第二讲微处理器1

微机原理及 应 用第二讲内容概要 微处理器概述 8086CPU的内部结构微处理器概述 微处理器是微型计算机的 核心 。严格讲微处理器不等于CPU， CPU是指计算机中 执行运算和控制功能 的区域，由 算术逻辑部件（ ALU） 和 控制部件 两大主要部分组成。把 CPU和 寄存器（ Register） 封装到一片大规模或超大规模集成电路中称之为微处理器。微处理器的主要性能指标 字长：一次直接处理的二进制数码的位数。取决于寄存器的位数和数据总线的宽度。 主频： CPU的时钟频率。主频 =外频 倍频。从 80486开始，主频 =外部总线频率 倍频系数。 MIPS：表示微处理器的性能。每秒钟执行几百万条指令。 iCOMP指数： Intel评价其 32位 CPU性能的一种指标。Intel CPU 外包装盒微处理器的主要功能 进行算术和逻辑运算。 接受存储器和 I/O接口发来的数据及发送数据给存储器和I/O接口 可以少量暂存数据 能对指令系统进行寄存、译码并执行指令所规定的操作。 能提供整个系统所需的定时和控制信号 可响应 I/O设备的中断请求。 从程序设计角度来看： 赋值和算术表达式。 无条件转移。 条件转移以及关系和逻辑表达式。 循环。 数组和其他数据结构。 子程序。 输入和输出。8086 CPU的内部结构执行部件 EU由 8个通用寄存器、 1个标志寄存器、 ALU和 EU控制电路 组成。 ALU： 16位 算术逻辑运算部件，进行 算术和逻辑运算 ，也可按指令的寻址方式 计算内存地址的偏移 。 暂存寄存器： 16位 寄存器，暂时保存数据，并 向 ALU提供参与运算的操作数 。 EU控制电路：从 BIU指令队列 取指令代码 ，经 分析、译码 后形成各种实时控制信号。总线接口部件 BIU 包括： 4个段寄存器、 1个指令指针寄存器、 1个与 EU通信的内部寄存器、指令队列缓冲器、 I/O控制电路和 20位的地址加法器。 BIU通过总线控制电路将 CPU和内部总线与外部总线相连，是 CPU与外部交换数据的通路。 地址加法器和段寄存器：用于计算地址和寻址。 指令队列缓冲器：按顺序存储指令，使用先进先出原则。 总线控制电路：产生总线控制信号。寄存器结构 8086共有 13个 16位的内部寄存器， 1个 16位 的标志寄存器。分为两组 ： 通用寄存器组 专用寄存器组 四个通用数据寄存器 AX、 BX、 CX、 DX均可用作 16位寄存器也可用作 8 为寄存器。用作 8 位寄存器分别记作：AH、 AL、 BH、 BL、 CH、 CL、 DH、 DL。通用寄存器 AX(AH,AL)累加器：有些指令约定以 AX(或 AL)为源或目的寄存器。 BX(BH,BL)基址寄存器： BX可用作间接寻址的地址寄存器和基地址寄存器， BH、 BL可用作 8位通用数据寄存器。 CX(CH,CL)计数寄存器： CX在循环和串操作中操作中充当计数器，指令执行后 CX内容自动修改。 DX(DH,DL)数据寄存器：除用作通用寄存器外；在 I/O指令中可用作端口地址寄存器；乘除指令中用作辅助累加器 。 指针和变址寄存器 BP( Basic Pointer Register)基址指针寄存器 SP(Stack Pointer Register)堆栈指针寄存器 SI(Source Index Register)源变址寄存器 DI(Destination Index Register)目的变址寄存器专用寄存器 标志寄存器（ Flag Register）共有 16位，其中 7位未用。标志寄存器内容如图 ： CF(Carry Flag)进位标志：反映在运行结果的最高位有无进位或错位。 PF(Parity Flag)奇偶标志：反映运算结果中 “ 1”的个数的奇偶性，主要用于判断数据传送过程中是否出错。 AF(Auxiliary Flag)辅助进位标志：加减运算时，若 D3向 D4产生了进位或错位则 AF=1。否则 AF=0。在 BCD码运算时，该标识用于十进制调整。专用寄存器 ZF(Zero Flag)零进位：反映计算结果是否为 0。若结果为零则 ZF=1，否则 ZF=0。 SF(Sign Flag)符号标志：反映计算结果最高位及符号位的状态。如果运算结果的最高位为 1则 SF=1（对带符号数即为负数），否则 SF=0（对带符号数即为正数）。 OF(Overflow Flag)溢出标志：反映运算结果是否超出了带符号数的表数范围 。 DF(Direction Flag)方向标志：用于串处理指令中控制串处理的方向。 IF(Interrupt Flag)中断允许标志：用于控制 CPU是否允许相应可屏蔽中断请求。 TF(trap flag)陷阱标志：用于单步操作