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计算机硬件技术基础 第2章 16位微处理器 计算机的硬件组成 计算机的组成部分①运算器——进行运算的部件；②存储器——记忆原始数据、运算程序及运算结果的部件；③控制器——发出各种控制信息，以便使计算机各部件协调工作的部件；④输入、输出设备——将原始数据及运算程序输入计算机，并将结果及其它信息输出的部件。 计算机的硬件组成——CPU 地址寄存器MR 数据寄存器DR 指令寄存器IR 译码器 通用寄存器1 通用寄存器2 通用寄存器n …… 程序计数器PC 堆栈指针SP 时序产生器 暂存器 ALU 累加器 标志寄存器 操作 控制器 控制总线 地址总线 数据总线 ALU(Arithmetic and Logic Unit)：主要完成对二进制数据的算术运算、逻辑运算和各种移位操作 。 PC(Program Counter)：取指令的地址，存放下面要执行的指令的地址， 取指令后自动加1。 用来保存参加运算的操作数和运算的中间结果。 根据二进制的机器指令产生完成指令功能的微操作。 根据译码器产生的微操作，产生控制各个部件的信号，控制各个部件完成指令的功能。 产生时基信号为各功能部件提供定时基准。 存储器分段管理机制 8086/8088的内部寄存器只有16位，为达到寻址1MB存储空间的目的，采用分段方法 分段方法：将1MB的物理存储空间分成若干个逻辑段，每个逻辑段的最大长度为64KB 采用存储器分段管理后，用户编程使用逻辑地址，由段地址和段内偏移地址两部分组成，两者都是16位，段基址由段寄存器指示。 物理地址=段寄存器*16+偏移地址 CPU访问存储器时，地址总线AB上送出的是物理地址（20位地址码）。 逻辑地址转换成物理地址是由BIU中的地址加法器完成的。 2.1 8086/8088内部寄存器 8086寄存器组又称为8086的程序设计模型 它是程序设计中惟一可见的CPU部件 它是系统程序设计员的操作对象 含14个16位寄存器，按功能可分为三类： 通用寄存器，8个 段寄存器，4个 控制寄存器，2个 8086/8088 寄存器 SP IP FLAGS AH AL BH BL CH CL DH DL AX BX CX DX BP SI DI CS DS ES SS 通用寄存器 控制寄存器 段寄存器 16位 16位 1、通用寄存器 数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI） 地址指针寄存器 SP：堆栈指针寄存器 其内容为堆栈栈顶的偏移地址； 任何堆栈操作后，SP都会自动增/减量。 BP：基址指针寄存器 在间接寻址中用于存放操作数的基地址； 常用于访问存放在堆栈中的数据。 变址寄存器 SI：源变址寄存器，用于访问源操作数 DI：目标变址寄存器，用于访问目的操作数 常用于操作数的间接寻址或变址寻址。 在串操作指令中，SI存放源操作数的偏移地址，而DI存放目标操作数的偏移地址。 二、段寄存器 用于存放逻辑段的段基地址（简称段地址） CS：代码段寄存器。代码段存放指令代码 DS：数据段寄存器 ES：附加段寄存器 SS：堆栈段寄存器：指示堆栈区域的位置 这两个段存放操作数 堆栈段 SS 数据段 DS/ES 代码段 CS 三、控制寄存器 IP：指令指针寄存器 其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。 FLAGS：标志寄存器 存放指令执行结果的特征： 有些指令（如算术指令）要改变FLAGS的内容(影响FLAGS)； 有些指令对FLAGS无影响。 6个状态标志位（CF，SF，AF，PF，OF，ZF） 3个控制标志位（IF，TF，DF） O D I T S Z A P C 15 0 2 4 6 7 8 9 10 11 FLAGS 2.2 8086CPU的功能结构 8086内部由两部分组成： 执行单元（EU） 总线接口单元（BIU） 8086内部由两部分组成： 执行单元（EU）+总线接口单元（BIU） 总线接口部件 功能： 从内存中取指令到指令预取队列IPQ； 负责与内存或I/O接口之间的数据传送； 在执行转移指令时，BIU将清除IPQ，然后从转移的目的地址处开始取指令并重新填充IPQ。 执行部件 功能：执行指令，具体操作如下 从IPQ中取指令代码 译码 完成指定的操作 结果保存到目的操作数 运算特征保存在标志寄存器FLAGS（仅对影响标志的指令） 8086操作方式比较 取指