微机原理与接口技术第2章

1、本次课主要内容本次课主要内容2.2 8088/80862.2 8088/8086微处理器微处理器 ( (重点重点) )8088/8086CPU的功能结构的功能结构 (书2.2.3) 8088/8086CPU的存储器组织的存储器组织 (书2.2.4)第第2章章 第第2 2章：章：教学要求教学要求2.1 微处理器概述微处理器概述2.2 (重点重点) 8088/8086微处理器微处理器8088/8086CPU功能结构功能结构 (书书2.2.3) 8088/8086CPU存储器组织存储器组织 (书书2.2.4) 8088CPU外部引脚及其功能外部引脚及其功能 (书书2.2.2)8088/8086CPU

2、工作时序工作时序 (书书2.2.5) 2.3 2.4 (一般了解一般了解) 80386, Pentium微处理器微处理器2.5 总线总线8088系统总线系统总线 (书书2.5.4) 第第2章章 本章教学重点8088内部内部寄存器寄存器 、存储器组织存储器组织 、最小组态下的最小组态下的引脚定义引脚定义汇编语言程序员看到的硬件汇编语言程序员看到的硬件中央处理单元中央处理单元 CPU（Intel 80 x86）对汇编语言程序员，最关心其中的对汇编语言程序员，最关心其中的寄存器寄存器内存（主存储器内存（主存储器 ）呈现给汇编语言程序员的，是主呈现给汇编语言程序员的，是主存储器地址存储器地址存储器地址

3、是存储器中存储单元的编号存储器地址是存储器中存储单元的编号外部设备（接口电路）外部设备（接口电路） 汇编语言程序员看到的是汇编语言程序员看到的是端口（端口（I/O地址）地址）I/O接接口口内存内存系统总线系统总线CPU寄存器寄存器控制器控制器运算器运算器辅助存储器辅助存储器输入设备输入设备输出设备输出设备微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成返回返回一一. 8086CPU功能结构功能结构 8086的内部结构的内部结构 8086的寄存器结构的寄存器结构 1. 通用寄存器通用寄存器(8个）个） 2. 指令指针寄存器指令指针寄存器 IP 3. 标志寄存器标志寄存器 PSW 从应用角度（不是从内部工

4、作原理）展开为学习指令系统打好基础例如：例如：关心用户关心用户“可编程可编程”寄存器，寄存器，不关心无法操纵的不关心无法操纵的“透明透明”寄存器寄存器1. 8086CPU内部结构内部结构8088的基本组成的基本组成8088的内部结构从功能上分成两个单元的内部结构从功能上分成两个单元1. 总线接口单元总线接口单元BIU管理管理8088与系统总线的接口与系统总线的接口负责负责CPU对存储器和外设进行访问对存储器和外设进行访问2. 执行单元执行单元EU 负责指令的译码、执行和数据的运算负责指令的译码、执行和数据的运算两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以并行执行，实现指令两个单元相互独立，分别完

5、成各自操作，还可以并行执行，实现指令预取预取（指令读取和执行的流水线操作指令读取和执行的流水线操作） 1.算术逻辑单元算术逻辑单元ALU（运算器）（运算器）2.寄存器组寄存器组3.指令处理单元（控制器）指令处理单元（控制器）图示图示8086的内部结构的内部结构1 2 3 4 5 6内部寄存器内部寄存器 IP ES SS DS CS输入输入/输出输出控制电路控制电路外部总线外部总线执行部分执行部分控制电路控制电路ALU标志寄存器标志寄存器 AX AH AL SP BP SI DI通用寄存器通用寄存器地址加法器地址加法器指令队列指令队列执行单元执行单元 （EU）总线接口单元总线接口单元 （BIU）

