第3周小课8088、8086处理器

1、 1/31计算机组成原理计算机组成原理指令的基本功能指令的基本功能指令的格式指令的格式 2/31计算机组成原理计算机组成原理Intel 8086/8088 微处理器微处理器 3/31计算机组成原理计算机组成原理熟悉熟悉8086/8088处理器的结构处理器的结构掌握掌握8086/8088的分段存储结构的分段存储结构理解常用标志位的作用理解常用标志位的作用 4/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器3. 4. 1 Intel 8086/8088 微处理器微处理器 8086是第一款是第一款16位微处理器，问世之初，市场上位微处理器，问世之初，市场上

2、缺乏与之配套的外围芯片，用缺乏与之配套的外围芯片，用8086来构建微型计算机成来构建微型计算机成本很高。为此，本很高。为此，Intel公司推出与公司推出与8086兼容的准兼容的准16位微处位微处理器理器8088。8088的通用寄存器组、的通用寄存器组、ALU、指令系统都是、指令系统都是按照按照16位设计的，与位设计的，与8086完全相同，只不过完全相同，只不过8088的数据的数据引脚是引脚是8位的。这样就可以兼容当时已有的一整套的外位的。这样就可以兼容当时已有的一整套的外围芯片。围芯片。 5/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器3. 4.

3、1 Intel 8086/8088 微处理器微处理器 8086/8088微处理器的浮点运算能力和微处理器的浮点运算能力和I/O能力相能力相对较弱，为了满足用户对高性能计算的要求，对较弱，为了满足用户对高性能计算的要求，Intel公公司还推出了两款协处理器司还推出了两款协处理器数值运算协处理器数值运算协处理器8087 和和 I/O协处理器协处理器8089。 只配置一个只配置一个8086/8088微处理器的工作模式被定微处理器的工作模式被定义为义为最小模式最小模式。包含协处理器的工作模式被定义为。包含协处理器的工作模式被定义为最大模式最大模式。 6/31计算机组成原理计算机组成原理8086/808

4、8 在组成结构上分为：在组成结构上分为：总线接口部件（总线接口部件（Bus Interface Unit, BIU）执行部件执行部件 （Executing Unit, EU）总线接口部件负责总线接口部件负责取指令取指令，执行部件负责，执行部件负责执行执行指令指令，从而构成了一个，从而构成了一个“两段的流水线两段的流水线”。 取指令取指令1 执行指令执行指令1时间时间TEUBIU 取指令取指令2 执行指令执行指令2 取指令取指令3 执行指令执行指令3 7/31计算机组成原理计算机组成原理SIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAH654321通通用用寄寄存存器器组组AXBXCXDX外外部部总

5、总线线内部暂存器内部暂存器IPESSSDSCS运算寄存器运算寄存器ALU标标 志志输入输出输入输出控制电路控制电路执行部分执行部分控制电路控制电路执行部件执行部件（EUEU）总线接口部件总线接口部件（BIUBIU）内内部部总总线线地址加地址加法器法器16位位16位位20位位16位位 8/31计算机组成原理计算机组成原理8086/8088 的的 分分 段段 存存 储储 结结 构构存储器为什么要分段呢存储器为什么要分段呢?16位微处理器，常规上管理位微处理器，常规上管理216 = 64KB的存储空间的存储空间这样的存储空间满足不了应用的要求。这样的存储空间满足不了应用的要求。用什么方法来扩大呢？用

6、什么方法来扩大呢？将正常管理的将正常管理的64KB存储空间定义为一个存储空间定义为一个段段让微处理器能够管理多个这样的段让微处理器能够管理多个这样的段通过分段存储结构，通过分段存储结构，8086/8088能够管理能够管理1MB的存储空间。的存储空间。 9/31计算机组成原理计算机组成原理8086/8088的分段存储结构的分段存储结构存储器分段后如何来管理呢？存储器分段后如何来管理呢？每个每个段的起始地址段的起始地址称为：称为：段基址段基址或或段地址段地址每个段内的地址称为：每个段内的地址称为：段内偏移地址段内偏移地址一个物理存储单元就可以通过一个物理存储单元就可以通过“段地址：偏移地址段地址：

