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第 2 章 现代微处理器技术概述 2.1 8086/8088微处理器简介 2.2 8086/8088 CPU的存储器 2.1 8086/8088微处理器简介 8086是Intel系列的16位微处理器，也是80x86系列微处理器的基础。它有16根数据线，可以处理8位或16位数据；有20根地址线，可以寻址1MB的存储单元和64KB的I／O端口。在推出8086之后不久，Intel公司还推出了准16位微处理器8088。8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是按16位设计的，只是其外部数据总线设计为8位。这样设计的目的主要是为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接兼容。 2.1.1 8086/8088 CPU的内部组织结构 2.1.2 8086/8088的寄存器结构 2.1.3 总线周期的概念 2.1.1 8086/8088 CPU的内部组织结构 8086CPU的内部组成结构从功能上可分为两个独立的部分： 总线接口单元BIU 执行单元EU 总线接口单元BIU BIU (Bus Interface Unit):负责完成CPU与存储器或I／O端口之间的信息传送，即：负责从内存预取指令送到指令队列缓冲器；在CPU执行指令时，BIU要配合执行单元EU对指定的内存单元或者I/O端口存取数据。 BIU内有4个16位段地址寄存器CS、DS、SS和ES，16位指令指针IP和内部暂存器，还有6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器以及总线控制电路。 BIU的指令队列缓冲器用于存放预取的指令。8086的指令队列为6个字节，而8088的指令队列为4个字节。它们采用“先进先出”的原则，按顺序存放，并按顺序取到EU中去执行。 指令队列缓冲器 BIU的指令队列缓冲器用于存放预取的指令。 8086的指令队列为6个字节，而8088的指令队列为4个字节。不管是8086还是8088，都会在执行指令的同时，从内存中取下面1条或几条指令，取来的指令就依次放在指令队列中。它们采用“先进先出”的原则，按顺序存放，并按顺序取到EU中去执行。 由于有指令队列缓冲器，使BIU与EU可以分开并独立工作 。16位CPU这种指令预取与指令执行的并行重叠操作，提高了总线的信息传输效率和整个系统的执行速度。 地址加法器 8086/8088的地址加法器用于产生20位的物理地址。 计算物理地址的具体做法：各段寄存器中分别用来存放16位段地址。当由指令指针IP提供或由执行单元EU按寻址方式计算出寻址单元的16位偏移地址(也称为偏移量)后，再与左移4位后的段寄存器的内容相加，则最终形成一个20位的物理地址(即寻址内存的实际地址)。 从8086/8088微处理器开始，这种利用 段基地址加偏移地址来计算物理地址的 方法，称为“段加偏移”的寻址机制。 例如，CPU要形成某个指令代码的物理 地址，就要将IP的值与代码段寄存器 CS左移4位后的内容相加。假设CS＝ 2000H，IP＝0618H，此时指令的物理 地址为20618H。 执行单元EU 执行单元EU（Execution Unit）的功能只是负责执行指令；执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指令所需要的数据，都由EU向BIU发出请求，再由BIU对存储器或I/O端口进行存取。 EU由算术逻辑单元ALU、数据暂存寄存器、通用寄存器组、标志寄存器和EU控制电路组成。EU是控制、定时与状态逻辑电路，它不断接收从BIU中指令队列取来的指令，经过指令译码形成各种定时控制信号，对EU的各个部件实现特定的定时操作。数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器FLAGS中。 EU中所有的寄存器和数据通道(除队列总线为8位外)都是16位的宽度。 8088CPU内部结构简介 8088CPU内部结构与8086的基本相似，只是8088的BIU中指令队列长度为4个字节； 8088的BIU通过总线控制电路与外部交换数据的总线宽度是8位，总线控制电路与专用寄存器组之间的数据总线宽度也是8位。 8088与8086在操作原理上是相同的。 2.1.2 8086/8088的寄存器结构 8086／8088的内部共有14个16位寄存器。寄存器按功能可分为3类：通用寄存器、段寄存器和标志寄存器。 通用寄存器 8086／8088的通用寄存器分为两组： 数据寄存器 指针寄存器和变址寄存器 数据寄存器 执行单元EU中有4个16位数据寄存器AX、BX、CX和DX。 每个数据寄存器分为高字节H和低字节L，它们均可作为8位数据寄存器独立寻址，独立使用。 在多数情况下，这些数据寄存器是用在算术运算或逻辑运算指令中，用来进行算术逻辑运算。 指针寄存器和变址寄存器 指针寄存器是指堆栈指针寄存器SP和堆栈基址指针寄存器B