[第二章8086处理器的编程结构.ppt

第2章 80X86系列结构微处理器与8086 2.1 80X86系列微处理器是8086的延伸 2.2 8086功能结构 2.3 8086微处理器的执行环境 学 习 目 的 通过对本章的学习，能够达到下列要求: 描述80X86结构特点 掌握8086的功能结构 掌握8086微处理器的执行环境 教学重点 2.1.1 8086功能的扩展 1、从16位扩展32位 8086寻址1MB 80386(32位机)寻址4GB 2、从实模式至保护模式 实模式：单用户、多任务的磁盘操作系统。操作系统本身没有程序隔离，没有保护。 保护模式：可以实现操作系统核心程序与应用程序的严格的隔离。保护模式支持多任务机制，任务之间完全隔离。 3、片内存储器管理单元（MMU） 引入了存储管理单元（MMU），操作系统方便地实现页（每页为4KB）虚拟存储器管理。 4、浮点支持 协处理器（浮点运算） 5、MMX技术 MMX技术是Intel公司为增强 CPU 在音像、图形和通信应用方面而采取的技术,并增加相应的指令。 6、 SIMD 单指令多数据（SIMD） 2.1.2 8086性能的提高 1、利用流水线技术提高操作的并行性 同时执行多条指令 2、引入片内缓存（cache) 在处理器芯片中实现缓存 CPU和内存之间的中介 §2.2 8086的功能结构 2.2 8086的编程结构 8086的编程结构从功能分成两个单元 （1）总线接口单元BIU 管理8086与系统总线的接口 负责CPU对存储器和外设进行访问, 取指令和内存中的数据 （2）执行单元EU 负责指令的译码、执行和数据的运算 两个单元相互独立，分别完成各自操作 两个单元可以并行执行，实现指令取指和执行的流水线操作 (3) 8086/8088BIU的特点 ①8086的指令队列为6个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中。 ②地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，需要由20位的地址加法器完成地址运算。 如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理地址为0FE400H。 (4) BIU与EU的动作协调原则 ①每当8086的指令队列中有两个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。 (4) BIU与EU的动作协调原则 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码。 执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作 ； 如果BIU正处于空闲状态，立即响应EU的总线请求。 如BIU正取指令，则BIU完成取指总线周期，再响应EU的访问总线请求。 (4) BIU与EU的动作协调原则 ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。 ④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 (4) BIU与EU的动作协调原则 将8086CPU分成二个独立的功能部件使二者能够并行工作，把取指令工作和分析指令、执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效力，加快指令的执行速度。 指令队列可以被看成是一个特殊的RAM，它的工作原理是“先进先出”，写入的指令只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。 EU和BIU之间就是通过指令队列联系起来，多数情况下，BIU在不停地向队列写入指令，而EU每执行完一条指令后，就向队列读取下一条指令。二者的动作既独立，又协调。 (4) BIU与EU的动作协调原则 2.3 8086微处理器的执行环境 2.3.1 基本执行环境 1、地址空间（内存） 线性地址（寻找程序或数据） 2、寄存器 8个通用寄存器、4个段寄存器、标志寄存器和指令寄存器。（中间结果，状态标志，指令寄存器） 3、堆栈 为支持过程子程序调用并在过程或子程序之间传递参数（什么叫堆栈）。 堆栈是按照“先进后出”原则组织的存储区域 4、I/O端口。 8086结构支持数据在处理器和输入输出（I/O）端口之间的传送 指针寄存器SP和BP SP是堆栈指针寄存器，它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置； BP是基数指针寄存器，用于存放基地址。 变址寄存器SI和DI SI是源变址寄存器 DI是目的变址寄存器，用于指令的变址寻址方式。 2.3.3 存储器组织 8086有20根地址总线，因此，它可以直接寻址的存储器单元数为：220=1MB 8086内