第2章8086CPU结构与功能PPT课件

1、第第2 2章章 8086CPU8086CPU结构与功能结构与功能1.1.微处理器的外部结构微处理器的外部结构2.2.微处理器的内部结构微处理器的内部结构3.3.微处理器的功能结构微处理器的功能结构4.4.微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织5.5.微处理器的存储器和微处理器的存储器和I/OI/O组织组织 8086/8088 CPU8086/8088 CPU内部共有内部共有1414个个1616位寄存器，位寄存器，用于提供运算，控制指令执行和对指令及操作数用于提供运算，控制指令执行和对指令及操作数寻址。掌握每个寄存器的作用以及用法，是学好寻址。掌握每个寄存器的作用以及用法，是学好 汇编语言程序

2、设计的基础。汇编语言程序设计的基础。1414个寄存器按其用途可分为三大类：个寄存器按其用途可分为三大类：通用寄存器通用寄存器（8 8个）个）段寄存器段寄存器 （4 4个）个）控制寄存器控制寄存器（2 2个）个）2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织一一. .通用寄存器（通用寄存器（8 8个）个）8 8个个1616位通用寄存器分为两组：位通用寄存器分为两组：地址指针和变址寄存器（个）地址指针和变址寄存器（个）数据寄存器（数据寄存器（4 4个）个）2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 1616位位DXDXDLDLDHDHCXCXCLCLCHCHBXBXBLBL

3、BHBHAXAXALALAHAH累加器累加器Accumulator 基址寄存器基址寄存器Base Register 计数器计数器Count Register 数据寄存器数据寄存器Data Register 1.1.数据寄存器（数据寄存器（4 4个）个）2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 2.2.地址指针和变址寄存器（个）地址指针和变址寄存器（个）均为均为1616位，也能存放数据位，也能存放数据均为地址寄存器均为地址寄存器DIDISISIBPBPSPSP堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器Stack Pointer 基址指针寄存器基址指针寄存器Base Pointer 源变址寄存器

4、源变址寄存器Source Index(源操源操作数段内偏移作数段内偏移)目的变址寄存器目的变址寄存器Destination Index（目的操作数段内偏移）（目的操作数段内偏移） 2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 二二. .段寄存器段寄存器堆栈信息堆栈信息数据（数值、字符等）数据（数值、字符等）代码（指令码）代码（指令码）在微机系统的内存中通常存放着三类信息在微机系统的内存中通常存放着三类信息：指示指示CPUCPU执行何种操作。执行何种操作。程序处理的对象或结果。程序处理的对象或结果。被保存的返回地址和中间结果等。被保存的返回地址和中间结果等。代码段代码段 数据段数据段

5、 堆栈段堆栈段2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 有个段寄存器。有个段寄存器。分别是：分别是：SSSSESESDSDSCSCS代码段寄存器。指向当前的代码段，指令代码段寄存器。指向当前的代码段，指令由此段取出。由此段取出。Code Segment 数据段寄存器。指向当前的数据段。数据段寄存器。指向当前的数据段。Data Segment 附加数据段寄存器。指向当前的附加数据附加数据段寄存器。指向当前的附加数据段。段。Extra Segment 堆栈段寄存器。指向当前的堆栈段。堆栈段寄存器。指向当前的堆栈段。Stack Segment 1616位位2.4 2.4 微处理器的寄

6、存器组织微处理器的寄存器组织 指令指针寄存器相当于一般微处理器中的程指令指针寄存器相当于一般微处理器中的程序计数器序计数器( (PC:PC:Program Counter ) )。 它始终指向它始终指向CPUCPU下一条要取指令所在存贮器单下一条要取指令所在存贮器单元的偏移地址元的偏移地址( (段地址由段地址由CSCS提供提供) )。 用户不能更改用户不能更改IPIP的值的值, ,只有只有CPUCPU执行转移指令执行转移指令, ,子程序调用指令和子程序返回指令以及中断处理子程序调用指令和子程序返回指令以及中断处理时时,IP,IP才作相应的改变。才作相应的改变。四四. .控制寄存器（控制寄存器（