6、16位位20位位地址总线地址总线16位位 BX BH BL DX DH DL CX CH CL ALU数据总线数据总线2. 8088/8086的内部寄存器的内部寄存器8086的内部寄存器组有的内部寄存器组有数据寄存器数据寄存器指针寄存器指针寄存器 通用寄存器通用寄存器变址寄存器变址寄存器指令指针寄存器指令指针寄存器状态标志寄存器状态标志寄存器段寄存器段寄存器他们均为他们均为1616位位! !图示图示 汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器 所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用（1）数据寄存器）数据寄存器AX称为称为累

7、加器累加器（Accumulator）使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等BX称为称为基址寄存器基址寄存器（Base address Register）常用做存放存储器地址常用做存放存储器地址CX称为称为计数器计数器（Counter）作为循环和串操作等指令中的隐含计数器作为循环和串操作等指令中的隐含计数器DX称为称为数据寄存器数据寄存器（Data register）常用来存放双字长数据的高常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址位，或存放外设端口地址4个数据寄存器还可以分成高个数据寄存器还可以分成高8位和低位和低8位两

8、个独立的寄存位两个独立的寄存器，这样又形成器，这样又形成8个通用的个通用的8位寄存器位寄存器AX： AH ALBX： BH BLCX： CH CLDX： DH DL（2）指针寄存器）指针寄存器指针寄存器用于寻址内存指针寄存器用于寻址内存堆栈堆栈内的数据内的数据SPSP为堆栈指针寄存器（为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）, ,指示堆栈段指示堆栈段栈顶的位置（偏移地址）栈顶的位置（偏移地址）BPBP为基址指针寄存器（为基址指针寄存器（Base Pointer），表示数据在），表示数据在堆栈段中的基地址堆栈段中的基地址SPSP和和BPBP寄存器与寄存器与SSSS段寄存器联合使用以确定堆栈

9、段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址段中的存储单元地址堆栈堆栈（Stack）是主存中一个特殊的区域，采）是主存中一个特殊的区域，采用用“先进后出先进后出”或或“后进先出后进先出”存取操作方式、存取操作方式、而不是随机存取方式。而不是随机存取方式。 用用8088/8086形成的形成的微机系统中，堆栈区域被称为堆栈段微机系统中，堆栈区域被称为堆栈段（3）变址寄存器）变址寄存器16位变址寄存器位变址寄存器SI和和DI常用于存储器变址寻址方式时提供地址常用于存储器变址寻址方式时提供地址SI是源地址寄存器（是源地址寄存器（Source Index）DI是目的地址寄存器（是目的地址寄存器（Dest

10、ination Index）在串操作类指令中，在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的用法还有较特殊的用法 现在不必完全理解，以后会详细展开现在不必完全理解，以后会详细展开（4） 指令指针寄存器指令指针寄存器 IPIP（Instruction Pointer）为指令指针寄存器，）为指令指针寄存器，用来控制用来控制CPU指令执行顺序指令执行顺序随着指令的执行，随着指令的执行，IP将自动修改以指示下一条指将自动修改以指示下一条指令所在的令所在的内存地址内存地址。顺序执行时，顺序执行时，CPUCPU每取一个指每取一个指令字节，令字节，IPIP自动加自动加1 1，指向下一个要读取的字节，指向下一个要读

11、取的字节IPIP寄存器与寄存器与CSCS段寄存器联合使用以确定下一条指段寄存器联合使用以确定下一条指令的内存地址。令的内存地址。（5） 状态标志寄存器状态标志寄存器 （PSW程序状态字）程序状态字）存放存放cpu工作过程中状态，即反映指令执行结果或控制指工作过程中状态，即反映指令执行结果或控制指令执行形式令执行形式8088处理器的各种标志形成了一个处理器的各种标志形成了一个16位（用位（用9位）的状态位）的状态标志寄存器标志寄存器PSW状态标志状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它都将相应地设置它C Z S P O

12、A控制标志控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式指令的方式 D I TO1115 12D10I9T8S7Z65A43P21C0 程序设计需要利用标志的状态程序设计需要利用标志的状态进位标志进位标志C（Carry Flag）当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置法）时，进位标志置1，即，即C1； 否则否则C03AH + 7CHB6HAAH + 7CH（1）26H没有进位：没有进位：C = 0有进位：有进位：C = 1奇偶标志奇偶标志P（Parity Fl

