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第二章 CPU组织结构 第一节 8086编程结构 CPU由两大部件构成：执行部件EU和总线接口部件BIU 一、BIU（总线接口部件） 1、功能 （1）负责取指令 （2）负责与M、I/O接口传送数据 CPU执行程序的过程本质上是执行指令的过程（取指令、分析指令、执行指令） 2、组成 （1）段寄存器（CS、DS、SS、ES） （2）IP指令指针寄存器，指向将要执行的指令 （3）地址加法器（图）：用于产生20位的物理地址，即CS*10H+IP=物理地址 （4）指令队列：用于暂时存放将要执行的指令（图），FIFO （5）输入输出控制逻辑：用于控制CPU与外界的输入输出 二、EU（执行部件） 1、功能：分析指令、执行指令 2、组成 （1）通用寄存器（AX、BX、CX、DX） AX：累加器，算术运算，存放低位字 BX：基址寄存器,查表 CX：计数器 DX：存放高位字、存放端口地址 （2）专用寄存器（SP、BP、SI、DI） SP：堆栈指针寄存器，与SS一起确定堆栈栈顶单元地址 BP：基址指针寄存器，指明数据区偏移地址，与SS一起确定堆栈中某一存储单元地址 SI、DI：源、目的变址寄存器，与DS一起确定数据区某一存储单元地址，可自动加减，变址方便 （3）标志寄存器PSW OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 状态标志：运行后的结果信息 OF：溢出标志，为1时溢出 SF：符号标志，为1时表示是负数 ZF：零标志，为1时结果为0 CF：进位标志，为1时有进位或借位 AF：辅助进位标志，为1时半字节有进位或借位 PF：奇偶标志，为1时“1”的个数为偶 控制标志：可以人为设置 DF：方向标志，串操作时使用，为1时从高地址向低地址 IF：中断标志，为1时允许可屏蔽中断 TF：陷阱标志，为1时执行完一条指令产生内部中断，用于程序调试 三、BIU、EU工作管理 1、BIU、EU工作特点 相互独立又可并行工作，从而大大提高系统运行的速度。（图） 2、BIU取指令的原则 （1）条件：当前队列至少有1（8088）至2（8086）个字节空时，且EU未请求访问M、I/O （2）规律：一般是按照指令的排列顺序依次取出，送入队列 3、EU处于等待的情形 （1）当前执行的是一条程序控制指令，如CALL、JMP、RET等 （2）EU请求，M、I/O接口得不到BIU的响应 MOV WORD PTR [2000H]1005H （3）队列为空 四、总线周期的概念 1、总线周期（机器周期） （1）时钟周期（T状态） 时钟脉冲的重复周期，是CPU完成一个动作的最小时间单位。8086的频率为5MHZ，时钟周期为0.2微秒 （2）总线周期 CPU与输入输出设备进行一次数据交换所需要的时间，一个基本的总线周期由4个T状态组成（图） T1：送20位地址信号至地址总线AB T2：AD0-AD15高阻状态，A16-A19发出状态信息S3-S6 T3：A16-A19保持状态信息S3-S6，访问的数据在AD0-AD15上出现 T4：完成读写数据操作，完成总线周期 （3）指令周期 CPU执行一条指令所需要的时间，一般为1-N个总线周期 2、等待周期（Tw）和空闲周期（Ti） （1）等待周期：在T3和T4之间插入的T，使CPU与外设能有效交换数据 （2）空闲周期：系统总线处于空闲状态的周期，2个总线周期间的间隔 第二节 8086引脚信号与工作模式 一、最大工作模式和最小工作模式 1、最小模式：单处理机系统工作模式，系统所有的总线控制信号都是由8086/8088给出的单处理机工作模式 2、最大模式：系统中主要总线控制信号是由8288产生的多处理机或单处理机系统的工作模式 二、引脚与功能 40pin 1、地址数据总线（传送地址数据信息） （1）AD0-AD15：地址数据分时复用总线，双向三态，在T1时地址信号有效，T2为高阻状态，T3、T4读写信号有效 （2）A16/S6-A19/S3：地址状态分时复用，单向单态，在T1时地址信号有效，T2-T4状态信号有效 S3-S6表示CPU当前工作状态：当前使用的段寄存器、当前是否允许中断 S6恒为0：与系统连接 S5为1允许可屏蔽中断，为0不允许 S4 S3 段寄存器 0 0 ES 0 1 SS 1 0 CS 1 1 DS 2、控制总线CB （1）BHE/S7高8位数据允许/状态分时复用，输出三态，T1时BHE有效，T2-T4为S7（未定义） BHE/S7与A0的组合用以控制D0-D15上的数据传送，其中A0控制低8位上的数据传送，BHE控制高8位上的数据传送 BHE A0 操作 引脚 0 0 从偶地址单元读写一个字 D0-D15 1 0 从偶地址单元读写一个字节 D0-D7 0 1 从奇地址单元读写一个字节 D8-