第二章 李宝(ying)8086微处理器

1、第二章第二章80868086微处理器微处理器 主主 要要 内内 容容 8086微处理器微处理器 内部结构内部结构 寄存器结构寄存器结构 引脚及其功能引脚及其功能 第二章第二章80868086微处理器微处理器 2.1 8086/8088微处理器微处理器 8086： 单一的单一的5V供电；供电； 时钟频率为时钟频率为510MHz； 16条数据总线，可以处理条数据总线，可以处理8位或位或16位数据；位数据； 20条地址总线，可以直接寻址条地址总线，可以直接寻址1M（220）个存储单元和个存储单元和64K个个I/O端口。端口。 8088： CPU内部仍为内部仍为16位位 外部数据总线为外部数据总线为8

2、位位 2.1.1 8086/8088内部结构内部结构 功能功能 总线接口单元总线接口单元BIU(Bus Interface Unit) 执行单元执行单元EU(Execution Unit) 负责负责CPU与存储器或与存储器或I/O 设备之间的数据传送。设备之间的数据传送。 负责指令的译码执行负责指令的译码执行 第二章第二章80868086微处理器微处理器 8086CPU内部结构框图 AHAL BHBL CHCL DHDL 通用寄存器 SP BP SI DI 数 据 寄存器 指针和变址 寄存器 ALU 数据总线(16位) 暂存寄存器 EU 控制电路 AX BX CX DX 标志寄存器 执行单元(

3、EU)总线接口单元(BIU) 1 2 3 4 5 6 指令队列缓冲器 (8位) 内部寄存器 IP ES SS DS CS ALU DB(16位) AB(20位) 总线控制 电 路 8086总线 DB(16位) 地址 加法器 第二章第二章80868086微处理器微处理器 1、总线接口单元、总线接口单元BIU 4个个16位段寄存器位段寄存器 指令指针寄存器指令指针寄存器IP(InstructionPointer) 地址加法器地址加法器 指令队列缓冲器指令队列缓冲器 代码段寄存器代码段寄存器CS(Code Segment) 数据段寄存器数据段寄存器DS(Data Segment) 堆栈段寄存器堆栈段

4、寄存器SS(Stack Segment) 附加数据段寄存器附加数据段寄存器ES(ExtraSegment) 第二章第二章80868086微处理器微处理器 8086CPU地址引脚有地址引脚有根，但根，但CPU内部可以提供地址信息的寄存器是内部可以提供地址信息的寄存器是 位位 采用段结构的内存管理方法采用段结构的内存管理方法 代码段寄存器代码段寄存器CS(Code Segment)：存储当前的代码段的段地址存储当前的代码段的段地址 数据段寄存器数据段寄存器DS(Data Segment)：存储当前的数据段的段地址存储当前的数据段的段地址 堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS(Stack Segment)：

5、存储当前的堆栈段的段地址存储当前的堆栈段的段地址 附加数据段寄存器附加数据段寄存器ES(Extra Segment)：存储当前附加数据段的段地址存储当前附加数据段的段地址 1）段寄存器段寄存器 2）指令指针寄存器指令指针寄存器 存放下一条要读取的指令在代码段中的偏移地址。存放下一条要读取的指令在代码段中的偏移地址。 由由CS和和IP 的内容决定程序的执行顺序。的内容决定程序的执行顺序。 第二章第二章80868086微处理器微处理器 3）20位地址加法器位地址加法器 存储单元地址存储单元地址 的表示形式的表示形式 逻辑地址逻辑地址 物理地址物理地址 段地址：段内偏移地址（段地址：段内偏移地址（E

6、A） CPU与存储器进行数据交换时在地址与存储器进行数据交换时在地址 总线上提供的总线上提供的20位地址信息位地址信息 对于一个确定的存储单元，逻辑地址不唯一，物理地址唯一。对于一个确定的存储单元，逻辑地址不唯一，物理地址唯一。 段内偏移地址段内偏移地址 15 0 段寄存器段寄存器 0 0 0 0 19 4 3 2 1 0 20位物理地址位物理地址 19 0 物理地址段地址物理地址段地址10H段内偏移地址段内偏移地址 假设（假设（CS）=0BC00H，（，（IP）=1000H 试求下一条从内存中读取的指令所在存试求下一条从内存中读取的指令所在存 储单元的物理地址：储单元的物理地址： HBDHH

