微机原理-大连理工李卓涵-第2章.ppt

16位微处理器8086 第二章 16位微处理器8086 微处理器性能指标 微处理器性能指标主要有2项： 1. 字长：指CPU能同时处理的数据位数 如：8086为16位字长，80386为32位字长 2. 主频：即CPU时钟频率，主频越高，速度越快 如：8086为5MHz，80386为16MHz，Pentium IV可达3GHz 指令执行过程 取指令 ? 指令译码 ? 指令执行 微型计算机的工作过程， 也就是不断地取指令、译码 和执行的过程，直到遇到停机 指令时才结束机器的运行。 流水线的概念 8086内部结构 第2.1节 8086内部结构 总线接口单元BIU 一. 总线接口单元（BIU） 具体功能 负责从内存取指令送到CPU内部的指令队列 CPU执行指令时，配合EU从指定存储单元或I/O口取数据，或把运算结果传送到指定存储单元或I/O口 组成 1) 4个16位段地址寄存器 CS (Code Segment) —代码段寄存器，代码段存放代码 DS (Data Segment) —数据段寄存器，数据段存放数据 SS (Stack Segment)—堆栈段寄存器，堆栈段用作堆栈操作 ES (Extra Segment)—扩展段寄存器，扩展段存放数据 注：8086对存储器采用分段管理，4个段寄存器分别存放4个当前段的起始地址，又称作段基址寄存器。 总线接口单元BIU 2) 指令指针寄存器IP (Instruction Pointer) 16位IP存放当前代码段(CS)所要取出的下一条指令的偏移地址 3) 地址加法器∑ 8086用20位地址线寻址1MB内存空间，但其内部寄存器是16位的，因此需要用地址加法器∑根据16位寄存器的值计算出20位物理地址 4) 指令缓冲队列 8086执行指令的同时，会从内存取1条或几条指令，取来的指令就存放在指令队列中，8086执行完一条指令就可立即执行下一条指令，无需轮番的取指令和执行指令，提高了CPU效率； 8086指令队列为6个字节，8088指令队列为4个字节； 5）其他 暂存器：用于与EU通信的内部寄存器 总线控制电路：负责总线操作控制 执行单元EU 二. 执行单元（EU） 1) 16位算术逻辑单元ALU 主要是加法器，绝大部分指令执行都由加法器完成 2) 4个16位数据寄存器（AX、BX、CX、DX） 可分为8个8位寄存器使用AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL 数据寄存器用于存放操作数及中间结果，AX和AL可用作累加操作，因此又称作累加器 3) 4个16位地址指针寄存器：通常用于存放操作数偏移地址 SP (Stack Pointer)— 堆栈指针寄存器，指示堆栈段栈顶位置 BP (Base Pointer) — 基址指针寄存器，指示堆栈段数据区基址 SI (Source Index) — 源变址寄存器，指示数据段源串地址 DI (Destination Index)—目的变址寄存器，指示扩展段目的串地址 执行单元EU 4) 标志寄存器 FLAG 6位状态标志，3位控制标志IF、DF、TF，剩下7位保留 CF（Carry Flag）进(借)位标志，加法运算最高位产生进位或减法运算最高位产生借位，则CF置1，否则置0 AF（Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志，加法运算时第3位往第4位有进位，或减法运算时第3位往第4位有借位，则AF置1，否则置0 ZF（Zero Flag）零标志, 若当前运算结果为零, 则ZF置1,否则置0 SF（Sign Flag）符号标志，与运算结果最高位相同，若为负数，则SF置1，否则置0，SF指示了当前运算结果是正还是负 OF（Overflow Flag）溢出标志，有符号数算术运算结果溢出，则OF置1，否则置0 PF（Parity Flag）奇偶标志，运算结果低8位所含1的个数为偶数则PF置1，否则置0 标志寄存器 控制标志： DF（Direction Flag）方向标志 DF=1，串操作时，地址不断递减；DF=0，串操作时，地址不断递增 IF（Interrupt enable Flag）中断允许标志 IF=1，CPU允许接收可屏蔽中断请求，即开中断；IF=0，则关中断 TF（Trap Flag）跟踪标志，又称单步标志 TF=1，CPU为单步工作方式，每执行完一条指令产生一次软件中断 TF=0，CPU为正常工作，连续处理指令 BIU与EU的配合 三. 总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）的配合 指令队列中出现两个字节为空时，BIU自动按CS和IP值组成20位物理地址，到存储器中取指令，一次取两个字节指