16位和32位微处理器〔第2讲).ppt

微机原理与接口技术 柳平增 pzliu@sdau.edu.cn (文理大楼605) 微型计算机系统的组成 微型计算机硬件结构 本章主要内容 CPU的编程结构 ?标志寄存器的含义 ?CPU的操作时序 ?CPU的中断分类和中断向量 硬件中断和软件中断的区别，软件中断的特点 ?80386 的功能部件 32位微型机的三种工作方式 第2章 16位和32位微处理器 微处理器的主要性能指标: 字长： CPU能同时处理的数据位数，也称为数 据宽度。越长，计算能力越高，速度越快。 主频：CPU时钟频率。主频越高，CPU运算速 度越快。 2.1 16位微处理器8086 8086微处理器的编程结构 掌握CPU的工作性能和使用方法，应首先了解CPU编程机构 1、什么是编程结构 即从程序员和使用者的角度看到的结构。了解微 处理器的编程结构，有利于软件工作者的编程和 对微处理器的熟练应用。 2、 8086的编程结构 由总线接口部件和执行部件两部分组成。 8086编程结构（总线接口部件） 8086总线接口部件 总线接口部件的主要功能 负责与存储器、I/O端口传送数据： 从内存取指令送到指令队列，CPU执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件；或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设断口中。 总线接口部件的主要功能 总线接口部件的组成 段基址寄存器 DS 数据段寄存器 (Data Segment) CS 代码段寄存器 (Code Segment) ES 附加段寄存器 (Extra Segment) SS 堆栈段寄存器 (Stack Segment) 这些段寄存器的内容与有效地址一起，用于确定内存的物理地址。通常用CS、DS、ES以及SS用于确定代码段、数据段、附加段以及堆栈段的基地址。 指令指针寄存器 (1) 即程序记数器，用于存放总线接口单元BIU将要取 的下一条指令的段内偏移地址，用于控制程序中 指令的执行顺序。 (2) 一般情况下，每取一条指令，IP自动加1；IP内容 还可以被转移类指令强迫改写，当需要改变程序 执行顺序时，只要改写IP内容就可以了。 地址加法器 地址加法器和段寄存器用于完成从16位段基 址（存放在段寄存器中）与16位段内偏移地 址（由指令指定）两部分组成的存储器逻辑 地址，形成一个20位实际存储器地址（物理 地址）的转换运算。 例如：一条指令的物理地址： 20位地址=CSⅹ16+IP 指令队列缓冲器： （1）当执行单元EU执行指令时，总线接口单元BIU会自动预取下一条或几条指令的操作，并按先后次序存入指令队列缓冲器中； （2）当EU执行完转移、调用和返回指令时，则自动清除指令队列缓冲器，并要求总线接口单元BIU从新的地址重新开始取指令，新取的第一条指令将直接经指令队列送到EU去执行，随后取来的指令将填入指令队列缓冲器。 总线控制电路：用于产生外部总线操作时的相 关控制信号； 内部暂存器：用于暂存总线接口单元BIU与执 行单元EU之间的交换信息。 问题思考？ 8086微处理器中为什么要设置段寄存器？ 主存储器的分段机构 存储器分段示意图 小结 段寄存器的使用不仅扩大了存储空间，而且为信息按特征分段存储带来了方便。 (1)程序区：存储程序的指令代码 (2)数据区：存储原始数据、中间结果和最终结果 (3)堆栈区：存储需要压入堆栈的数据或状态信息 (4)段寄存器对应各区的段基址：CS对应程序区；DS 和ES对应数据区；SS对应堆栈区。 8086编程结构（执行部件） 8086编程结构（执行部件） 1、功能 负责指令的执行： 执行指令，将指令译码并用内部寄存器和ALU（算术逻辑部件）对数据处理。 8086编程结构（执行部件） 通用寄存器 通用寄存器的作用 (1) 数据寄存器用来存放计算的结果和操作数， 也可以存放地址。 (2) 每个寄存器又有它们各自的专用目的