7、HBC0000100010000 第二章第二章80868086微处理器微处理器 4）指令队列缓冲器）指令队列缓冲器 8086的指令队列有的指令队列有6个个字节，当指令队列出现字节，当指令队列出现2个空字节个空字节，BIU就自动执就自动执 行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读入指令队列；行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读入指令队列； 8088的指令队列有的指令队列有4个个字节，当指令队列出现字节，当指令队列出现1个空字节个空字节时，时，BIU就自动就自动 执行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读入指令队执行一次取指令周期，将下一条要执行的指令从内存单元读

8、入指令队 列列。 原则：原则：先进先出先进先出 2、执行单元、执行单元EU 16位算术运算单元位算术运算单元ALU：进行算术及逻辑运算进行算术及逻辑运算 16位标志寄存器位标志寄存器FLAGS：存放存放CPU运算的状态特征和控制标志运算的状态特征和控制标志 数据暂存寄存器：协助数据暂存寄存器：协助ALU完成运算完成运算 通用寄存器：通用寄存器：AX、BX、CX、DX，SP、BP，SI、DI EU控制电路：接收指令，实时操作控制电路：接收指令，实时操作 第二章第二章80868086微处理器微处理器 8086CPU内部结构框图 AHAL BHBL CHCL DHDL 通用寄存器 SP BP SI

9、DI 数 据 寄存器 指针和变址 寄存器 ALU 数据总线(16位) 暂存寄存器 EU 控制电路 AX BX CX DX 标志寄存器 执行单元(EU)总线接口单元(BIU) 1 2 3 4 5 6 指令队列缓冲器 (8位) 内部寄存器 IP ES SS DS CS ALU DB(16位) AB(20位) 总线控制 电 路 8086总线 DB(16位) 地址 加法器 第二章第二章80868086微处理器微处理器 2.1.2 8086/8088寄存器结构寄存器结构 通用通用 寄存器寄存器 数据寄存器数据寄存器 DLDH CLCH BLBH ALAH 指针寄存器指针寄存器 BP基地址指针 SP堆栈指

10、针 变址寄存器变址寄存器 DI目的变址 SI源变址 控制控制 寄存器寄存器 FLAGS状态标志 IP指令指针 ES 附加段寄存器 DS 数据段寄存器 SS 堆栈段寄存器 CS 代码段寄存器 段寄存器段寄存器 第二章第二章80868086微处理器微处理器 2.1.2 8086/8088寄存器结构寄存器结构 通用通用 寄存器寄存器 数据寄存器数据寄存器 DLDH CLCH BLBH ALAH 指针寄存器指针寄存器 BP基地址指针 SP堆栈指针 变址寄存器变址寄存器 DI目的变址 SI源变址 控制控制 寄存器寄存器 FLAGS状态标志 IP指令指针 1、通用寄存器通用寄存器 1）数据寄存器）数据寄存

11、器AX、BX、CX、DX AX BX CX DX 累加器：所有的累加器：所有的I/O指令都使用它与外设端口交换信息指令都使用它与外设端口交换信息 基址寄存器：存放操作数在内存中基址寄存器：存放操作数在内存中数据段内数据段内的偏移地址的偏移地址 计数寄存器：设计循环程序时用到计数寄存器：设计循环程序时用到 数据寄存器：间接寻址时用到；双字节运算时用到数据寄存器：间接寻址时用到；双字节运算时用到 堆栈指针寄存器，每执行一次进栈或出栈操作，堆栈指针寄存器，每执行一次进栈或出栈操作， 系统自动将系统自动将SP减减2或加或加2，SP始终指向栈顶始终指向栈顶 可以存放数据，但主要存放操作数在堆栈可以存放数

12、据，但主要存放操作数在堆栈 段内的偏移地址段内的偏移地址 SI为源变址寄存器，存放源串在数据段内的偏为源变址寄存器，存放源串在数据段内的偏 移地址；移地址； DI为目的变址寄存器，存放目的串在附加数为目的变址寄存器，存放目的串在附加数 据段内的偏移地址。据段内的偏移地址。 第二章第二章80868086微处理器微处理器 2、段寄存器段寄存器 每个段最多可达每个段最多可达64K个存储单元个存储单元 CS：代码段寄存器，与指令指针寄存器代码段寄存器，与指令指针寄存器IP的内容相配合可得到要的内容相配合可得到要 读取的指令在内存中的物理地址。读取的指令在内存中的物理地址。 DS：数据段寄存器，与指令存