7、偏移地址”来唯一确定了来唯一确定了如何管理如何管理“段地址段地址”和和“偏移地址偏移地址”呢？呢？设置多个设置多个段基址寄存器段基址寄存器设置多个设置多个偏移地址寄存器偏移地址寄存器都有哪些都有哪些“段基址寄存器段基址寄存器”和和“偏移地址寄存偏移地址寄存器器”呢？呢？ 10/31计算机组成原理计算机组成原理依照用途的不同，可分为如下段依照用途的不同，可分为如下段8086/8088的分段存储结构的分段存储结构代码段代码段(Code Segment, CS)数据段数据段(Data Segment, DS)堆栈段堆栈段(Stack Segment, SS)附加数据段附加数据段(Extended D

8、ata Segment, ES)存储程序（指令）代码存储程序（指令）代码。其段基址存放于。其段基址存放于CS寄寄存器，段内偏移地址存存器，段内偏移地址存放于放于IP寄存器寄存器存储程序定义的变量。存储程序定义的变量。段基址存放于段基址存放于DS寄存器寄存器，段内偏移地址存放于，段内偏移地址存放于SI、DI或或BX寄存器寄存器管理系统堆栈。段基管理系统堆栈。段基址存放于址存放于SS寄存器，寄存器，段内偏移地址存放于段内偏移地址存放于SP或或BP寄存器寄存器存储经过处理的中间存储经过处理的中间变量。段基址存放于变量。段基址存放于ES寄存器，段内偏移寄存器，段内偏移地址存放于地址存放于SI、DI或或

9、BX寄存器寄存器 11/31计算机组成原理计算机组成原理8086/8088 的分段存储结构的分段存储结构由段基址和相对于该段的偏移地址共同描述由段基址和相对于该段的偏移地址共同描述的地址的地址 逻辑地址逻辑地址00000H - FFFFFH例如：例如： 52000H例如：例如： 5000H:2000H段基址段基址偏移地址偏移地址段基址寄存器管理段基址寄存器管理程序设计中使用的，方便程序设计程序设计中使用的，方便程序设计20根地址线所表示的地址根地址线所表示的地址 物理地址物理地址 12/31计算机组成原理计算机组成原理0 0 0 0段段 地地 址址 如何根据如何根据16位位的段地址和的段地址和

10、16位位的段内偏移地的段内偏移地址来计算址来计算20位位的的物理地址物理地址呢？呢？ 19 4 3 0段地址左移四位段地址左移四位偏偏 移移 地地 址址15 14 13 2 1 020 位位 的的 物物 理理 地地 址址8086/8088 的分段存储结构的分段存储结构 13/31计算机组成原理计算机组成原理物理地址的计算方法物理地址的计算方法n段地址左移四位，再加上偏移地址，就得到段地址左移四位，再加上偏移地址，就得到20位的物理地址。位的物理地址。5000H:2000H逻辑地址逻辑地址52000H物理地址物理地址计算计算寻址寻址内存内存.00000HFFFFFH 14/31计算机组成原理计算

11、机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器3. 4. 1 Intel 8086/8088 微处理器微处理器 8086/8088的标志分为两类：状态标志和控制标志。的标志分为两类：状态标志和控制标志。 状态标志表示前面操作执行后，算术逻辑单元所处的状状态标志表示前面操作执行后，算术逻辑单元所处的状态，这些状态常作为后继指令执行的条件。态，这些状态常作为后继指令执行的条件。 状态标志有状态标志有6个，分别是符号标志个，分别是符号标志SF、零标志、零标志ZF、奇偶、奇偶标志标志PF、进位标志、进位标志CF、辅助进位标志、辅助进位标志AF和溢出标志和溢出标志OF。 控制标志是

