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第二章 Intel-8086 微处理器结构

第二章 Intel-8086 微处理器结构. 2-1 Intel-80x86 系列微处理器概述. 1971 年推出 Intel 4004 芯片，被认为是世界上第一个 微处理器 (CPU) 。 1978 年 Intel 公司推出 8086 CPU ， 16 位。 1979 年又推出 8088 ， 8 位数据线，以满足与当时的 8 位机间的兼容性。 IBM 公司进入个人计算机领域，采用 Intel 8088 芯片，使 Intel CPU 成为主流。. 2-2 Intel-8086 微处理器结构. 1 、 8086 概况. 16 位微处理器

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第二章 Intel-8086 微处理器结构

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  1. 第二章 Intel-8086微处理器结构 2-1 Intel-80x86系列微处理器概述

  2. 1971年推出Intel 4004芯片，被认为是世界上第一个微处理器(CPU)。 • 1978年Intel 公司推出8086 CPU，16位。1979年又推出8088，8位数据线，以满足与当时的8位机间的兼容性。 • IBM公司进入个人计算机领域，采用Intel 8088芯片，使Intel CPU成为主流。

  3. 2-2 Intel-8086微处理器结构 1、8086概况 • 16位微处理器 • 地址总线20条，寻址能力220=1MB • DIP-40（双列直插式40脚）封装 • 2、8086的功能结构 • 传统CPU执行指令的过程是：取指令－>执行指令－>再取指令－>……，串行操作。 • 而8086的取指令与执行指令操作是由两个不同的部件完成，可同时进行。目的是提高CPU的执行速度。

  4. 8086从功能上可分成两部分： • 总线接口部件BIU(Bus Interface Unit); • 执行部件EU(Execution Unit)。 • 总线接口部件BIU负责与内存或I/O端口进行指指令和数据传送；执行部件EU负责指令执行。 ①BIU从内存中取指令送到指令队列； ②当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。

  5. 3、8086的存储器组织 • 1)8086寻址能力的扩展 • 存储器由很多个8位的存储单元组成，每个存储单元对应于一个地址编码。CPU要访问某存储单元，需将该单元地址发到地址总线。 • 8086内部与地址有关的寄存器均为16位，只能寻址216=64KB的存储器空间。 • 为了扩大CPU可访问的存储器容量，8086 CPU采用两个寄存器来形成地址：段地址寄存器、偏移地址寄存器。 • 这样，8086实际上有20条地址线，能够访问的存储单元数（即寻址能力）为220=1MB； • 地址范围：00000H～0FFFFFH

  6. 2)8086中20位地址的生成 • 将1MB存储空间分成若干个不超过64KB的区段，称为存储器的段（Segment）。 • 每个存储段有一个16位的基准地址，称为段地址； • 以段地址为基准，段内各存储单元的相对地址称为偏移地址（16位）； • 段地址存放在CPU的段寄存器中；偏移地址存放在偏移地址寄存器中。 • 20位物理地址= • 16位段地址×24（左移四位）+16位偏移地址 • 例如：段地址为2500H，偏移地址9700H • 则形成的物理地址为25000H+9700H=2E700H

  7. 3)物理地址、逻辑地址 • 物理地址：存储器中各存储单元的实际地址。 • 逻辑地址：用段地址和偏移地址表示的相对地址。 • 表示形式为 段地址:偏移地址 • 如 2000H:1340H • 一个物理地址可对应多个逻辑地址； • 如物理地址12345H，逻辑地址可以是 • 1234H:0005H;1200H:0345H;1100H:1345H

  8. 4）段的种类 • 有了段寄存器，可将1M的存储空间分成很多个段； • 为便于管理，8086设计上将不同的存储内容存放在不同的段中；分为代码段、数据段、堆栈段和附加段。 • 用户编写的程序放在代码段中，使用的数据放在数据段中。

  9. 4、8086的寄存器组 • 数据寄存器：AX、BX、CX、DX • 指针及变址寄存器：SP、BP、SI、DI • 段寄存器：CS、DS、ES、SS • 指令指针IP（Instruction Pointer） • 状态标志寄存器PSW（Program State Word) • 说明 • 数据寄存器和指针及变址寄存器又统称通用寄存器； • 指令指针与状态标志统称控制寄存器； • 所有寄存器均为16位。

  10. 1）数据寄存器 • AX：通用寄存器；算术运算的主寄存器——累加器（Accumulator）； • BX：通用寄存器;一些指令中作为基址(Base)寄存器； • CX：通用寄存器;一些指令中作为计数器(Counter) ； • DX：通用寄存器;一些指令中作为数据(Data)寄存器与AX配合使用。

  11. 说明： • 在一般指令中，这些寄存器可作为通用寄存器使用，在一些特定的指令中，各寄存器有特定功能； • 既可作为16位使用，也可分成两个8位寄存器使用 • 高8位记作 : AH、BH、CH、DH • 低8位记作 : AL、BL、CL、DL

  12. 2）指针及变址寄存器 • SP：堆栈指针寄存器(Stack Pointer)，用来指示栈顶的偏移地址。 • BP：基址指针寄存器(Base Pointer)，指示堆栈区中的一个基地址。 • SI：源变址寄存器(Source Index)。 • DI：目的变址寄存器(Destination Index)。 • 说明：这4个寄存器也可以作为通用寄存器使用。

  13. 3）段寄存器 • CS：代码段(Code Segment);存放程序段的段地址。 • DS：数据段(Data Segment);存放数据段的段地址。 • ES：附加段(Extra Segment);存放附加段的段地址. • SS：堆栈段(Stack Segment);存放堆栈段的段地址。

  14. 4）控制寄存器 • IP：指令指针(Instruction Pointer)寄存器；能自动加1，生成代码段中下一条将要取的指令的偏移地址。 • PSW：程序状态字(Program State Word)寄存器;用各个状态位反映算术逻辑运算的一些状态标志和控制标志。

  15. 5、PSW标志位的定义 • C—进位标志，结果在最高位产生进位或借位时置1； • P—奇偶标志，结果中1的个数为偶数时置1； • A—半进位标志（低4位向高4位的进位）； • Z—运算结果为零时置1； • S—符号标志，该标志位与结果的最高位相同； • O—溢出标志，运算结果超出有符号数表示范围时置1； • D—方向标志，用于串操作，置1使串操作按减1执行； • T—跟踪标志，置1后处理器进入单步执行方式，便于调试； • I—中断允许标志，置1允许CPU接受外部可屏蔽中断； • 前6种标志为状态标志，后3种标志为控制标志。 O D I T S Z A P C

  16. CPU怎样判断是否溢出？ • 按结果的最高位和次高位的进位情况判断；对两个进位进行异或，异或结果为1表示有溢出，为0表示无溢出。 • 原理不做讨论。

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