微型计算机原理与汇编语言程序设计 第3章 80x86微处理器及其体系结构zrow0c_d

lijianyi@ zhlljy@ 第3章 80X86微处理器及其体系结构 本章主要教学内容 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 8086微处理器的外部引脚特性 8086微处理器的存储器和I/O组织 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式 80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构； 8086 微处理器的存储器和I/O组织 教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织 3.1 8086微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器”，又称 “中央处理器(CPU)”，其职能是执行算术/逻辑运算，并负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 3.1.1 基本性能指标 16位微处理器； 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为.3ms~0.6ms 16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。 1．执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元(ALU)，8个16位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。 2．总线接口部件BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。 3.1.3 8086CPU的寄存器结构 8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用 途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器， 如所示。 1．通用寄存器 通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一 般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又 可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使 用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8 位数据，它们均可独立寻址、独立使用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器 SI、DI，都是16位寄存器, ，一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令 系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有 特定的用法 ，见下表。 2．控制寄存器 指令指针寄存器IP ：是一个16位的寄存器，存放EU要执行的下一条指令的偏移地址，用以控制程序中指令的执行顺序，实现对代码段指令的跟踪 。 标志寄存器F ：是一个16位的寄存器，共9个标志，其中6个用作状态标志，3个用作控制标志。 (1)状态标志：状态标志用来反映EU执行算术和逻辑运算 以后的结果特征。 CF：进位标志 ；PF：奇偶标志 ；AF：辅助进位标志 ZF：零标志 ；SF：符号标志 ；OF：溢出标志 (2)控制标志 ：控制标志是用来控制CPU的工作方式或工 作状态 。 TF：陷阱标志或单步操作标志 ：IF：中断允许标志 DF：方向标志 3．段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻 辑段的段起始地址。 (1)代码段寄存器CS (2)数据段寄存器DS (3)堆栈段寄存器SS (4)附加段寄存器ES 3.1.4 8086CPU的外部引脚特性 3.2 8086微处理器的存储器和I/O组织 3.2.1 存储器