北京航空航天大学 微机原理 第二章-2014.ppt

微机原理与接口技术第二章 林新 Lx@buaa.edu.cn 北京航空航天大学 自动化学院 2.1 8086 CPU结构2.1.1 芯片内部结构 指令执行部件（Execution Unit） 总线接口部件（Bus Interface Unit） 1）总线接口部件 （Bus Interface Unit） 总线接口部件由下列各部分组成： （1）4个段地址寄存器； CS——16位的代码段寄存器； DS——16位的数据段寄存器； ES——16位的扩展段寄存器； SS——16位的堆栈段寄存器； （2）16位的指令指针寄存器IP； （3）20位的地址加法器； （4）6字节的指令队列缓冲器； （5）逻辑控制电路。 2）指令执行部件 （Execution Unit） 执行部件的功能就是负责从指令队列取指令并执行。从编程结构图可见，执行部件由下列几个部分组成： （1）算术逻辑单元ALU； （2）标志寄存器FR（PSW）； （3）4个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； （4）4个专用寄存器，即SP、BP、SI、DI； （5）EU控制器。 3）指令流水线 每当8086的指令队列中有2个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。而同时EU从指令队列取出一条指令，并用几个时钟周期去分析、执行指令。 当指令队列已满，而且EU对BIU又无总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。 在执行转移、调用和返回指令时，指令队列中的原有内容被自动清除。 2.1.2内部寄存器 数据寄存器 指针和变址寄存器 段寄存器 指令指针寄存器IP 标志寄存器（PSW或Flag Register） 1）数据寄存器 8086CPU在EU中有4个16位数据寄存器，可以存放数据或者地址： AX, BX, CX, DX 它们也可以分为8个8位寄存器来使用，只能用来存放数据，而不能是地址： 低8位：AL, BL, CL, DL; 高8位：AH, BH, CH, DH 2）指针和变址寄存器 8086中有4个用来存放地址偏移量的寄存器： BP和SP称为指针寄存器，与SS联用，访问当前的堆栈段 BP在间接寻址中使用，SS:BP组成了操作数的地址 SP在对堆栈操作时使用，PUSH和POP指令根据SS:SP进行压栈和退栈，写入或弹出数据。 SI和DI称为变址寄存器，通常与DS一起使用。在串操作指令中，源操作数的偏移量放在SI中，目的操作数的偏移量放在DI中,此时SI与DS联用，DI和ES联用。 3）段寄存器 8086CPU内部设置了4个16位段寄存器： CS：代码段寄存器 DS：数据段寄存器 ES：扩展段寄存器 SS：堆栈段寄存器 8086CPU可以直接寻址1MB的存储空间，需要20位地址码，而所有寄存器都是16位的，只能直接寻址64KB，因此采用分段技术来解决。将1MB的存储空间分为若干逻辑段，每段最长64KB，这些逻辑段在整个存储空间中可浮动 段基址与段内偏移地址组合形成20位的物理地址 4）指令指针寄存器IP 用来存放将要执行的下一条指令在当前代码段中的偏移地址，16位，由BIU自动修改。 8086程序不能直接访问IP，但是可以通过某些指令修改IP的内容，如跳转指令。 5）标志寄存器（PSW或者FR） 用来存放运算结果的特征，比如是否有进位，溢出等等。 16位长，其中7位没有定义，另外9位分为两类： 状态标志，表示运算后结果的状态，它影响后面的操作，共有6个：CF,PF,AF,ZF,SF,OF； 控制标志，用来控制CPU操作，共有3个：TF，IF和DF。 (1)?CF(Carry Flag)，进位标志。本次运算中最高位有进位或者借位时，CF=1。指令STC使CF标志置位（设置为1），CLC指令使之复位。CMC使之取反。 (2)?PF(Parity Flag)，奇偶校验标志。本次运算结果低8位中有偶数个“1”时，PF=1，有奇数个“1”时PF=0。 (3)?AF(Auxiliary Carry Flag)，辅助进位标志。本次运算结果，低4位向高4位有进位或者借位时，AF=1。AF一般用在BCD码运算中，判断是否需要十进制调整。 (4)?ZF(Zero Flag)，全0标志。本次运算结构为0时，ZF=1，否则为ZF=0。 (5)SF(Sign Flag)，符号标志。本次运算结果的最高位为1时，SF=1，否则SF＝0。SF反映了本次运算结构是正还是负。 (6)OF(Overflow Flag)，溢出标志。本次运算过程中产生溢出时OF=1。 (7)?TF(Trap Flag)，单步标志。调试程序时，可以将CPU设置在单步工作模式。TF=1时，CPU每执行完一条指令，就自动