13、ag）当运算结果低当运算结果低8位中位中“1”的个数为零或偶数的个数为零或偶数时，时，P1；否则；否则P03AH7CHB6H P标志仅反映最低标志仅反映最低8位中位中“1”的个数是的个数是偶或奇，即使是进行偶或奇，即使是进行16位字操作位字操作10110110B结果中有结果中有5个个“1”，是奇数：是奇数：P0半加标志位（辅助进位）半加标志位（辅助进位）A（Auxiliary Carry Flag）这个标志主要用于对这个标志主要用于对BCD运算结果运算结果的调整，由处理器内部使用，用户的调整，由处理器内部使用，用户一般不必关心一般不必关心运算时低半字节（运算时低半字节（D3D3向向D4D4）有

14、）有进位进位（加法）（加法）或或借位借位（减法（减法）时，）时，A A1 1；否则；否则A A0 0零标志零标志Z（Zero Flag）若运算结果为若运算结果为0，则，则Z1；否则否则Z03AH7CH84H7CH 注意：注意：Z为为1表示表示运算运算结果是结果是0B6H，结果不是零：，结果不是零：Z 0（1）00H，结果是零：，结果是零：Z1符号标志符号标志S（Sign Flag）运算结果最高位为运算结果最高位为1，则，则S1； 否则否则S03AH7CHB6H，最高位，最高位D71：S184H7CH（1）00H，最高位，最高位D70：S0 有符号数据用最高有效位表示数据的符号有符号数据用最高有

15、效位表示数据的符号所以，最高有效位就是符号标志的状态所以，最高有效位就是符号标志的状态陷阱标志位陷阱标志位T（Trap Flag）（单步标志位）（单步标志位）用于控制用于控制CPU进入单步操作方式。通常用于进入单步操作方式。通常用于程序调试。程序调试。设置设置TF0，处理器正常工作；，处理器正常工作；设置设置TF1，处理器，处理器单步执行指令单步执行指令中断允许标志位中断允许标志位I（Interrupt-enable Flag）控制控制CPU是否响应可屏蔽中断请求是否响应可屏蔽中断请求设置设置I1，则允许中断；，则允许中断；设置设置I0，则禁止中断，则禁止中断CLICLI指令复位中断标志：指令

16、复位中断标志：I I0 0STISTI指令置位中断标志：指令置位中断标志：I I1 1方向标志位方向标志位D（Direction Flag）用于串操作指令，控制地址的变化方向：用于串操作指令，控制地址的变化方向：设置设置D0，存储器地址自动增加；，存储器地址自动增加；设置设置D1，存储器地址自动减少，存储器地址自动减少CLDCLD指令复位方向标志：指令复位方向标志：D D0 0STDSTD指令置位方向标志：指令置位方向标志：D D1 1溢出标志位溢出标志位O（Overflow Flag）若算术运算的结果有溢出，则若算术运算的结果有溢出，则O1； 否则否则 O0什么是溢出什么是溢出 处理器内部以

17、补码表示有符号数处理器内部以补码表示有符号数 8位有符号数表达的整数范围是：位有符号数表达的整数范围是：127 12816位表达的范围是：位表达的范围是：32767 32768 如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出 有溢出，说明有符号数的运算结果不正确有溢出，说明有符号数的运算结果不正确溢出举例溢出举例分析：分析：3AH7CHB6H，就是，就是58124182，已经超出已经超出128127范围，产生溢出，故范围，产生溢出，故OF1；补码补码B6H表达真值是表达真值是74，显然运算结果也不正确，显然运算结果也不正确 B6H10110110B，最高位为，最高

