2.280868088及80286微处理器的功能结构.ppt

2.2 8086/8088 及80286 微处理器的功能结构 ;2.2.1 8086/8088 CPU的功能结构 8086 CPU为典型的 16 位微处理器，它具有 16 位的内部数据总线和 16 位的外部数据总线。 8088 CPU的内部数据总线也是 16 位，但外部数据总线却只有 8 位，因而称为准 16 位机。 这两种微处理器在其它方面几乎完全相同。 例如，它们都为 40 条引脚的双列直插式组件，采用单一+5 V电源和 5 MHz单相时钟； 均具有 20 位地址总线，可寻址 1 MB的内存地址空间和 64 KB的I/O地址空间；二者具有完全兼容的指令系统，并均能与8087 数学协处理器相连提高数据的运算速度和范围等。 ;1. 8086/8088 CPU的内部结构 ; 2. 指令流队列(Instruction Stream Queue) 指令流队列实际上是一个内部的存储器阵列，它类似一个先进先出的栈。 8086/8088 CPU的指令流队列最多能保存 6 个/ 4 个指令字节，且只要队列出现 2 个/ 1 个空字节，同时EU也未???求BIU进入存取操作数的总线周期，BIU便自动从内存单元顺序取指令字节，并填满指令流队列。当执行转移指令时，BIU使指令流队列复位， 并从新的地址单元取出指令，立即送EU执行，然后，自动取出后继指令字节以填满指令流队列。 由于EU在执行一条指令时必须等待BIU从存储器或I/O接口取操作数后方能运算，因而当BIU同时收到EU请求存取操作数和预取指令请求时，BIU将先进行存取操作数的操作。 ; 3. 存储器的分段结构和物理地址的形成 8086/8088 CPU的地址总线 20 位， 可寻址的最大内存空间 1 MB(220个字节)。 每个存储单元的地址信号均为 20 位二进制码， 称为物理地址。 8086/8088 CPU的内存储器采用分段结构，将 1 MB的内存空间分为若干段， 每个段的字节数视需要而定，可多可少，但最多为 64 KB。段的起始地址(段首址)规定为：最低 4 位为 0， 高 16 位为段寄存器内容(称为段基址)。段内存储单元的地址可以用相对于段首址的 16 位偏移量来表示，这个偏移地址称为当前段内的偏移地址。 ; 用段地址(段寄存器内容)及偏移地址来指明某一内存单元地址时，称为以逻辑地址表示内存地址。逻辑地址的表示格式为： 段地址：偏移地址。例如，C018：FE7F表示段地址为C018H， 偏移地址为FE7FH。已知逻辑地址，可求出对应的 20 位物理地址(见图 2.4(a))： 物理地址=段地址×10H+偏移地址 因此，若逻辑地址为C018：FE7F，则物理地址为CFFFFH，见图 2.4(b)。 存储器的分段结构在编程中稍嫌麻烦，但为模块化程序、 多道程序及多用户程序的设计提供了方便。 ;图 2.4 20 位物理地址的构成举例 (a) 20 位物理地址的形成； (b) 字节地址构成举例;2.2.2 80286 CPU的功能结构 1. 80286 CPU的主要性能 80286 CPU是比 8086/8088 CPU更为先进的 16 位微处理器。 芯片上共集成 13.5 万只晶体管，具有 68 个引脚，采用四列直插式封装， 地址线和数据线不再复用，分开设置 16 条数据线和 24 条地址线， 时钟频率为 8 MHz～10 MHz。; 80286 CPU具有存储器管理和保护机构。它采用分段的方法管理存储器，每段最大为 64 KB，且支持虚拟存储器。这就是说， 80286 CPU有两种工作方式：实地址方式和虚地址方式。 运行实地址方式时， 相当于一个快速的 8086 CPU。 从逻辑地址到物理地址的转换与8086 CPU相同， 物理地址空间为 1 MB。运行虚拟保护方式时，可寻址 16 MB物理地址，提供 1 GB(230 字节)的虚地址空间，并能实现段寄存器保护、存储器访问保护及特权级保护和任务之间的保护等。 因而， 80286 CPU能可靠地持多???户系统。 ;2. 80286 CPU的内部结构