7、2 2个）个）1.1.指令指针寄存器指令指针寄存器( (IP:IP:Instruction Pointer )(16)(16位位) )2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 标志寄存器相当于一般微处理器中的程序状态标志寄存器相当于一般微处理器中的程序状态字寄存器字寄存器(PSW)(PSW)。1616位位, ,但有用的只有但有用的只有9 9位位, ,其中其中: :2.2.标志寄存器标志寄存器(FLAG)(FLAG)状态标志状态标志:CF,PF,AF,ZF,SF,OF,:CF,PF,AF,ZF,SF,OF,共共6 6位位控制标志控制标志:TF,IF,DF,:TF,IF,DF,共共

8、3 3位位如下图所示：如下图所示： OF OF DFDF IFIF TFTF SFSF ZFZF AF PF AF PF CFCF1515 1414 1313 1212 1111 1010 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 01 02.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 CF(CarryCF(Carry Flag) Flag)进位标志。进位标志。如果加法时最高如果加法时最高位位( (对字节操作是对字节操作是D7D7位，对字操作是位，对字操作是D15D15位位) )产生进产生进位或减法时最高位产生错位，则位或减法时最高位产生错位，则CF=1CF

9、=1，否则，否则CF=0CF=0。 状状 态态 标标 志志 反映的是反映的是ALUALU运算后结果的状态运算后结果的状态 AF(AuxiliaryAF(Auxiliary Carry Flag) Carry Flag)辅助进位标志。辅助进位标志。如果在加法时如果在加法时D3D3位有进位或减法时位有进位或减法时D3D3位有借位位有借位, ,则则AF=1AF=1，否则，否则AF=0AF=0。这个标志位用于实现。这个标志位用于实现BCDBCD码算术码算术运算结果的调整。运算结果的调整。2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 ZF(ZeroZF(Zero Flag) Flag)零标志

10、位。零标志位。 如果运算结果各位都为零，则如果运算结果各位都为零，则ZF=1ZF=1，否则，否则ZF=0ZF=0。 SF(SignSF(Sign Flag) Flag)符号标志。符号标志。 它总是和结果的最高位它总是和结果的最高位( (字节操作时是字节操作时是D7D7，字操作时是字操作时是D15)D15)相同，因为在补码运算时最高位相同，因为在补码运算时最高位是符号位，所以运算结果为负时，是符号位，所以运算结果为负时，SF=1SF=1，否则，否则SF=0.SF=0.2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 OF(OverflowOF(Overflow Flag) Flag)溢出

11、标志。溢出标志。 在加或减运算中结果超出在加或减运算中结果超出8 8位或者位或者1616位有符号位有符号数所能表示的数值范围数所能表示的数值范围(-128 +127(-128 +127或或-32768 -32768 +32767)+32767)时，产生溢出，时，产生溢出，OF=1OF=1，否则，否则OF=0OF=0。 PF(ParityPF(Parity Flag) Flag)奇偶标志奇偶标志。如果操作结果的。如果操作结果的低低8 8位中含有偶数个位中含有偶数个1 1，PF=1PF=1，否则，否则PF=0PF=0。2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 例例1:1:若若CPU

12、CPU执行执行5439H+476AH5439H+476AH加法运算指令加法运算指令: :那么那么, ,指令执行后有指令执行后有: :SF=1SF=1，ZF=0ZF=0，PF=1PF=1，AF=1AF=1，CF=0CF=0，OF=1OF=10101 0100 0011 1001B0101 0100 0011 1001B0100 0111 0110 1010B0100 0111 0110 1010B1001 1011 1010 0011B1001 1011 1010 0011B+ +2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 例例2:2:若若CPUCPU执行执行543AH-FE00H

13、543AH-FE00H减法运算指令减法运算指令; ;那么那么, ,指令执行后有指令执行后有: :SF=0SF=0，ZF=0ZF=0，PF=1PF=1，AF=0AF=0，CF=1CF=1，OF=0OF=00101 0100 0011 1010B0101 0100 0011 1010B1111 1110 0000 0000B1111 1110 0000 0000B0101 0110 0011 1010B0101 0110 0011 1010B- -2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 控控 制制 标标 志志 用来控制用来控制CPUCPU的操作特征（运行状态）的操作特征（运行状态

