微机原理及应用 第2章 微处理器学习资料

第二章80X86微处理器

本章详细说明了16位微处理器8086/8088CPU的内部编程结构、内部寄存器的功能和外部管脚的作用，并阐述了系统对存储器的分段管理。2.18086/8088微处理器的编程结构2.28086/8088的引角信号与工作模式2.38086/8088的总线操作时序2.48086/8088存储器的组织与管理2.18086/8088微处理器的编程结构

CPU从功能上分为两大部分，即总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)和执行部件EU(ExecutionUnit)。2.1.18086/8088微处理器的内部编程结构图2.18086CPU的内部结构图BusInterfaceUnitExecutionUnit一、总线接口部件(BIU)总线接口部件由下列各部分组成：（1）4个段地址寄存器:CS——16位的代码段寄存器；

DS——16位的数据段寄存器；

ES——16位的扩展段寄存器；

SS——16位的堆栈段寄存器；（2）16位的指令指针寄存器IP；（3）20位的地址加法器和总线控制电路；（4）6字节的指令队列缓冲器。

总线接口部件的功能是负责完成CPU与存储器或I/O接口之间的数据传送，即BIU要从内存中取指令，送到指令队列缓冲器.二、执行部件EU

执行部件的功能就是负责从指令队列取指令并执行。从编程结构图可见，执行部件由下列几个部分组成：（1）通用寄存器组：4个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX和4个16位指针寄存器与变址寄存器SP、BP和SI、DI；（2）数据暂存寄存器：暂存数据；（3）标志寄存器：它反映CPU运算的状态特征和存放控制标志；（4）算术逻辑单元ALU：用于算数和逻辑运算。（5）EU控制电路：它是控制、定时与状态逻辑电路，接收从BIU中指令队列取来的指令，经过指令译码形成各种定时控制信号，对EU的各个部件实现定时操作。小结：8086/8088取指部分与执行部分是分开的。在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令在指令队列中排队；在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。8086/8088微处理器: BIU和EU并行操作，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。2.1.28086/8088的内部寄存器8086/8088的内部寄存器如图2.2所示，它共有13个16位的寄存器和1个标志寄存器。AHALBHBLCHCLDHDLSPSSBPSIESFLAGSDSIPCSDIBX基址寄存器AX累加器CX计数寄存器DX数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器指令指针状态标志寄存器代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器扩展段寄存器数据寄存器指针寄存器变址寄存器控制寄存器段寄存器通用寄存器AX累加器，它是算术运算主要寄存器。另外，所有的指令都使用这一寄存器与外部设备传送信息。BX基址寄存器:在计算存储器地址时，常用来存放基准地址.CX计数寄存器:在循环指令中作为一个计数器使用，在数据串操作指令中用于存放数据串元素的个数.一般在双字运算时，把DX和AX组合在一起存放一个双字长数，DX用于存放高位字，AX存放低位字.标志寄存器（FlagRegister）共有16位，其中7位未用。标志寄存器内容如图2-3所示：图2-3标志寄存器结构图标志寄存器:进位标志位CarryFlag奇/偶标志位ParityFlag辅助进位标志位AuxiliaryFlag零标志位ZeroFlag符号标志位SignFlag溢出标志位OverflowFlag状态标志位控制标志位跟踪标志位TrapFlag方向标志位DirectionFlag中断允许标志位InterruptEnable

Flag例2.1：设AL=01111110B,BL=00101000B执行下面加法指令

ADDAL,BL;

01111110

＋0010100010100110执行结果AL=10100110B从运算结果得出，最高位没有产生进位，则CF=0；1的个数为4个，即偶数个1，则PF=1；运算结果不为0，则ZF=0；在运算中第3位向第4位产生进位，则AF=1；运算结果最高位为1，则SF=1；在运算中次高位向最高位有进位，最高位向更高位无进位，故有溢出OF=1。该运算结果CPU自动填入标志位.标志: 运算结果最高位为0 ∴SF=0； 运算结果本身≠0 ∴ZF=0

低8位中1的个数为奇数个 ∴PF=0； 最高位没有进位 ∴CF=0

第三位向第四位无进位 ∴AF=0； 次高位向最高位没有进位，最高位向前没有进位,∴OF=0。例2.2：执行两个数的加法，分析对标志位的影响。2.28086的工作模式和引脚信号2.2.18086的引脚信号

8086与8088内部的结构基本相同，外部采用40引脚双列直插式封装。它们的40条引脚线按功能可分为5类（如图2.2）：

1.地址/数据总线（AddressDataBus）

2.地址/状态线（Address/Status）

3.控制总线（ControlBus）

4.电源线Vcc5.地线GND图2.28086的引脚信号2.2.28086/8088的工作模式8086/8088有两种工作模式，即：最小工作模式和最大工作模式。最小模式是单处理机模式，最大模式是多处理机模式。两种方式下，系统的配置是不同的。图2.38086/8088最小模式下的系统结构框图一、最小模式由图2-3可知，在8086的最小模式中，硬件连接上有如下几个特点：（1）MN/MX引脚接+5V，决定了8086工作在最小模式。（2）有一片8284A，作为时钟发生器。（3）有8282或74LS373，用来作为地址锁存器。地址锁存允许信号数据允许信号数据发送/接收信号存储器输入/输出信号二、最大模式

由图2-4可知，最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别：最大模式下多了8288总线控制器。

当系统中所连接的存储器和外设比较多时，需要增加系统数据总线的驱动能力，这时，可选用两片8286或74LS245作为总线收发器。图2.48086/8088最大模式下的系统结构框图2.38086/8088的总线操作时序从取指令到执行完毕指令所需要的时间成为指令周期CPU从存储器或输出输入端口存取一个字节（或一个字）所需要的时间称为总线周期读操作写操作2.48086/8088存储器的组织与管理34H12H

78H56H21000H21001H82001H82002H偶地址字奇地址字2.4.18086/8088存储器的组织被读的字节忽略的字节偶数地址奇数地址忽略的字节被读的字节偶数地址奇数地址读地址中的字节被读的字节被读的字节偶数地址奇数地址忽略的字节被读的字节忽略的字节偶数地址奇数地址偶数地址奇数地址读地址中的字2.4.28086/8088存储器的分段管理

在存储段划分时，段内地址是连续的，段与段之间是相互独立的。每个段的起始地址称段的基址，段基址必须是能被16整除的那些地址，即20位的段基址的低四位应当是0000。由于段起始地址的低四位为0，所以可用20位地址的高16位表示段的基址，存放在段基址寄存器中。段基址寄存器共四个：CS、DS、ES、SS。

当前可寻址的存储器段（堆栈段和附加段重叠）例：假如20102H地址单元中存放的信息为3FH,也就是说20102H单元中的内容为3FH。