微机原理及应用-ch219128.ppt

第二章 8086微处理器 2.1 8086微处理器的内部结构 2.2 8086微处理器的引脚功能 2.3 8086CPU的工作模式 2.4 8086CPU的基本总线时序 2.1 8086微处理器的内部结构 8086是Intel系列的16位微处理器，有16根数据线和20根地址线。因为可用20位地址，所以可寻址的地址空间达220=1MB。 时钟频率有5MHZ、8MHZ、10MHZ三种。 有64KB个I/O端口，并且两个编号相邻的端口可以组合成一个16位端口。 CPU的工作由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。 一、执行部件（EU） EU = Executive Unit 负责指令的执行，包括通用寄存器、专用寄存器、标志寄存器及运算器（ALU）等部分组成。 注意： （1）用于8位寄存器使用时只可存放数据，不能存放地址； （2）一般情况，这些寄存器是用在算术运算或逻辑运算指令中，以进行算术逻辑运算。在有些指令中，它们则有特定的用途：如AX作累加器用；BX作基址（Base）寄存器，如在查表指令XLAT中存放表的起始地址；CX作计数（Count）寄存器，如在数据串操作指令的REP中用CX存放数据单元的个数作为循环操作的次数；DX作数据（Data）寄存器，如在字的除法运算指令DIV中，存放余数。 2. 专用寄存器SP、BP、SI、DI 主要用于存放I/O或存储器的端口地址。 指针寄存器SP和BP用来存取位于当前堆栈段中的数据，但SP和BP在使用上有区别。入栈（PUSH）和出栈（POP）指令是由SP给出栈顶的偏移地址，故称为堆栈指针寄存器。BP则是用来存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址的，故称作基址指针寄存器。 变址寄存器SI和DI是用来存放当前数据段的偏移地址的。在字符串操作中，源操作数地址的偏置放于SI中，所以SI称为源变址寄存器；目的操作数地址的偏置放于DI中，所以DI称为目的变址寄存器。 3. 算数逻辑单元ALU 主要是进行算数和逻辑运算的部件 e.g. AB 则：A+B=1 0001 1110 ∴ CF=1（有进位）；PF=1（奇偶校验，运算结果中有偶数个‘1’）；AF=0（辅助进位，低4位向高4位无借位）；ZF=0（运算结果不为‘0’）；SF=0（符号标志，运算结果最高位D7为‘0’）；OF=0（溢出标志，运算结果没超过范围-128~+127）。 二、总线接口部件（BIU）的组成和工作特点 BIU=BUS Interface Unit 功能是负责与CPU外部即存贮器、I/O端口传送数据和程序 。 BIU由四部分组成 ：(1) 四个16位的段地址寄存器：CS (Code Segment) 代码段寄存器DS (Data Segment) 数据段寄存器ES (Extra Segment) 附加段寄存器SS (Stack Segment) 堆栈段寄存器(2) 16位指令指针寄存器IP 。(3) 20位的地址加法器。(4) 6字节的指令队列 。 BIU的工作特点： (1) 地址加法器用来产生20位地址（物理地址）。根据指令和相关的16位寄存器提供的信息计算出20位的物理地址(2) 6B指令队列缓冲器提高CPU效率。BIU从内存中取下一条（或几条）指令机器码放在指令队列中，提高了CPU的效率 从0号地址开始，依次每16KB的存贮空间叫做一节。为了简化操作要求所有的段从节首开始，因此，段首地址的低四位一定都是0，低4位为0的共有2（20-4）=64K个地址 。段首地址的高16位叫“段基址”。从段首起到该段某一存贮单元的地址数称为该单元的段内偏移量。 2. 逻辑地址和物理地址 物理地址指某一个单元在存贮器中的20位绝对地址，单元的物理地址是唯一的。 逻辑地址是指存贮单元的段基址和偏移量。单元的逻辑地址可能不是唯一的。 注意： 同一个物理地址可以有不同段基址和偏移量组合得到。如： CS=0000H，IP=1051H，物理地址010510H CS=0100H，IP=0051H，物理地址010510H 四、8086内存的组织和CPU对存储器的访问 1. 内存的组织形式 内存是按字节编址的，每个存储单元中存放一个8位二进制数（一个字节，1B），若一个数据长度为2B（一个字），则放在连续两个单元中，高字节放高地址单元，低字节放低地址单元。字的地址用低字节存储地址表示。 CPU的地址线A0作为偶存储体的片选信号。 BHE作为奇存储体的片选信号。 3. CPU对数据字的访问 CPU如要访问一个偶地址的数据字 ，那么用D15~D0 16条数据总线可一次访问成功。若要访问一个奇地址的数据字到CPU，需要两次访问才能获得这个数据字。第一次用D1