18、位为1，作为有符号数是负数作为有符号数是负数 对对B6H求反加求反加1等于：等于：01001001B101001010B4AH74 所以，所以，B6H表达有符号数的真值为表达有符号数的真值为743AH + 7CH B6H，产生溢出：，产生溢出：OF1溢出的简单判断法溢出的简单判断法只有当两个同符号数相加（包括不同符号数相减），而运只有当两个同符号数相加（包括不同符号数相减），而运算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确时的运算结果显然不正确其他情况下，则不会产生溢出其他情况下，则不会产生溢出例例1：3AH7CHB

19、6H例例2：AAH7CH例例3：3AH7CH例例4：AAH7CH2EH溢出溢出无溢出无溢出无溢出无溢出溢出溢出（6）段寄存器）段寄存器8088有有4个个16位段寄存器位段寄存器CS（代码段）指明（代码段）指明代码段代码段的起始地址的起始地址SS（堆栈段）指明（堆栈段）指明堆栈段堆栈段的起始地址的起始地址DS（数据段）指明（数据段）指明数据段数据段的起始地址的起始地址ES（附加段）指明（附加段）指明附加段附加段的起始地址的起始地址每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途每种逻辑段均有各自的用途返回返回二二.存储器组织存储器组织

20、问题一：问题一： 寄存器、存储器寄存器、存储器(内存内存)、外存都用于存储信息，为何仅讨、外存都用于存储信息，为何仅讨论论CPU的的存储器寻址存储器寻址？解答解答：存储器可直接与：存储器可直接与CPU进行数据交换进行数据交换问题二：问题二： 16位寄存器如何能寻址位寄存器如何能寻址1M内存空间？内存空间？解答解答：内存空间分段，逻辑地址：内存空间分段，逻辑地址/物理地址转换物理地址转换 问题三：问题三：CPU如何实现存储器寻址？如何实现存储器寻址？解答解答： CPU总线接口单元总线接口单元1.存储器寻址功能存储器寻址功能2.存储器的分段管理存储器的分段管理3.物理地址和逻辑地址物理地址和逻辑地

21、址4.段寄存器及逻辑段分配段寄存器及逻辑段分配5. CPU存储器结构存储器结构6. 存储器数据的存储格式存储器数据的存储格式 问题问题1 1 问题问题2 2 问题问题3 3 1.存储器寻址的功能存储器寻址的功能(Function of Memory Addressing)功能功能 Addressing Data in MEMORY存储器存储器(内存内存)是计算机存储信息的地方。可是计算机存储信息的地方。可直接与直接与CPU进进行数据交换行数据交换。掌握数据掌握数据存储格式存储格式，以及存储器的，以及存储器的分段管理分段管理对以后的汇编对以后的汇编程序设计非常重要程序设计非常重要寄存器寄存器 存

22、储器存储器 外存外存 CPU 寄存器、存储器寄存器、存储器(内存内存)、外存区别、外存区别？寄存器、存储器和外存的区别寄存器、存储器和外存的区别寄存器寄存器是微处理器（是微处理器（CPU）内部）内部暂存数据暂存数据的存储单元，以的存储单元，以名称表示，例如：名称表示，例如：AX，BX.等等存储器存储器也就是平时所说的也就是平时所说的主存主存，也叫，也叫内存内存，可，可直接与直接与CPU进行数据交换进行数据交换。主存利用地址区别。主存利用地址区别外存外存主要指用来长久保存数据的外部存储介质，常见的有主要指用来长久保存数据的外部存储介质，常见的有硬盘、光盘、磁带、硬盘、光盘、磁带、U盘等。外存的数

23、据只能通过内存间盘等。外存的数据只能通过内存间接地与接地与CPU交换数据交换数据程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要时才进入程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要时才进入主存主存2. 存储器的分段管理存储器的分段管理8088CPU8088CPU访问内存访问内存有有2020条地址线条地址线共共 220B=1MB个存储单元个存储单元FFFFFH,内存地址内存地址00000HFFFFFH8088CPU8088CPU将将1MB1MB空间分成许多空间分成许多段，段，有有4个个16位位段寄存器，对段寄存器，对应应4种逻辑段种逻辑段. Code Segment 代码段代码段Stack Segmen