14、） DF(DirectionDF(Direction Flag) Flag) 方向控制标志。方向控制标志。 可由指令置可由指令置1/1/清清0 0CLDCLD；DF=0DF=0 在进行字符串操作时在进行字符串操作时,CPU,CPU每执行一条串操每执行一条串操作指令作指令, ,对源或对源或( (与与) )目的操作数的地址会自动进目的操作数的地址会自动进行一次调整行一次调整, ,其调整准则为其调整准则为0 0，自动递增（，自动递增（SI,DISI,DI）。）。STDSTD；DF=1DF=1DF=DF=1 1，自动递减（，自动递减（SI,DISI,DI）。）。2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处

15、理器的寄存器组织 IF(InterruptIF(Interrupt Enable Flag) Enable Flag)CLICLI；IF=0IF=0，CPUCPU处于关中断状态。处于关中断状态。1 1时时,CPU,CPU能响应外部可屏蔽中断请求能响应外部可屏蔽中断请求; ;当当IF=IF= IFIF对外部非可屏蔽中断请求以及对外部非可屏蔽中断请求以及CPUCPU内部内部的中断不起作用的中断不起作用. .可由指令置可由指令置1/1/清清0:0:外部可屏蔽中断允许标志。外部可屏蔽中断允许标志。STISTI；IF=1IF=1，CPUCPU处于开中断状态。处于开中断状态。0 0时时,CPU,CPU不能

16、响应外部可屏蔽中断请求。不能响应外部可屏蔽中断请求。2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 TF(TrapTF(Trap Flag) Flag)陷井标志。陷井标志。 没有专门的置没有专门的置1/1/清清0 0指令。指令。 当当TFTF=1 1时，时，CPUCPU每执行完一条指令便自动产每执行完一条指令便自动产生一个内部中断生一个内部中断( (类型为类型为1)1)，转去执行一个中断，转去执行一个中断服务程序，用户可以借助中断服务程序来检查每服务程序，用户可以借助中断服务程序来检查每条指令执行的情况，称为单步工作方式，常用于条指令执行的情况，称为单步工作方式，常用于程序的调试。程

17、序的调试。2.4 2.4 微处理器的寄存器组织微处理器的寄存器组织 一一. .存储器地址空间和数据存储格式存储器地址空间和数据存储格式w8086/80888086/8088的存储器都是以字节的存储器都是以字节( (8 8位）为单位组织位）为单位组织的。的。w有有2020条地址总线，条地址总线， 字节（字节（1 1B B） 。w每个字节对应一个唯一的地址，每个字节对应一个唯一的地址，w地址范围为地址范围为 -1-1（用（用1616进制表示为进制表示为00000 00000 FFFFFHFFFFFH）2022022.5 2.5 微处理器的存储器和微处理器的存储器和I/OI/O组织组织存储器存储器二

18、二 进进 制制 地地 址址十六进制地址十六进制地址00000000000000 0000 00000000 00000000 00000000 000000000000100001000020000200003000030000 0000 00000000 00000000 00000000 0001 00010000 0000 00000000 00000000 00000000 0011 00110000 0000 00000000 00000000 00000000 0010 0010FFFFEFFFFEFFFFFFFFFF1111 1111 11111111 11111111 1111

19、1111 111111111111 1111 11111111 11111111 11111111 1110 11102.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 字数据在存储器中存放的格式如图所示字数据在存储器中存放的格式如图所示字单元的地址字单元的地址一个字单元一个字单元一个字节单元一个字节单元 高字节高字节 低字节低字节D15 D15 D8D8D7 D7 D0D0字数据在存储器中存放格式示意图字数据在存储器中存放格式示意图2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 二二. .存储器的分段和物理地址的形式存储器的分段和物理地址的形式