12、人为设置的，每一个控制标志负责控制某一控制标志是人为设置的，每一个控制标志负责控制某一种特殊的功能。控制标志有三个，分别是方向标志种特殊的功能。控制标志有三个，分别是方向标志DF、中断、中断标志标志IF和陷阱标志和陷阱标志TF。 15/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器状态标志状态标志（1）符号标志）符号标志SF。与计算结果的最高位相同，表示计算。与计算结果的最高位相同，表示计算结果的正结果的正/负。负。0表示正，表示正，1表示负。表示负。（2）零标志）零标志ZF。若计算结果为零，则。若计算结果为零，则ZF=1，否则，否则=0。（3）奇偶

13、标志）奇偶标志PF。若计算结果的低。若计算结果的低8位中位中1的个数为偶数的个数为偶数，则，则PF=1，否则，否则=0。 16/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器状态标志状态标志（4）进位标志）进位标志CF。 若加法运算在最高位产生进位，或减法运算引起若加法运算在最高位产生进位，或减法运算引起最高位产生借位，则最高位产生借位，则CF=1，否则，否则=0。 此外，带进位的循环移位也可能会改变此外，带进位的循环移位也可能会改变CF。 可用指令可用指令STC将将CF置置1，用指令，用指令CLC将将CF清清0， 用指令用指令CMC将将CF取反。取

14、反。 17/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器状态标志状态标志（5）辅助进位标志）辅助进位标志AF。若加法运算时第。若加法运算时第3位向第位向第4位进位位进位（即低半字节向高半字节），或减法运算时第（即低半字节向高半字节），或减法运算时第3位从第位从第4位借位，则位借位，则AF=1，否则，否则=0。（6）溢出标志）溢出标志OF。若计算产生溢出，则。若计算产生溢出，则OF=1，否则，否则=0。 18/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器控制标志控制标志（1）方向标志）方向标志DF。这是控

15、制串操作指令的标志。这是控制串操作指令的标志。 若若DF=0，则串操作过程中地址将不断增值，否则不，则串操作过程中地址将不断增值，否则不断减值。断减值。 可用指令可用指令STD将将DF置置1，用指令，用指令CLD将将DF清清0。 19/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器控制标志控制标志（2）中断标志）中断标志IF。这是控制可屏蔽中断的标志。这是控制可屏蔽中断的标志。 若若IF=0，则，则8086不能响应不能响应“可屏蔽中断可屏蔽中断”请求，否请求，否则可以响应则可以响应“可屏蔽中断可屏蔽中断”请求。请求。 可用指令可用指令STI将将IF置

16、置1，用指令，用指令CLI将将IF清清0。 “将将IF置置1”称为称为“开中断开中断” “将将IF清清0”称为称为“关中断关中断” 20/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器控制标志控制标志（3）陷阱标志）陷阱标志TF。这是控制。这是控制8086是否进入单步执行状是否进入单步执行状态的标志。态的标志。 若若TF=1，则，则8086进入单步执行状态，即每执行进入单步执行状态，即每执行完一条指令，微处理器暂停（进入陷阱），显示处理完一条指令，微处理器暂停（进入陷阱），显示处理器内部各寄存器的值。器内部各寄存器的值。 若若TF=0，则连续执行指令

17、。，则连续执行指令。 进入单步执行状态便于程序的调试。进入单步执行状态便于程序的调试。 21/31计算机组成原理计算机组成原理3. 4 Intel 80 x86系列微处理器系列微处理器标志寄存器标志寄存器FR未定义的未定义的7位，位，Intel公司保留公司保留 22/31计算机组成原理计算机组成原理DISIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHFRIPESSSDSCS数据寄存器数据寄存器指针指针寄存器寄存器和和变址寄存器变址寄存器段寄存器段寄存器指令指针指令指针标志寄存器标志寄存器AXBXCXDX8086/8088 的寄存器组的寄存器组作为作为累加器累加器用，在加法运算中参用，在加法运算中参

18、与运算，结果存于累加器中；与运算，结果存于累加器中；所有的所有的I/O指令都隐含地使用指令都隐含地使用AX与外部设备传送信息。与外部设备传送信息。作为通用寄存器使用作为通用寄存器使用在采用基址寻址方式时，用作在采用基址寻址方式时，用作基址寄存器基址寄存器作为通用寄存器使用；作为通用寄存器使用；常用来保存计数值，如在移位指常用来保存计数值，如在移位指令、循环指令和串处理指令中用令、循环指令和串处理指令中用作隐含的作隐含的计数器计数器。作为通用寄存器使用；作为通用寄存器使用；在一些指令中，通常用它来存放在一些指令中，通常用它来存放数据，所以又称为数据，所以又称为数据寄存器数据寄存器；在做双字长运算