24、t 堆栈段堆栈段Data Segment 数据段数据段Extra Segment 附加段附加段每个段最大限制为每个段最大限制为64KB64KB内部寄存器内部寄存器16位如何寻位如何寻址址20条地址线条地址线2201MB?物理地址物理地址逻辑地址逻辑地址3.物理地址和逻辑地址物理地址和逻辑地址用户编程时采用用户编程时采用逻辑地址逻辑地址，形式为，形式为 段地址段地址 : : 偏移地址偏移地址一个存储单元具有唯一物理地址（一个存储单元具有唯一物理地址（2020位，地址位，地址线寻址）、多个逻辑地址（线寻址）、多个逻辑地址（1616位，编程用）位，编程用）分隔符分隔符段寄存器内容段寄存器内容有效地址

25、有效地址EA逻辑地址逻辑地址 1460H:100H1460H:100H、1380H:F00H1380H:F00H物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H例例:MOV AX, ES: 0100H；AXES:0100H逻辑地址逻辑地址(16位位, 汇编语言编程时采用汇编语言编程时采用) )形式为形式为 段地址段地址: : 偏移地址偏移地址段地址段地址 段寄存器段寄存器 CS, DS, ES, SS内容内容 说明逻辑段在主存中的起始位置说明逻辑段在主存中的起始位置偏移地址偏移地址 说明主存单元距离段起始位置的偏移量说明主存单元距离段起始位置的偏移量物理地址（物理地址（2

26、020位，地址线寻址位，地址线寻址, ,实际地址）实际地址）物理地址物理地址=段地址段地址*16+偏移地址偏移地址一个存储单元具有唯一物理地址（一个存储单元具有唯一物理地址（2020位，地址线寻位，地址线寻址）、多个逻辑地址（址）、多个逻辑地址（1616位，编程用）位，编程用）主存储器物理地址和逻辑地址主存储器物理地址和逻辑地址例例:MOV AX, ES: 0100H；AXES:0100H例例: :逻辑地址逻辑地址 1460H:100 1380:F00H1460H:100 1380:F00H 物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H8086CPU引脚线引脚线-外部

27、特性外部特性CPU引脚是系统总线的基本信号引脚是系统总线的基本信号可以分成三类信号可以分成三类信号16位数据线：位数据线：D0 D1520位地址线：位地址线：A0 A19 确定存储器确定存储器物理地址物理地址控制线控制线CPU内部寄存器（内部寄存器（编程用编程用）确定存储器确定存储器逻辑地址逻辑地址一个存储单元具有唯一物理地址（一个存储单元具有唯一物理地址（20位，地址线寻位，地址线寻址）、多个址）、多个逻辑地址逻辑地址（16位，编程用位，编程用)物理地址和逻辑地址的转换物理地址和逻辑地址的转换物理地址物理地址= =段地址段地址* *16+16+偏移地址偏移地址将逻辑地址中的段地址左移将逻辑地

28、址中的段地址左移4位，加上偏移位，加上偏移地址就得到地址就得到20位物理地址位物理地址一个物理地址可以有多个逻辑地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址逻辑地址 1460H:100H 1380H:F00H1460H:100H 1380H:F00H物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H146014600 0H H 100H100H14700H14700H138013800 0H H F00HF00H14700H14700H段地址左移段地址左移4 4位位加上偏移地址加上偏移地址得到物理地址得到物理地址4. 段寄存器及逻辑段分配段寄存器及逻辑段分配8088有有4个个

29、16位段寄存器位段寄存器CS (Code Segment Register) 指令指令SS (Stack Segment Register) 堆栈堆栈DS (Data Segment Register) 数据数据ES (Extra Segment Register) 数据数据每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途址，每种逻辑段均有各自的用途如何分配各个逻辑段如何分配各个逻辑段程序的程序的指令指令序列必须安排在序列必须安排在代码段代码段CS程序使用的程序使用的堆栈堆栈一定在一定在堆栈段堆栈段SS程序中的程序中的数据数据默认默认是安

