/O指令必须都通过AX与接口传送信息； BX：基址寄存器(base)。在间接寻址中用于存放基地址； CX：计数寄存器(counter)。用于在循环或串操作指令中存放循环次数或重复次数； DX：数据寄存器(data)。在32位乘除法运算时，存放高16位数；在间接寻址的I/O指令中存放 I/O端口地址。 地址指针寄存器 SP：堆栈指针寄存器(stack pointer)，其内容为栈顶的偏移地址； BP：基址指针寄存器(base pointer) ，常用于在访问内存时存放内存单元的偏移地址 变址寄存器 SI：源变址寄存器(source index ) DI：目标变址寄存器(destination index) 变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。特别是在串操作指令中，用SI存放源操作数的偏移地址，而用DI存放目标操作数的偏移地址。 段寄存器 用于存放逻辑段的段基地址(逻辑段的概念后面将要介绍) CS：代码段寄存器(code segmen