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第2章 第2章：微处理器结构-教学重点 微处理器的内部功能结构 8088/8086的寄存器结构 存储器组织 8088/8086引脚信号和总线形成 8088的总线操作时序 第2章 微处理器结构 2.1 16位微处理器8086的编程结构 8086和8087为16位的微处理器，使用相互兼容的指令集 。 8088仍为16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1MB内存，内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。 80286仍是16位结构，但在CPU内部含有13.4 万个晶体管，时钟频率提高到20MHz。其内外数 据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB 内存。 从80286开始，CPU演变出了两种工作方 式：实模式和保护模式。 实模式：相当于一个快速8086。 保护模式：提供虚拟存储管理和多任务的硬 件控制，物理寻址范围16MB，虚拟存储器寻址 范围可达1GB。指令系统除包含8086指令外，新 增15条保护方式指令。 2.1.1 16位微处理器8086的内部结构 1. 总线接口单元（BIU） BIU是8086 CPU在存储器和I/O设备之间的接口 部件， 8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由 BIU完成的。它的具体任务是：负责从内存单元中预 取指令，并将它们送到指令队列缓冲器暂存。 2. 执行单元（EU） 这个单元进行所有指令的解释和执行，同时 管理有关的寄存器。EU的各部件通过16位的ALU 总线连接在一起，在内部实现快速数据传输。这 个内部总线与CPU外接的总线之间是隔离的，EU 对指令的执行是从取指令操作码开始的，它从总 线接口单元的指令队列缓冲器中每次取一个字节。 在8080与8085以及标准的8位微处理器中，程序 的执行是由取指和执行指令的循环来完成，在每条 指令执行完后，CPU必须等到下一条指令取出后才 能执行。它的工作顺序如图2-2所示。 Intel 8086 CPU完成一条指令的操作可以分成 两个主要阶段：取指阶段和执行阶段。 取指阶段：从主存储器中取出指令代码送入 CPU。 执行阶段：将指令代码翻译成它代表的功能 （被称为译码）、并发出有关控制信号实现这个 功能。 第2章：2.1 微处理器的内部功能结构 两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线操作） 2.1.2 80X86CPU的寄存器结构 8088/8086的寄存器组有 8个通用寄存器 1个指令指针寄存器 1个标志寄存器 4个段寄存器 他们均为16位! 第2章：2.1.2.1 通用寄存器 8088有8个通用的16位寄存器 （1）数据寄存器: AX BX CX DX （2）变址寄存器: SI DI （3）指针寄存器: BP SP 4个数据寄存器还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器，这样又形成8个通用的8位寄存器 AX： AH AL BX： BH BL CX： CH CL DX： DH DL 第2章：（1）数据寄存器 AX称为累加器（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 BX称为基址寄存器（Base address Register） 常用做存放存储器地址 CX称为计数器（Counter） 作为循环和串操作等指令中的隐含计数器 DX称为数据寄存器（Data register） 常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址 第2章：（2）变址寄存器 16位变址寄存器SI和DI，常用于存放当前数据段的偏移地址。 SI是源变址寄存器（Source Index） DI是目的变址寄存器（Destination Index） 如：在串操作类指令中，被处理的数据串的地址偏 置由SI给出，处理后的结果数据串的地址偏置 由DI给出。 第2章：（3）指针寄存器 指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示堆栈段栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（Base Pointer），存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址 SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址 第2章：2.2.2. 指令指针寄存器 IP（Instruction Pointer）为指令指针寄存器，指示主存储器指令的位置 随着指令的执行，IP将自动修改以指示下一条指令所在的存储器位