30、排在是安排在数据段数据段DS，也，也经常安排在经常安排在附加段附加段ES，尤其是串操作的目，尤其是串操作的目的区必须是附加段的区必须是附加段数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中何一种逻辑段中没有指明时，一般的数据访问在没有指明时，一般的数据访问在DS段；使段；使用用BP访问主存，则在访问主存，则在SS段段逻辑段的分配逻辑段的分配代码段寄存器代码段寄存器CS（Code Segment）代码段代码段用来存放程序的指令序列用来存放程序的指令序列代码段寄存器代码段寄存器CS存放代码段的段地址存放代码段的段地址指令指针寄存器指令指针寄存器IP指示下条

31、指令的偏移地址指示下条指令的偏移地址处理器利用处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令取得下一条要执行的指令逻辑地址逻辑地址堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS（Stack Segment）堆栈段堆栈段确定堆栈所在的主存区域确定堆栈所在的主存区域堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址存放堆栈段的段地址堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据操作堆栈顶的数据逻辑地址逻辑地址数据段寄存器数据段寄存器DS（Data Segment）数据段数据段存放运行程序所用的数据存放运行程序所用的数据数据段寄存器数据段寄存器DS存

32、放数据段的段地址存放数据段的段地址各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作）得到存储器中操作数的偏移地址数的偏移地址处理器利用处理器利用DS:EA存取数据段中的数据存取数据段中的数据逻辑地址逻辑地址附加段寄存器附加段寄存器ES（Extra Segment）附加段附加段是附加的数据段，也保存数据：是附加的数据段，也保存数据：附加段寄存器附加段寄存器ES存放附加段的段地址存放附加段的段地址各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作）得到存储器中操作数的偏移地址数的偏移地址处理器利用处理器利用ES:EA存取附加段中的数据存取附加段中的

33、数据串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域域逻辑地址逻辑地址8086/8088的地址产生小结的地址产生小结偏移地址偏移地址加法器加法器物物 理理 地地 址（址（2020位）位） 段寄存器（段地址）段寄存器（段地址） |0 0 0 00 0 0 0若CS=2000H, IP=2200H，求当前指令的物理地址？逻辑地址逻辑地址 段地址段地址: 偏移量偏移量段地址：段地址：CS, DS, ES, SS段基址寄存器段基址寄存器偏移地址：偏移地址：SP, BP, DI, SI, IP等指针寄存器等指针寄存器上述寄存器都是上述寄存器都是16位的位的物理地址物

34、理地址 20位实际地址位实际地址=段地址段地址*16+偏移量偏移量5. CPU存储器结构存储器结构CPU总线接口单元总线接口单元 （BIU)负责负责CPU对存储器和外设进行访问对存储器和外设进行访问地址加法器地址加法器 16位位 逻辑逻辑地址地址 寄存器寄存器 16位位 CPU地址线：地址线：A0 A19 20位位 物理地址物理地址完成物理地址、逻辑地址转换完成物理地址、逻辑地址转换8086的内部结构的内部结构1 2 3 4 5 6内部寄存器内部寄存器 IP ES SS DS CS输入输入/输出输出控制电路控制电路外部总线外部总线执行部分执行部分控制电路控制电路ALU标志寄存器标志寄存器 AX

35、 AH AL SP BP SI DI通用寄存器通用寄存器地址加法器地址加法器指令队列指令队列执行单元执行单元 （EU）总线接口单元总线接口单元 （BIU）16位位20位位16位位 BX BH BL DX DH DL CX CH CL 8088指令执行过程示意指令执行过程示意例：例：机器代码机器代码 B8H 64H 00H执行该指令时执行该指令时CS=1000H，IP=100H 物理地址物理地址?段地址段地址 CS=1000H偏移地址偏移地址 IP=100H逻辑地址逻辑地址 1000H:100H物理地址物理地址 1000H 16+100H=10100H8088指令执行过程示意指令执行过程示意（例