19、时，将在做双字长运算时，将DX和和AX组合在一起存放双字长数，用组合在一起存放双字长数，用DX存放高位字。存放高位字。当前代码段的段地址，指令就是从这段取出当前代码段的段地址，指令就是从这段取出当前代码段的偏移地址。当前代码段的偏移地址。又称为又称为程序计数器程序计数器，控制程序中指令执行的顺序控制程序中指令执行的顺序基址基址指针寄存器，指示一组数据的起始地址指针寄存器，指示一组数据的起始地址源变址寄存器源变址寄存器目的变址寄存器目的变址寄存器用于确定数据段中某一用于确定数据段中某一存储单元的地址存储单元的地址指向数据段，程序变量存于此段指向数据段，程序变量存于此段指向附加段，这个段用来存放经

20、过处理的中间数据指向附加段，这个段用来存放经过处理的中间数据堆栈堆栈指针寄存器，指示堆栈栈顶的偏移地址指针寄存器，指示堆栈栈顶的偏移地址指向堆栈段，堆栈操作使用这段存储空间指向堆栈段，堆栈操作使用这段存储空间 23/31计算机组成原理计算机组成原理 SP是一个专门为堆栈设置的寄存器是一个专门为堆栈设置的寄存器。 堆栈堆栈(Stack)后进先出后进先出（Last In First Out, LIFO）例如：子弹匣例如：子弹匣 注意与注意与队列队列(Queue)的区别的区别先进先出先进先出（First In First Out, FIFO）例如：排队乘车例如：排队乘车 24/31计算机组成原理计算

21、机组成原理 对堆栈的操作只有两种：对堆栈的操作只有两种： 压入压入PUSH 弹出弹出POPSP90FFCH90FFDH90FFEH90FFFH91000HSP对堆栈的操作总是针对对堆栈的操作总是针对栈顶栈顶单元进行的单元进行的栈顶单元的偏移地址总是栈顶单元的偏移地址总是由由堆栈指示器堆栈指示器 (Stack Pointer, SP)给出，堆栈段给出，堆栈段的段地址由的段地址由SS指示。指示。 25/31计算机组成原理计算机组成原理55 AA AH AL1000HSP9000HSSSP55AA90FFCH90FFDH90FFEH90FFFH91000H55 AA AH ALSP9000HSS *

22、 *SP90FFCH90FFDH90FFEH90FFFH91000H执行执行 PUSH AX 操作操作执行执行 PUSH AX 操作之前操作之前对压入指令而言，只需说明把谁压入即可。例如：对压入指令而言，只需说明把谁压入即可。例如：PUSH AX堆堆 栈栈 操操 作作 示示 意意 图图0FFEH 26/31计算机组成原理计算机组成原理堆堆 栈栈 操操 作作 示示 意意 图图* AH AL0FFEHSP9000HSS AH AL0FFEHSP9000HSSSP55AA90FFCH90FFDH90FFEH90FFFH91000H执行执行 POP AX 操作操作执行执行 POP AX 操作之前操作之

23、前55AASP90FFCH90FFDH90FFEH90FFFH91000H对弹出指令而言，只需说明弹出到哪儿即可。例如：对弹出指令而言，只需说明弹出到哪儿即可。例如：POP AXAA551000H 27/31计算机组成原理计算机组成原理8086的引脚的引脚1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21地AD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLK地Vcc (5V)AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD (RQ/GT0 ) HLDA ( RQ/GT1 )WR ( LOCK )M/IO ( S2 )DT/R ( S1 )DEN ( S0 )ALE ( QS0 )INTA ( QS1 )TESTREADYRESETADi表示地表示地址总线与址总线与数据总线数据总线复用同一复用