微机原理IA微处理器的功能结构.ppt

2.2.1 Intel8086微处理器的功能结构 总线接口单元BIU 由段寄存器（CS、DS、SS、ES）、指令指针寄存器(IP）、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及I/O控制逻辑等部分组成。 执行单元部件EU 由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）、标志寄存器（FR）和内部控制逻辑组成。 实地址方式存储器组织 四个不同的段：代码段存放机器指令；数据段存放数据信息；堆栈段供堆栈使用；附加段通常用来存放附加数据； 8086有四个16位段寄存器：cs?代码段; ds?数据段； ss?堆栈段； es?附加段。 地址的标准写法为：“段：偏移量”。注意由于位移可以重叠，所以给出的“段：偏移量”不是唯一的。如下列地址均指向同一内存单元： 0000：0123 0002：0103 0008：00A3 0010：0023 0012：0003 存储器物理地址的形成 逻辑地址 是程序中使用的地址，它由段基址和段内偏移值所组成，段基址与段内偏移值都为16位的二进制数。 物理地址 也叫实际地址或绝对地址，是CPU访问存储器时实际使用的地址，为20位地址。 【例】各独立段的分配情况示例。 设CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆栈段和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均占64KB的范围，各段之间互不重叠。 【例】各段相互重叠情况示例。 设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为02000H、04000H和04800H。其中代码段占8KB地址空间，数据段占2KB，堆栈段占256B，SP=0100H。如图所示。 通用寄存器的特殊用途和隐含性质 (1)状态标志位 (2)DF标志 条件转移指令 天津工业大学计算机技术与自动化学院 第二章 IA-32微处理器的功能结构 计算机体系结构 = computer architecture (计算机系统结构) 计算机体系结构是程序员所看到的系统的一些属性： 概念性的结构和功能上的表现，这些属性既不同于数据流和控制的组织，也不同于逻辑设计和物理实现。 Amdahl,1964 计算机体系结构是连接硬件和软件的一门学科，它研究的内容不但涉及计算机硬件，也涉及计算机软件。 2.2 IA-32微处理器的功能结构 计算机体系结构的含义 “系统结构” 是指概念性结构和功能特性（功能模块），就相当于动物的器官组成及其功能特性，如鸡有胃，胃可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由什么组成就不是“系统结构”研究的问题了，而是“系统组成”研究的问题。所谓“系统组成”就是在逻辑上如何实现这种功能（功能模块的组成器件）。而计算机物理实现，主要着眼于器件技术和微组装技术（器件的物理实现）。 计算机体系结构（应用）、组成（设计）及物理实现（制造） 执行单元 AH AL BH BL CL CH DH DL SP BP DI SI 通 用 寄 存 器 CS DS SS ES I P 内部暂存器 总线 控制 逻辑 1 2 3 4 AX BX CX DX 数据总线 运 运 算 寄 存器 A L U 标志寄存器 外部总线 8088 8位 8086 16位 指令对列 8086为 6 字节 16 位 执行 控制 电路 总线接口单元 地址加法器 20 位 16 位 段寄存器 指令指针 （EU） （BIU） 每条指令的执行有取指、译码和执行。 早期计算机指令执行过程： 指令花费时间＝取指＋指令执行 8088CPU指令执行过程： 指令的重叠操作 指令花费时间＝指令执行 2.2.2 80386的功能结构 存储器组织 拥有32位数据线和地址线，可以寻址4GB的物理地址； 内部执行环境