36、：（例：机器代码机器代码B8H 64H 00H执行该指令时执行该指令时CS=1000H，IP=100 ）6.存储器存储器数据的存储格式数据的存储格式计算机中信息的单位计算机中信息的单位二进制位二进制位BitBit：存储一位二进制数：存储一位二进制数：0 0或或1 1字节字节ByteByte：8 8个二进制位个二进制位，D D7 7D D0 0字字WordWord：1616位，位，2 2个字节，个字节，D D1515D D0 0双字双字DWordDWord：3232位，位，4 4个字节个字节，D D3131D D0 0最低有效位最低有效位LSBLSB：数据的最低位，：数据的最低位，D D0 0位

37、位 最高有效位最高有效位MSBMSB：数据的最高位，对应字节、字、双字分：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指别指D D7 7、D D1515、D D3131位位每个存储单元都有一个编号每个存储单元都有一个编号存储单元地址存储单元地址（或内存地址、存储器地址）（或内存地址、存储器地址）每个存储单元存放一个字节每个存储单元存放一个字节(8位二进制数位二进制数)的内容的内容存储单元内容存储单元内容例：例：00002H00002H单元存放有一个数据单元存放有一个数据34H34H表达为表达为00002H00002H34H34H8086存储存储主存储器主存储器(内存内存)存放存放cpu执行的程序及数据

38、执行的程序及数据读出：读出：cpu从内存中取出程序及数据过程从内存中取出程序及数据过程写入：将程序及数据存放于内存的过程写入：将程序及数据存放于内存的过程主存储器由许多存储单元组成主存储器由许多存储单元组成每个存储单元存放每个存储单元存放8位二进制数（位二进制数（1字节）字节）-存储单元内容存储单元内容每个存储单元编不同号码每个存储单元编不同号码-存储单元地址存储单元地址（或内存地址、存储器地址）（或内存地址、存储器地址）8086cpu访问内存有访问内存有20位地址线，位地址线，内存地址内存地址00000HFFFFFH共共 220B=1MB个存储单元个存储单元存储器地址（存储器地址（Addre

39、ss）存储器由大量存储单元组成，需要用编号区别每个单元：存储器由大量存储单元组成，需要用编号区别每个单元：编号地址编号地址 存储器地址存储器地址是存储器中存储单元的编号是存储器中存储单元的编号Intel 8086具有具有1兆字节（兆字节（1MB）存储器容量）存储器容量存储器地址表示为：存储器地址表示为：00000H FFFFFH 采用十六进制采用十六进制H数来表达地址数来表达地址多字节数据存放方式多字节数据存放方式多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元存放存放: 低字节存入低地址，高字节存入高地址低字节存入低地址，高字节存入高地址表达表达: 用它的用它

40、的低地址低地址表示多字节数据占据的地址空间。表示多字节数据占据的地址空间。同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等（双字单元地址等等（视具体情况来确定）视具体情况来确定） 80 x86处理器采用处理器采用“低对低、高对低对低、高对高高”的存储形式，被称为的存储形式，被称为“小端方式小端方式Little Endian”。 相对应还存在相对应还存在“大端方式大端方式Big Endian”。8086存储存储8088CPU的存储格式的存储格式-小端存储方式小端存储方式D7D0字节字节D15D0字字D31D0双字双字00006H78

41、H00005H56H00004H12H00003H34H00002H00001H00000H低地址低地址LSBMSB00002H00002H单元的内容为：单元的内容为：00002H = 34H00002H = 34H00002H00002H“字字”单元的内容为：单元的内容为：00002H = 1234H00002H = 1234H00002H00002H号号“双字双字”单元的内容为：单元的内容为： 00002H = 78561234H00002H = 78561234H多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元存放存放：低字节存入低地址，高字节存入高地址：

