微型计算机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 赵全利 吕建平 邹雪艳 第2章 微处理器及.pptVIP

第2章 微处理器及其体系结构 2.1 8086微处理器2.1.1 8086微处理器的内部结构和功能 8086微处理器是Intel系列的16位微处理器。该处理器有16位数据线、20位地址线总线、最大可寻址空间为1MB存储单元、I/O端口最多为64K个。 8086微处理器将微处理器分为功能独立的两个逻辑部件模块：即总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）。 BIU模块和EU模块的并行操作，使8086CPU的工作效率和速度显著提高， 8086微处理器的内部结构 1. 总线接口部件 微处理器要处理的任何信息必须存放在存储单元或输入、输出（简称I/O）接口中。总线接口部件BIU负责CPU内部与存储器或I/O接口之间的信息传递，为执行部件提供数据信息和控制命令。 总线接口部件由地址加法器、寄存器、地址总线和总线控制电路组成。其中，寄存器又可分为段寄存器（CS、DS、ES、SS共4个）、指令指针寄存器（IP）和指令队列缓冲器。 各部件功能为：地址加法器负责接收段寄存器和IP寄存器的数据，形成20位物理地址；寄存器用来存放地址信息；地址总线用来传送地址信息；总线控制器是微处理器同外部引脚的接口，它负责执行总线周期，并在每个周期内把相应的信号线同相应芯片的引脚接通，完成微处理器同存储器以及I/O设备之间信息传递。 2. 执行部件 执行单元由通用寄存器（AX 、BX、 CX 、DX 、BP、SP、SI、DI）、暂存寄存器、算术逻辑运算单元（ALU）、标志寄存器和EU控制器组成。 执行部件EU负责指令的执行并产生相应的控制信号 BIU和EU是两个独立部件，它们可以并行工作，因此引入了流水线作业的概念。所谓流水线作业是指：取指令与执行指令可以并行操作。引入流水线作业后大大提高了处理器的工作速度和效率。 2.1.2 8086微处理器的寄存器组 1. 通用寄存器 （1）数据寄存器 AX（Accumulator）：累加器，这是运算器中最活跃的寄存器。也是程序设计中最常用的数据寄存器。另外还被指定作为十进制调整、乘除法以及I/O等操作的专用寄存器。 BX（Base）：基址寄存器，用于存放数据段内存空间的基地址。 CX（Count）：计数寄存器，用于存放循环操作和字符串处理的计数控制数值。 DX（Data）：数据寄存器，用于乘除法运算时扩展累加器及I/O操作时提供间接端口地址。该类寄存器既可以用来存放操作数，又可以用来存放操作结果。 （2）指针寄存器和变址寄存器 SP（Stack Pointer）：堆栈指针，用于确定堆栈在内存中的栈顶的偏移地址（惟一用途）。 BP（Base Pointer）：基址指针，用来提供堆栈中某指定数据区基址的偏移地址。 SI（Source Index）：源变址寄存器，串操作时提供DS段中指定单元的偏移地址，也可用来存放变址地址。 DI（Destintion Index）：目标变址寄存器，串操作时提供ES段中指定单元的偏移地址，也可存放变址地址。 2. 指令指针寄存器IP IP是一个16位专用寄存器，该寄存器的内容为当前需要执行指令的第一字节在存储器代码段内的地址。当该字节取出后，IP自动加1，指向下一指令字节。IP的内容又称偏移地址，程序员不能对该指针进行存取操作，要改变该指针的值，可以通过程序中的转移指令、返回指令或中断处理来完成。 3. 标志寄存器FR（Flag Registe，FR） FR是一个16位的标志寄存器：在该标识寄存器中有意义的有9位 （1）状态位 进位标志CF（Carry Flag） 奇偶校验标志PF（Parity FIag） 辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag） 零标志ZF（Zero FIag） 符号标志SF（Sign Falg） 溢出标志OF（Overflow FIag） 状态标志表示执行某种（指令）操作后ALU所处的状态，这些状态将会影响后面指令的操作。 （2）控制位 ① 方向标志DF（Derection FIag） ② 中断允许标志IF（Interrupt Enable FIag） ③ 陷阱标志TF（Trap FIag） DF、IF和TF（3位）为控制标志，而控制标志则是通过程序设置的，每个控制标志对某种特定的功能起控制作用。 4. 段寄存器 8086可以寻址