13、储器寻址方式给出的偏移地址相配合数据段寄存器，与指令存储器寻址方式给出的偏移地址相配合 得到对数据段指定单元进行读写的物理地址。得到对数据段指定单元进行读写的物理地址。 SS：堆栈段寄存器，堆栈段寄存器，“先进后出先进后出”的特殊存储区，主要用于调用子的特殊存储区，主要用于调用子 程序或执行中断服务程序时保护断点和现场。程序或执行中断服务程序时保护断点和现场。 ES：附加数据段寄存器，存放程序当前使用的附加数据段的段地址。附加数据段寄存器，存放程序当前使用的附加数据段的段地址。 还用来存放字符串操作时的目的字符串。还用来存放字符串操作时的目的字符串。 第二章第二章80868086微处理器微处理

14、器 3、控制寄存器控制寄存器 IP(Instruction Pointer)为指令指针寄存器，存放下一条要读取的指令在为指令指针寄存器，存放下一条要读取的指令在 代码段内的偏移地址。代码段内的偏移地址。 FLAGS为标志寄存器，为标志寄存器，16位，位，9位有效。位有效。 相当于其他微相当于其他微 处理器的处理器的PSW CFPFAFZFSFTFIF DFOF 15 11 10 9 8 7 6 4 2 0 TF(Trap Flag)：跟踪标志位。若跟踪标志位。若TF=1，则则8086/8088CPU处处 于单步工作方于单步工作方 式。式。 IF(Interrupt Flag)：中断允许标志位。

15、控制可屏蔽中断请求，若中断允许标志位。控制可屏蔽中断请求，若IF=1，允允 许许CPU接受外部从接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽中断请求信号，对非屏蔽中断引脚上发来的可屏蔽中断请求信号，对非屏蔽中断 及内部中断没有影响。及内部中断没有影响。 DF(Direction Flag)：方向标志位。若方向标志位。若DF=1，则串操作按减地址方式进行，则串操作按减地址方式进行， 若若DF=0，则串操作按增地址方式进行。则串操作按增地址方式进行。 第二章第二章80868086微处理器微处理器 CFPFAFZFSFTFIF DFOF 15 11 10 9 8 7 6 4 2 0 CF(Carry Fla

16、g)：进位标志位。最高位产生借位或进位时，该位为进位标志位。最高位产生借位或进位时，该位为1。用于。用于 判判 断无符号数运算结果是否正确。断无符号数运算结果是否正确。 PF(Farity Flag)：奇偶标志位。当指令执行结果的低：奇偶标志位。当指令执行结果的低8位中含有偶数个位中含有偶数个1时，时， PF为为1，否则为，否则为0。 AF(Auxiliary Flag)：辅助进位标志位。执行加法或减法指令时，若结果的辅助进位标志位。执行加法或减法指令时，若结果的 低低 字节的低四位向高四位有进位或借位，字节的低四位向高四位有进位或借位，AF为为1，否则为，否则为0。 ZF(Zero Flag

17、)：零标志位。若结果为零标志位。若结果为0，则，则ZF为为1，否则为，否则为0。 SF(Sign Flag)：符号标志位。当运算结果最高位为符号标志位。当运算结果最高位为1时，时，SF为为1，否则为，否则为0。 OF(Overflow Flag)：溢出标志位。判断带符号数运算结果是否溢出。：溢出标志位。判断带符号数运算结果是否溢出。 第二章第二章80868086微处理器微处理器 设变量设变量x11101111B，y11001000B，X0101101000001010B， Y0100110010100011B，则分别执行则分别执行x+y和和X+Y操作后标志寄存器操作后标志寄存器 中各状态位如何

18、？中各状态位如何？ 解： 11101111 ）11001000 1 10110111 自动丢失自动丢失 状态位状态位执行执行xy后后 CF1 PF1 AF1 ZF0 SF1 OF0 0101101000001010 ） 0100110010100011 1010011010101101 1 1 0 0 0 0 执行执行X+Y后后 第二章第二章80868086微处理器微处理器 通用通用 寄存器寄存器 数据寄存器数据寄存器 DLDH CLCH BLBH ALAH 指针寄存器 BP基地址指针基地址指针 SP堆栈指针堆栈指针 变址寄存器变址寄存器 DI目的变址目的变址 SI源变址源变址 控制控制 寄存器寄存器 FLAGS状态标志状态标志 IP指令指针指令指针 ES 附加段寄存器附加段寄存器 DS 数据段寄存器数据段寄存器 SS 堆栈段寄存器堆栈段寄存器 CS 代码段寄存器代码段寄存器 段寄存器段寄存器 第二章第二章80868086微处理器微处理器 2.1.3 8086/8088引脚及其功能引脚及其功能 20根地址线、根地址线、16根根（8根）根）数据线、控制线、状态线、电源线、地线等。数据线