42、低字节存入低地址，高字节存入高地址表达表达：用低地址表示多字节数据占据的地址空间：用低地址表示多字节数据占据的地址空间同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等地址、双字单元地址等等00002H“双字双字”单元单元 00002H“字字”单元单元 00002H单元单元高地址高地址D7 D0数据的地址对齐数据的地址对齐同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等字单元地址等等字单元安排在偶地址（字单元安排在偶地址（xxx0Bxxx0B）、双字单元安排在模）、双字单元

43、安排在模4 4地址地址（xx00Bxx00B）等，被称为）等，被称为“地址对齐（地址对齐（AlignAlign）”对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间存储器时间应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度内存内存(存储器存储器)一般图示方法一般图示方法56H28E94H12H28E93H34H28E92H内存单元内存单元内容内容(数据数据)内存单元内存单元物理地址物理地址内存单元内存单元内容内容(数据数据)内存单元内存单元偏移地址偏移地址56H0004H12H0003H34H000

44、2H返回返回8086的内部结构的内部结构1 2 3 4 5 6内部寄存器内部寄存器 IP ES SS DS CS输入输入/输出输出控制电路控制电路外部总线外部总线执行部分执行部分控制电路控制电路ALU标志寄存器标志寄存器 AX AH AL SP BP SI DI通用寄存器通用寄存器地址加法器地址加法器指令队列指令队列执行单元执行单元 （EU）总线接口单元总线接口单元 （BIU）16位位20位位16位位 BX BH BL DX DH DL CX CH CL 8086的寄存器组的寄存器组状态标志寄存器状态标志寄存器 （PSW程序状态字）程序状态字）存放存放cpu工作过程中状态，即反映指令执行结果或

45、控制指工作过程中状态，即反映指令执行结果或控制指令执行形式令执行形式8088处理器的各种标志形成了一个处理器的各种标志形成了一个16位（用位（用9位）的状态位）的状态标志寄存器标志寄存器PSW状态标志状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它都将相应地设置它C Z S P O A控制标志控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式指令的方式 D I TO1115 12D10I9T8S7Z65A43P21C0 程序设计需要利用标志的状态程序设计需要利用标志的

46、状态8086CPU引脚线引脚线-外部特性外部特性CPU引脚是系统总线的基本信号引脚是系统总线的基本信号可以分成三类信号可以分成三类信号16位数据线：位数据线：D0 D1520位地址线：位地址线：A0 A19确定存储器确定存储器物理地址物理地址共共 220B=1MB个存储单个存储单, 内存地址内存地址00000HFFFFFH控制线控制线CPU内部寄存器（内部寄存器（编程用编程用）确定存储器确定存储器逻辑地址逻辑地址一个存储单元具有唯一物理地址（一个存储单元具有唯一物理地址（20位，地址线寻位，地址线寻址）、多个址）、多个逻辑地址逻辑地址（16位，编程用位，编程用)逻辑地址逻辑地址(16位位, 汇

47、编语言编程时采用汇编语言编程时采用) )形式为形式为 段地址段地址: : 偏移地址偏移地址段地址段地址 段寄存器段寄存器 CS, DS, ES, SS内容内容 说明逻辑段在主存中的起始位置说明逻辑段在主存中的起始位置偏移地址偏移地址 说明主存单元距离段起始位置的偏移量说明主存单元距离段起始位置的偏移量物理地址（物理地址（2020位，地址线寻址位，地址线寻址, ,实际地址）实际地址）物理地址物理地址=段地址段地址*16+偏移地址偏移地址一个存储单元具有唯一物理地址（一个存储单元具有唯一物理地址（2020位，地址线寻位，地址线寻址）、多个逻辑地址（址）、多个逻辑地址（1616位，编程用）位，编程用）主存储器物理地址和逻辑地址主存储器物理地址和逻辑地址例例:MOV AX, ES: 0100H；AXES:0100H例例: :逻辑地址逻辑地址 1460:100 1380:F001460:100 1380:F00 物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H8088CPU的存储格式的存储格式-小端存储方式小端存储方式D