20、1 1为什么要分段为什么要分段2 2怎么分段怎么分段2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 2 2物理地址物理地址(PA)(PA)的形成的形成逻辑地址的表示格式为逻辑地址的表示格式为: :段地址段地址: :偏移地址偏移地址2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 已知某已知某存储单元的逻辑地址存储单元的逻辑地址, ,怎样求该单元的怎样求该单元的物理地址物理地址PA:PA: 物理地址物理地址= =段地址段地址 10H10H+ +段内偏移地址段内偏移地址其中段地址有段寄存器提供：其中段地址有段寄存器提供：CS CS 提供当前代码（程

21、序）段的段地址提供当前代码（程序）段的段地址DS DS 提供当前数据（程序）段的段地址提供当前数据（程序）段的段地址ES ES 提供当前附加数据段的段地址提供当前附加数据段的段地址SS SS 提供当前堆栈段的段地址提供当前堆栈段的段地址2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 段内偏移地址由下列地址寄存器提供：段内偏移地址由下列地址寄存器提供：BXBXBPBPSISIDIDICPU CPU 对存储器进行数据读对存储器进行数据读/ /写操作时，写操作时，由这些寄存器以某种寻址方式向存储由这些寄存器以某种寻址方式向存储器提供段内偏移地址。器提供段内偏移地址。CPU

22、CPU 取指令时，由取指令时，由IPIP提供所取指令代码所提供所取指令代码所在单元的偏移地址。在单元的偏移地址。 IPIP SPSP 堆栈操作时，提供堆栈段的段内偏移地址堆栈操作时，提供堆栈段的段内偏移地址2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 例例1 1：某单元的逻辑地址为某单元的逻辑地址为4B09H:5678H4B09H:5678H，则该，则该存存储单元的物理地址为：储单元的物理地址为： 物理地址（物理地址（PAPA）= =段地址段地址 10H10H+ +EAEA =4B09H 10H+5678H=4B09H 10H+5678H =4B090H+5678H

23、 =4B090H+5678H =50708H =50708H2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 三三. .信息的分段存储与段寄存器的关系信息的分段存储与段寄存器的关系 特别要指出的是，用户用特别要指出的是，用户用8086/80888086/8088汇编语汇编语言编写程序时，要把程序中的不同信息安排在不言编写程序时，要把程序中的不同信息安排在不同的段，也就是说，用户源程序汇编后在存储器同的段，也就是说，用户源程序汇编后在存储器中存放是按照不同的信息放在不同的逻辑段。而中存放是按照不同的信息放在不同的逻辑段。而程序中的信息包括：程序中的信息包括：数据信息数据信

24、息程序（代码）信息程序（代码）信息堆栈信息堆栈信息2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 其中，其中，代码信息代码信息存放在代码段，其地址由存放在代码段，其地址由CS:IPCS:IP提供。提供。 堆栈信息堆栈信息存放在堆栈段，其地址由存放在堆栈段，其地址由SS:SPSS:SP提供。提供。 数据信息数据信息通常情况下，存放在数据通常情况下，存放在数据段（段地址由段（段地址由DSDS提供），提供），当然也可以存放在附加数当然也可以存放在附加数据段（段地址由据段（段地址由ESES提供），提供），其段内偏移地址依据寻址其段内偏移地址依据寻址方式的不同来求得。方式的不同

25、来求得。2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 8086/8088CPU 8086/8088CPU各种类型访问存储器时，其地各种类型访问存储器时，其地址成分的来源见下表所示。址成分的来源见下表所示。2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组织 堆栈段信息堆栈段信息数据段信息数据段信息代码段信息代码段信息CS:IPCS:IPDS:DS:依据依据寻址方式寻址方式求得求得EAEASS:SPSS:SP找到第一个能被找到第一个能被1616整除的地址整除的地址开始安排数据段信息。开始安排数据段信息。找到第一个能被找到第一个能被1616整除的地整除的地址开始安排代码段信息。址开始安排代码段信息。此单元地址必须能被此单元地址必须能被1616整除。整除。2.5 2.5 微处理器的存储器与微处理器的存储器与I/OI/O组织组